CN217561941U - 一种钢轨廓形曲线采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种钢轨廓形曲线采集装置，设计有吸附固定于的盒体，盒体内设计有通过手动转动调节间距的高速面阵CCD摄像机与半导体激光器。通过细带状光源照明系统照射在钢轨廓形表面，形成轨面光截曲线——反映钢轨外形尺寸的截面。与光截曲线成一定夹角的高速面阵CCD摄像机拍摄钢轨上光截曲线，拍摄数据通过有线传输到一个中继模块上，中继模块中单片机采集摄像机拍摄数据，然后通过数传电台无线传输传到机车操纵室；进而通过对图像进行实时处理，得到钢轨廓形曲线。本发明操方便简单快捷，使用便捷，安全系数高，造价成本低。

Description

一种钢轨廓形曲线采集装置

技术领域

本实用新型涉及铁路钢轨打磨领域，具体是一种钢轨廓形曲线采集装置。

背景技术

钢轨打磨对于延长钢轨使用寿命及提高列车运行品质有着重大意义，但由于不同列车车轮踏面差异较大，因为轮轨关系作用，导致不同里程不同区间钢轨廓形差异也较大，当使用打磨车对钢轨进行打磨时，由于不同里程钢轨廓形差异明显，导致打磨车模式频繁切换模式。

打磨车频繁切换模式带来的缺点有：

(1)打磨模式转化处容易出现轨面不平顺现象。2018年3月～2019年12月，郑徐高铁CRH380B型车出现动车组构架横向加速度报警累计31处。28处报警点通过廓形打磨优化后未发生报警现象；3处报警点由于是模式转换处，通过廓形打磨优化后间隔一定时间又出现报警现象。

(2)切换模式需要停车，影响打磨效率。上海局金温线上行K14+000～K189+000 区间桥隧较多，路桥结合处钢轨廓形差异较大，且有砟及无砟线路穿插。由于上海局大机段规定，必须停车切换模式，由于金温高铁前后廓形差异太大，隧道内停车模式切换存在安全隐患，同时，停车切换模式过于频繁影响打磨效率。

(3)廓形变化较为频繁区段难以打磨。济南局胶济客专通过车型较为复杂，包括普客25K、25T，动车组CRH380A、CRH380B、CRH2A、CRH380C等车型，钢轨廓形差异较大。2019年8月17日，D6004-5650+5847次列车运行至胶济客专峡山站客运车场至潍坊站客运车场间上行K125+900～K129+800处出现动车组构架横向报警。通过每间隔50m对上行K125+900～K129+800钢轨进行调查检测可知，此区段每50m廓形差异变化较大，钢轨前后间隔50m测点内外侧偏差均值分别为0.32mm、 0.41mm，间隔50m难以进行模式转化。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种钢轨廓形曲线采集装置，可实时对钢轨廓形曲线进行测量。

本实用新型钢轨廓形曲线采集装置，包括外壳体、滑轨、滑台、电动云台与磁铁。

其中，外壳体内部顶面安装的滑轨。滑轨上滑动安装有两个滑台，两个滑台通过丝杠与电机驱动沿导轨滑动。两个滑台上分别安装有第一电动云台与第二电动云台；两个电动云台上分别安装有高速面阵CCD摄像机与半导体激光器。

外壳体顶面外壁上开槽固定磁铁，将外壳体吸附于转向架侧架底端；通过控制器控制两个驱动电机以及两个电动云台，调整半导体激光器与高速面阵CCD摄像机位置，使半导体激光器线光源能照射在钢轨表面，形成一条反映车轮外形的光截曲线；同时使高度面阵CCD摄像机能够斜向拍摄钢轨光截曲线图像；拍摄数据通过数据传输线传入中继模块；最终由单片机采集数据并通过数传电台将数据无线传输到机车操作室中。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型钢轨廓形曲线采集装置，可实时对钢轨廓形曲线进行测量，进而根据测量结果可实时计算出不同里程不同区间对应的变功率打磨模式，从而便于大机操作手对钢轨进行打磨。

2、本实用新型钢轨廓形曲线采集装置，操方便简单快捷，使用便捷，且安全系数高，造价成本低。

附图说明

图1为本实用新型钢轨廓形曲线采集装置结构示意图。

图2为本实用新型钢轨廓形曲线采集装置控制部分结构框图。

图中：

1-外壳体 2-高速面阵CCD摄像机 3-半导体激光器

4-第一电动云台 5-第二电动云台 6-丝杠

7-插销锁 8-驱动电机 9-中继模块

10-电机罩 101-滑轨 102-滑台

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型钢轨廓形曲线采集装置，包括外壳体1，高速面阵 CCD摄像机2、半导体激光器3、第一电动云台4、第二电动云台5、丝杠6、插销锁7、驱动电机8与中继模块9，如图1所示。

其中，外壳体1内部顶面上安装有两条平行的滑轨101，两个滑台102同时与两条滑轨101滑动连接，两个滑台102同时与两条滑轨101间滑动连接，可沿滑轨101横向移动。上述两个滑台102中，一个为相机安装滑台，用来安装高速面阵CCD摄像机2；另一个为激光器安装滑台，用来安装半导体激光器3。

所述高速面阵CCD摄像机2位于外壳体1内部，安装于第一电动云台4上，第一电动云台4底座固定安装于相机安装滑台上。高速面阵CCD摄像机2选用 Phanton v710单色CCD，其在满幅1024×800像素下可达7500帧/s图像采集，通过减少记录的像素数目(降低空间分辨率)最高可达700000帧/s，为了使拍摄到的光截曲线宽度小于5个像素单元，高速面阵CCD摄像机2像素调整为100000帧 /s。

