CN220842516U - 空中列车供电轨系统自动巡检小车 - Google Patents
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Abstract
一种空中列车供电轨系统自动巡检小车，包括电动小车，电动小车的车体两侧对称铰接有两对导向臂，导向臂的外端均安装有导向轮、内端均通过弹性推杆与车体连接；车体的前端两侧对称设有一对均向上倾斜的第一高清成像模块、中部两侧对称设有一对均向上倾斜的空间尺寸检测模块、后端上方两侧对称设有一对均向外倾斜的第二高清成像模块；车体内设有电池和通讯控制模块，且通讯控制模块分别与电池、第一高清成像模块、第二高清成像模块及空间尺寸检测模块电连接；通讯控制模块通过接收用户指令，控制电动小车运行及第一高清成像模块、第二高清成像模块、空间尺寸检测模块工作，实时获取、存储、处理检测数据后发送至用户后台服务器。
Description
技术领域
本实用新型属于城市轨道交通巡检设备技术领域，尤其涉及一种空中列车供电轨系统自动巡检小车。
背景技术
在城市轨道交通系统中，空中列车轨道梁为高架箱梁，供电轨系统安装于箱梁两侧内壁上，空中列车正常运行时通过供电轨系统为列车提供动力。由于高架箱梁内部空间狭小，检修人员在箱梁内移动不便，导致供电轨系统的检测和巡视较为困难，运维难度大、成本高。
实用新型内容
本实用新型提供及一种空中列车供电轨系统自动巡检小车，以解决高架箱梁内供电轨系统的检测和巡视较为困难的问题。
本实用新型所采用的技术方案是：一种空中列车供电轨系统自动巡检小车，包括电动小车，所述电动小车的车体两侧对称铰接有两对导向臂，所述导向臂的外端均安装有导向轮、内端均通过弹性推杆与所述车体连接；所述车体的前端两侧对称设有一对均向上倾斜40°-50°的第一高清成像模块、中部两侧对称设有一对均向上倾斜40°-50°的空间尺寸检测模块、后端上方两侧对称设有一对均向外倾斜40°-50°的第二高清成像模块；
所述车体内设有电池和通讯控制模块，且通讯控制模块分别与电池、第一高清成像模块、第二高清成像模块及空间尺寸检测模块电连接；所述通讯控制模块通过接收用户指令，控制电动小车运行及第一高清成像模块、第二高清成像模块、空间尺寸检测模块工作，实时获取、存储、处理检测数据后发送至用户后台服务器。
所述车体的顶部为向上倾斜40°-50°的两侧对称斜面，所述第一高清成像模块及空间尺寸检测模块设置在所述斜面上；所述车体的后端设有电动升降机构，所述第二高清成像模块对称安装在电动升降机构的顶部，且电动升降机构升起后，能使所述第二高清成像模块向外倾斜40°-50°。
所述电动升降机构包括设置在车体上的导轨、电动推杆，滑动连接在导轨上的滑块，铰接在滑块上的菱形折叠支撑杆，安装在菱形折叠支撑杆顶端的第二高清成像模块；通过电动推杆推动滑块在导轨上相互靠近或相互远离，使菱形折叠支撑杆升降。
所述空间尺寸检测模块包括高速工业面阵相机和激光发射器，且所述高速工业面阵相机和激光发射器顺线路方向具有一定间距。
所述车体的左右两侧设置有车体姿态检测模块，所述车体姿态检测模块与所述通讯控制模块电连接，通过通讯控制模块将车体姿态检测数据实时发送至用户后台服务器。
所述车体姿态检测模块包括竖直姿态激光位移传感器和水平姿态激光位移传感器。
所述车体的前后两端均安装有激光雷达、行车监控器及补光灯，且激光雷达、行车监控器及补光灯均与通讯控制模块电连接。
所述车体的后端设有显示器，所述显示器与通讯控制模块电连接，实时显示检测数据。
所述车体的底部安装有竖直伸缩警示灯，且竖直伸缩警示灯与所述通讯控制模块电连接。
所述通讯控制模块包括车载计算机、电源模块及通讯模块。
相较于现有技术，本实用新型具有的有益效果：
1、本实用新型实现了高架箱梁内供电轨系统的高效巡视和自动检测，使用户能够实时掌握供电轨系统安装参数及运行状态，保证空中列车安全运行；
2、本实用新型能快速校核供电轨系统及其附件的安装精度和工作参数，提高了安装和检修的效率和质量；
3、本实用新型能有效降低检修人员的工作强度，杜绝人工巡检带来的安全性问题；
4、本实用新型可大幅减少运维人员，降低运维成本，并可降低由于特殊轨道梁结构导致的人工漏检问题。
附图说明
图1是本实用新型立体结构示意图；
