專利名稱：一種動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵路軌道的檢測裝置，更具體的，涉及一種動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，能實時檢測鐵路軌道左右鋼軌的高低。
背景技術：
隨著我國運輸事業(yè)的不斷發(fā)展，高速化、舒適化已經成了各個運輸部門所追求的目標，鐵路部門對此也采取了相應的措施。我國鐵路干線已經大規(guī)模提速，還有多條客運專線正在修建，但對鋼軌的不平順性的檢測仍很薄弱。隨著我國干線鐵路列車運行速度的不斷提高，對軌道的不平順性的檢測也提出更高的要求。其表現(xiàn)在不僅對已經通車線路上的軌道不平順性的檢測提出了更高的要求，同時在正在建設中的線路的軌道不平順性的檢測也提出了更高的要求。其中高低不平順是一項重要的指標。在實際的軌道中，兩根鋼軌在高低方向上會存在左右軌頂面的縱向起伏變化，這種鋼軌之間在高低方向與鋼軌理想位置幾何尺寸的偏差稱為高低不平順。軌道的平順度，直接影響列車的安全平穩(wěn)運行，特別是高速鐵路行車，對軌道平順性的敏感更加強列，要求也更高。列車高速行駛中，軌道微小的不平順都會引起輪軌的強烈振動沖擊，對軌道和列車形成巨大的破壞作用，輕則縮短輪軌的壽命，引起乘坐人員的不舒適感；重則增大列車脫軌系數，引起車輛產生振動和輪軌作用力，引發(fā)安全事故。因此必須對軌道的各種不平順進行嚴格管理，及時進行檢修，消除超限處所，使軌道經常保持在平順和完整狀態(tài)，以確保列車按規(guī)定的最高速度安全、平穩(wěn)運行。一方面，在軌道變形早期階段，進行軌道檢測有助于制定合理的鐵路維護時間表，避免危險狀況的出現(xiàn)；另一方面，有效的軌道檢測將為軌道從周期性檢測向狀態(tài)檢修轉變奠定基礎，使有限的人力和儀器設備資源得到很好的利用，有效節(jié)約軌道維護成本。而目前軌道檢測中左右鋼軌的高低的檢測基本依靠人工手推車，耗費大量的人力物力，整個檢測過程速度慢、耗時較長，并且由于測量中不可避免的引入了測量者的人為因素，直接影響了測量的精度和可靠性。

實用新型內容針對目前軌道檢測中左右鋼軌的高低的檢測的整個檢測過程速度慢、耗時較長，精度低的現(xiàn)狀，為了克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，將鐵路沿線上的軌道高低不平順與里程數對應，本實用新型提供一種智能化、易安裝、通用性強的軌道高低檢測裝置，該檢測裝置可實現(xiàn)在線實時地對左右鋼軌的高低進行檢測，具有運行穩(wěn)定、抗干擾能力強的特性，計算方便、精度高且耗時短，能滿足高速電氣化電路發(fā)展的需要。本實用新型提供一種動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌的高低的檢測裝置，該檢測裝置包括信號檢測部分、信號采集部分、信號數據處理部分、供電設備，其中，信號檢測部分設置在機車的車體內以及車體下方的位置，對車體的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，并獲取車體的運動過程中的信號數據；信號采集部分采集信號檢測部分輸出的上述信號數據，對其進行轉換、編碼，并將其傳送到數據處理部分；數據處理部分對上述信號數據進行解析、計算，從而最終計算得到鋼軌的高低不平順的結果；信號檢測部分、信號采集部分與信號數據處理部分均連接供 電設備并由其提供電力供應。進一步的，信號檢測部分包括加速度檢測裝置、位移檢測裝置、傾斜角度檢測裝置，分別獲取有關橫車體垂向加速度、車體與軸箱位移、車體傾斜角度的信號。進一步的，所述加速度檢測裝置包括加速度計，所述位移檢測裝置包括激光位移傳感器，所述傾斜角度檢測裝置包括陀螺儀與傾角儀。進一步的，所述加速度計包括左側、右側兩個加速度計，分別設置在車體內下部的左側和右側的對稱位置；所述激光位移傳感器包括左側、右側兩個激光位移傳感器，分別對稱設置在車體下方、并且與左側、右側兩個加速度計相鄰的位置上；所述陀螺儀與傾角儀設置在車體左右方向上對稱軸的位置上。進一步的，信號采集部分將信號檢測部分所輸出的模擬信號轉換成數字信號。進一步的，信號采集部分包括低通濾波器、光電編碼器、A/D轉換器、以及調零、放大器。進一步的，信號數據處理部分包括硬件形式的處理電路，該硬件形式的處理電路對信號采集部分信號輸出的信號進行運算后得到高低空間曲線。進一步的，所述硬件形式的處理電路包括多個電路部分，該多個電路部分實現(xiàn)的功能包括解偏濾波、去移變?yōu)V波、修正計算、二次數字積分、卷積、高通濾波。進一步的，信號數據處理部分包括計算機，該計算機上安裝有相關的軟件程序，根據加速度、車體狀態(tài)數據，通過計算機上的相關軟件程序，計算左右鋼軌軌頭表面相對于慣性空間的位移變化，從而計算鋼軌的高低不平順，最終計算得到高低空間曲線。進一步的，所述供電設備為電源。本實用新型的有益效果是，可以在不改變原有車輛底部環(huán)境的情況下，安裝該檢測裝置，并且在車輛運行過程中，通過計算機端進行程序解析，準確地計算出當前公里標對應的左右鋼軌的高低參數。

下面根據實施例與附圖對本實用新型作進一步詳細說明。圖I是本實用新型中采用的慣性基準法建立測量基準線示意圖；圖2是本實用新型中高低不平順檢測傳感器布置的示意圖；圖3是本實用新型中高低檢測信號流程的示意圖。說明書附圖中的附圖標記所指代的技術特征分別為1、左側加速度計；2、右側加速度計；3、左側激光位移傳感器；4、右側激光位移傳感器；5、陀螺儀與傾角儀；6、火車的車體；7、左側車輪；8、右側車輪；9、不平順的鋼軌軌道。