所述半导体激光器3位于外壳体1内部，固定安装于第二电动云台5上，第二电动云台5的底座固定安装于激光器安装滑台上。半导体激光器3选用出瞳功率20mw的激光器。

通过对前述第一电动云台4与第二电动云台5的控制，可实现高速面阵CCD 摄像机2与半导体激光器3的横向及纵向的转动。

上述两滑轨101之间同轴设置有两根丝杠6，平行于两滑轨101设置，两根丝杠6分别与两个滑台102螺纹连接；同时两根丝杠6端部通过轴承分别安装于外壳体101相对侧面上，并与外壳体101相对侧面上通过电机支架安装的驱动电机8 输出轴同轴连接。由此通过控制两个驱动电机8带动丝杠6转动，实现高速面阵 CCD摄像机2与半导体激光器3横向位置调节。上述外壳体101上驱动电机所在两侧安装有电机罩10，电机罩10通过螺钉固定于外壳体101上，使两个驱动电机8 位于电机罩10，实现驱动电机8的防尘防水。

上述外壳体101顶面周向四角处开槽，开槽内固定安装有磁铁，通过磁铁实现外壳体101与安装面间的吸附固定。同时外壳体101底面为可开合面，一侧与外壳体101侧壁间通过合页铰接；外壳体101底面通过插销锁7实现外壳体101 底面闭合后的固定；插销锁7的插销部分固定安装于外壳体101铰接侧对侧外壁安装有锁头，在外壳体101底面闭合后，通过插销插入锁定后旋转定位，实现外壳体101底面的锁紧固定。通过设计外壳体101底为可开合结构，便于对内部设备进行维护。

上述外壳体1中高速面阵CCD摄像机2的镜头与半导体激光器3的发射端所朝向的侧面采用透明材料，如有机玻璃等；该侧面可通过在外壳体101侧面轴向上设计台肩，通过台肩定位透明材料后，胶接固定实现。

上述结构的钢轨廓形曲线采集装置，由中继模块9与机车操纵室进行控制。其中，中继模块9主要由单片机与数传电台组成，固定在外壳体101内部侧壁上，通过数据传输线6与高速面阵CCD摄像机2进行连接；单片机对高速面阵摄像机拍摄数据采集处理然后通过数传电台无线发射到机车操纵室，对图像处理和分析，得到钢轨廓形，如图2所示。

本实用新型钢轨廓形曲线采集装置在应用时，整体通过外壳体101顶面磁铁吸附固定于转向架侧架底端，操作人员检测半导体激光器3、高速面阵CCD摄像机 2是否正常。随后通过控制器控制两个驱动电机8以及两个电动云台，调整半导体激光器3与高速面阵CCD摄像机位置，使半导体激光器3线光源能照射在钢轨表面，形成一条反映车轮外形的光截曲线，并且使光源出射点到光截曲线距离为 600mm；同时使高度面阵CCD摄像机2能够斜向拍摄钢轨光截曲线图像，拍摄距离为650mm；高速面阵CCD摄像机2调整到隔行扫描扫描模式，调整像素数目使拍摄速度达到100000帧/s，斜向拍摄光截曲线，拍摄数据通过数据传输线传入中继模块9。上述高速面阵CCD摄像机2镜头前安装滤光片，减少环境光干扰。

最终由单片机采集数据并通过数传电台将数据无线传输到机车操作室中，由于拍射角度的问题，拍摄到的光截曲线相对真实曲线有一定的畸变，通过操作室内计算机对光截曲面进行处理校正即得到车轮的真实外形曲线。打磨车可根据实时得到的车轮真是外形曲线，调整自身打磨模式对钢轨进行打磨作业。

本实用新型钢轨廓形曲线采集装置，可在交流220V电压下正常工作，通过磁吸方式便于安装在任何转向架侧架底部，且仪器重量轻，体积小，具有防尘防御措施，有效实现对相机及激光器的保护。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：包括外壳体、滑轨、滑台、电动云台、磁铁；

其中，外壳体内部顶面安装的滑轨；滑轨上滑动安装有两个滑台，两个滑台通过丝杠与电机驱动沿导轨滑动；两个滑台上分别安装有第一电动云台与第二电动云台；两个电动云台上分别安装有高速面阵CCD摄像机与半导体激光器；

外壳体顶面外壁上开槽固定磁铁，将外壳体吸附于安装面上。

2.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：两滑轨之间同轴设置两根丝杠，平行于两滑轨设置；两根丝杠分别与两个滑台螺纹连接；同时两根丝杠端部通过轴承分别安装于外壳体相对侧面上，并与外壳体相对侧面上通过电机支架安装的驱动电机输出轴同轴连接。

3.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：磁铁固定安装于外壳体顶面周向四角处开槽内。

4.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：外壳体底面为可开合面，一侧与外壳体侧壁间通过合页铰接；外壳体底面通过插销锁实现外壳体底面闭合后的固定。

5.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：外壳体中高速面阵CCD摄像机的镜头与半导体激光器的发射端所朝向的侧面为透明材料。

6.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：还具有中继模块；中继模块由单片机与数传电台构成，固定在外壳体内部侧壁上，通过数据传输线与高速面阵CCD摄像机连接。

7.如权利要求1所述一种钢轨廓形曲线采集装置，其特征在于：高速面阵CCD摄像机镜头前安装滤光片。

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