图2是本实用新型工作状态示意图；
图3是本实用新型结构侧视图；
图4是本实用新型车体内部结构剖视图；
图5是本实用新型前端内部结构示意图；
图6是本实用新型导向臂及导向轮安装结构示意图；
图7是本实用新型使用状态示意图；
图8-10是本实用新型检测原理示意图；
图11是本实用新型控制原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-11和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
一种空中列车供电轨系统自动巡检小车，包括电动小车1，所述电动小车1的车体2下方具有一对驱动轮和一对转向轮，且所述驱动轮上装有轮毂电机。所述电动小车1的车体2两侧对称铰接有两对导向臂3，所述导向臂3的外端均安装有导向轮4、内端均通过弹性推杆5与所述车体2连接。
所述车体2的前端两侧对称设有一对均向上倾斜45°的第一高清成像模块7、中部两侧对称设有一对均向上倾斜45°的空间尺寸检测模块9、后端上方两侧对称设有一对均向外倾斜45°的第二高清成像模块8。
所述车体2内设有电池6和通讯控制模块11，且通讯控制模块11分别与电池6、第一高清成像模块7、第二高清成像模块8及空间尺寸检测模块9电连接；所述通讯控制模块11通过接收用户指令，控制电动小车1运行及第一高清成像模块7第二高清成像模块8、空间尺寸检测模块9工作，实时获取、存储、处理检测数据后发送至用户后台服务器。所述通讯控制模块11包括车载计算机、电源模块及通讯模块。
在一种具体实施例中，所述车体2的顶部为向上倾斜45°的两侧对称斜面，所述第一高清成像模块7及空间尺寸检测模块9设置在所述斜面上；所述车体2的后端设有电动升降机构12，所述电动升降机构12包括设置在车体2上的导轨12-1、电动推杆12-2，滑动连接在导轨12-1上的滑块12-3，铰接在滑块12-3上的菱形折叠支撑杆12-4，对称安装在菱形折叠支撑杆12-4顶端的第二高清成像模块8；通过电动推杆12-2推动滑块12-3在导轨12-1上相互靠近或相互远离，使菱形折叠支撑杆12-4升降，且菱形折叠支撑杆12-4升起后，能使所述第二高清成像模块8向外倾斜45°；菱形折叠支撑杆12-4降下后可缩小巡检小车的体积，便于进出箱梁20。
参照图7，空中列车轨道梁为高架箱梁20，供电轨19对称安装于箱梁20两侧内壁上部。巡检时，将该自动巡检小车送入箱梁20内部，并使该巡检小车的四个车轮与箱梁底部完全接触，两对导向轮4在弹性推杆5的作用下紧抵在箱梁的两侧内壁上，且电动小车行驶过程中始终保持与箱梁的两侧内壁接触，为电动小车导向，始终保证电动小车沿箱梁中心线稳定运行。所述弹性推杆5优选氮气弹簧推杆。
工作时，通讯控制模块11通过接收用户指令，使电动推杆12-2升起，第一高清成像模块7、第二高清成像模块8、空间尺寸检测模块9进入工作状态，然后控制电动小车1匀速运行。电动小车行驶过程中，通过第一高清成像模块7、第二高清成像模块8、空间尺寸检测模块9实时检测供电轨系统的安装参数及运行状态，通讯控制模块11实时获取、存储、处理检测数据后发送至用户后台服务器，为用户掌握供电轨状态提供有利数据支撑。具体检测方法如下：
视觉识别监测：一对第一高清成像模块7呈45°仰视供电轨状态拍摄，一对第二高清成像模块8呈45°俯视供电轨状态拍摄，通过上下两个45°方位连续全景获取供电轨及其附件以及绝缘底座的表面状态图像，拍摄的图像经通讯控制模块11存储、处理后发送至用户后台服务器，再经过服务器进行机器视觉识别后，筛选出存在异常的供电轨、中间接头、膨胀接头、端部弯头、分段绝缘器及绝缘底座的零件照片，最后经人工定性判断进行维护。
供电轨几何参数动态检测：一对空间尺寸检测模块9呈45°仰视供电轨状态布置，所述空间尺寸检测模块9包括高速工业面阵相机和线激光发射器，且所述高速工业面阵相机和激光发射器顺线路方向具有一定夹角和间距。采用非接触式3D光切方式对供电轨几何参数进行测量。即通过激光发射器将激光线条连续投射到供电轨和箱梁内壁上，高速工业面阵相机连续拍摄激光线条投射到在供电轨和箱梁内壁上的图像，该图像上都会显示出不相交的两条直线，两条直线夹角为η，通过η得到供电轨表面与箱梁内壁的夹角α。具体检测原理如下：
建立η和α的线性关系式：在供电轨系统顺线路方向选择若干标定点，当高速工业面阵相机分别运动到所述标定点时，拍摄激光线条投射在供电轨表面和箱梁内壁上的图像形成若干对应的照片，所述照片上都会显示出不相交的两条直线，测量两条直线的夹角得到第一组参数η1…ηm；同时实测三维空间下若干标定点处供电轨表面与箱梁内壁的夹角得到第二组参数为α1…αm，进而拟合出η和α的线性关系式，形成下面的式(1)。
式(1)中：为已知值；η、α为未知值。
供电轨表面与箱梁内壁的夹角α监测：当巡检小车正常工作时，即可通过高速工业面阵相机连续拍摄激光线条投射在供电轨表面和箱梁内壁上的图像，再通过对该图像分析处理即可连续得到η，进而根据式(1)计算连续得到实际供电轨表面与箱梁内壁的夹角α，实现对供电轨表面倾角α的动态检测。
为了进一步检测供电轨钢带面至箱梁底面垂直距离B、供电轨钢带面距安装面的距离A。所述车体2的左右两侧设置有车体姿态检测模块10，所述车体姿态检测模块10与所述通讯控制模块11电连接，通过通讯控制模块11将车体姿态检测数据实时发送至用户后台服务器。所述车体姿态检测模块10包括四组竖直姿态激光位移传感器和四组水平姿态激光位移传感器，对称安装在车体2的左右两侧。具体检测原理如下：
通过高速工业面阵相机连续拍摄的图像得到供电轨系统关键点的坐标数据，并对其进行标定计算(标定是指在图像测量过程中，为确定空间物体“表面某点的位置”与其在“图像中对应点”的关系，必须建立相机成像的几何模型，求解几何模型相关参数的过程就称之为标定)，实时得出该相机距供电轨中心的垂直距离C′及相机距离箱梁内壁的水平距离G′。(注：C′、G′为含误差值，未考虑巡检小车走形面及导向面的不平顺性；图中C、G为真实值，考虑了巡检小车走形面及导向面的不平顺性)。
四组水平姿态激光位移传感器检测巡检小车水平面左右摆动，实时获取巡检小车车体与箱梁两侧内壁之间的距离F′；四组竖直姿态激光位移传感器检测巡检小车竖直面上下起伏运动，实时获取巡检小车车体和箱梁走行面之间的垂直距离E′。根据公式(2)可以获得巡检小车左右摆动夹角β和上下运动夹角γ。最终通过公式(3)得到供电轨系统钢带面距安装面的距离A和供电轨钢带面中心至箱梁底面垂直距离B。
式(2)中：|ΔF′|为实时获取的前后端水平姿态激光位移传感器到箱梁内壁的距离差(F′2-F′1)；|ΔE′|为实时获取的前后端竖直姿态激光位移传感器到箱梁内壁的距离差(E′2-E′1)；N为前后端水平姿态激光位移传感器之间的距离；M为前后端竖直姿态激光位移传感器之间的距离。
式(3)中：C＝C′cosγ；E＝E′cosγ；G＝G′cosβ；D为高速工业面阵相机距竖直激光位移传感器之间的垂直距离。
上述检测数据和照片对应的地理位置信息由车载计算机发送给轮毂电机驱动器的脉冲数计算得到，通过对脉冲计数得到轮毂电机转动的圈数，由此计算出电动小车的走行距离，由于供电轨系统的中间接头、膨胀接头、端部弯头、分段绝缘器等部件在线路上具有确定的位置，进而通过空间尺寸检测模块识别到的对应部件在线路中的实际地理位置信息修正上述走行距离数据，最终得到高精度的检测数据和照片对应的地理位置信息。
所述车体2的前后两端均安装有激光雷达14、行车监控器15及补光灯16，且激光雷达14、行车监控器15及补光灯16均与通讯控制模块11电连接。通讯控制模块将行车监控器拍摄的视频图像传输至用户后台服务器，便于用户通过巡检小车运行可以有效观察和发现箱梁内部的异物，激光雷达可以避免在意外情况下巡检小车撞到箱梁内人员或其他作业设备。补光灯16用于增加箱梁内亮度，保证成像效果。
所述车体2的后端设有显示器13，所述显示器13与通讯控制模块11电连接，实时显示检测数据，方便施工人员在现场观察检测数据。
所述车体2的底部安装有竖直伸缩警示灯17，且竖直伸缩警示灯17与所述通讯控制模块11电连接。巡检小车进入箱梁内准备检测时，通讯控制模块控制竖直伸缩警示灯17伸出到箱梁下方，当巡检小车发生故障时，可通过该警示灯从地面快速找到巡检小车所在位置，检测完成后，该警示灯缩回，便于巡检小车进出箱梁以及在地面上正常行驶。
为了便于吊装移动巡检小车，所述车体2的两侧对称设置有吊装把手18。
上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型的实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种空中列车供电轨系统自动巡检小车，包括电动小车(1)，其特征在于：所述电动小车(1)的车体(2)两侧对称铰接有两对导向臂(3)，所述导向臂(3)的外端均安装有导向轮(4)、内端均通过弹性推杆(5)与所述车体(2)连接；所述车体(2)的前端两侧对称设有一对均向上倾斜40°-50°的第一高清成像模块(7)、中部两侧对称设有一对均向上倾斜40°-50°的空间尺寸检测模块(9)、后端上方两侧对称设有一对均向外倾斜40°-50°的第二高清成像模块(8)；
所述车体(2)内设有电池(6)和通讯控制模块(11)，且通讯控制模块(11)分别与电池(6)、第一高清成像模块(7)、第二高清成像模块(8)及空间尺寸检测模块(9)电连接；所述通讯控制模块(11)通过接收用户指令，控制电动小车(1)运行及第一高清成像模块(7)、第二高清成像模块(8)、空间尺寸检测模块(9)工作，实时获取、存储、处理检测数据后发送至用户后台服务器。
2.根据权利要求1所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体(2)的顶部为向上倾斜40°-50°的两侧对称斜面，所述第一高清成像模块(7)及空间尺寸检测模块(9)设置在所述斜面上；所述车体(2)的后端设有电动升降机构(12)，所述第二高清成像模块(8)对称安装在电动升降机构(12)的顶部，且电动升降机构(12)升起后，能使所述第二高清成像模块(8)向外倾斜40°-50°。
3.根据权利要求2所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述电动升降机构(12)包括设置在车体(2)上的导轨(12-1)、电动推杆(12-2)，滑动连接在导轨(12-1)上的滑块(12-3)，铰接在滑块(12-3)上的菱形折叠支撑杆(12-4)，安装在菱形折叠支撑杆(12-4)顶端的第二高清成像模块(8)；通过电动推杆(12-2)推动滑块(12-3)在导轨(12-1)上相互靠近或相互远离，使菱形折叠支撑杆(12-4)升降。
4.根据权利要求1或2或3所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述空间尺寸检测模块(9)包括高速工业面阵相机和激光发射器，且所述高速工业面阵相机和激光发射器顺线路方向具有一定间距。
5.根据权利要求4所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体(2)的左右两侧设置有车体姿态检测模块(10)，所述车体姿态检测模块(10)与所述通讯控制模块(11)电连接，通过通讯控制模块(11)将车体姿态检测数据实时发送至用户后台服务器。
6.根据权利要求5所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体姿态检测模块(10)包括竖直姿态激光位移传感器和水平姿态激光位移传感器。
7.根据权利要求6所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体(2)的前后两端均安装有激光雷达(14)、行车监控器(15)及补光灯(16)，且激光雷达(14)、行车监控器(15)及补光灯(16)均与通讯控制模块(11)电连接。
8.根据权利要求7所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体(2)的后端设有显示器(13)，所述显示器(13)与通讯控制模块(11)电连接，实时显示检测数据。
9.根据权利要求8所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述车体(2)的底部安装有竖直伸缩警示灯(17)，且竖直伸缩警示灯(17)与所述通讯控制模块(11)电连接。
10.根据权利要求9所述的空中列车供电轨系统自动巡检小车，其特征在于：所述通讯控制模块(11)包括车载计算机、电源模块及通讯模块。
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