具體實施方式
如圖I至3所示，給出了本實用新型所述高低檢測裝置的一個具體實施例，該實施例中的檢測裝置包括信號檢測部分、信號采集部分、信號數據處理部分、供電設備，其中，信號檢測部分設置在機車的車體內以及車體下方的位置，對車體的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，并獲取車體的運動過程中的信號數據；信號采集部分采集信號檢測部分輸出的上述信號數據，對其進行轉換、編碼，并將其傳送到數據處理部分；數據處理部分對上述信號數據進行解析、計算，從而最終計算得到鋼軌的高低不平順的結果；信號檢測部分、信號采集部分與信號數據處理部分均連接供電設備并由其提供電力供應。參考圖1-2，本實用新型中信號檢測部分包括加速度計、激光位移傳感器、測量傾斜角度的陀螺儀與傾角儀，分別獲取有關橫車體垂向加速度、車體與軸箱位移、車體傾斜角度的信號。加速度計包括左側、右側兩個加速度計I和2，分別設置在車體內下部的左側和右側的對稱位置；激光位移傳感器包括左側、右側兩個激光位移傳感器3和4，分別對稱設置 在車體6下方、并且與左側、右側兩個加速度計I和2相鄰的位置上；所述陀螺儀與傾角儀5設置在車體6左右方向上對稱軸的位置上。傳感器的輸入輸出端分別與電源的正、負極相連接。加速度計是研究飛行器顫振和疲勞壽命的重要工具。加速度計由檢測質量(也稱敏感質量)、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成。本實用新型中的加速度計可選用壓電式加速度計、壓阻式加速度計和電位器式加速度計等。激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成?？蛇x用真尚有公司、或者貝特威公司的產品。傾斜角度儀基體中的軸往一個方向轉動時，計數增加，轉動方向改變時，計數減少。計數與角度儀的初始位置有關。當初始化角度儀時，它的計數值被設置為O。通過計算旋轉的角度，可以很容易的測出位置和速度?？蛇x擇V-T00L、瑞士 TESA、WYLER、日本Mitutoyo等公司的廣品。陀螺儀是一種利用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。本實用新型中可選用壓電陀螺儀，微機械陀螺儀，光纖陀螺儀，激光陀螺儀。圖3中示出的是本實用新型中高低檢測信號的流程圖。加速度信號首先經過模擬低通濾波器進行模擬低通濾波，再輸入到A/D轉換器進行A/D轉換；位移信號經過放大器進行調零、放大后，輸入到A/D轉換器進行A/D轉換；光電編碼器對A/D轉換后的數字信號進行編碼。數字化后的加速度信號依次經過解偏濾波、去移變?yōu)V波后，依據修正信號進行修正計算，之后進行二次數字積分；數字化后的位移信號也依據修正信號進行修正計算，再與二次積分后的加速度信號進行卷積運算，卷積結果通過高通濾波器進行高通濾波，之后計算得到高低空間曲線。需要特別說明的是圖3中的信號處理流程和計算過程既可以通過專門設計的硬件形式的電路來實現(xiàn)，也可以通過計算機及其上面裝有的軟件來實現(xiàn)。本實用新型在不改變原有車輛底部環(huán)境的情況下，安裝本檢測裝置，在車輛運行過程中，傳感器對有效參數進行檢測，經采集、轉換后，傳輸到電腦端由軟件程序解析、或者硬件電路直接計算，準確地計算出當前車體所經過的鋼軌的高低變化，以高低空間曲線的形式記錄。該裝置智能化程度高、易安裝、通用性強、運行穩(wěn)定、抗干擾能力強、精度高且耗時短，可實現(xiàn)在線實時地對左右鋼軌的高低不平順情況進行檢測，能滿足高速電氣化鐵路發(fā)展的需要。[0033]上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，容易想到的變化或替換實施方式，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，該檢測裝置包括信號檢測部分、信號采集部分、信號數據處理部分、供電設備，其特征在于，信號檢測部分設置在機車的車體內以及車體下方的位置，對車體的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，并獲取車體的運動過程中的信號數據；信號采集部分采集信號檢測部分輸出的上述信號數據，對其進行轉換、編碼，并將其傳送到數據處理部分；數據處理部分對上述信號數據進行解析、計算，從而最終計算得到鋼軌的高低不平順的結果；信號檢測部分、信號采集部分與信號數據處理部分均連接供電設備并由其提供電力供應。
2.根據權利要求I所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，信號檢測部分包括加速度檢測裝置、位移檢測裝置、傾斜角度檢測裝置，分別獲取有關橫車體垂向加速度、車體與軸箱位移、車體傾斜角度的信號。
3.根據權利要求2所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，所述加速度檢測裝置包括加速度計，所述位移檢測裝置包括激光位移傳感器，所述傾斜角度檢測裝置包括陀螺儀與傾角儀。
4.根據權利要求3所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，所述加速度計包括左側、右側兩個加速度計，分別設置在車體內下部的左側和右側的對稱位置；所述激光位移傳感器包括左側、右側兩個激光位移傳感器，分別對稱地設置在車體下方、并且與所述左側、右側兩個加速度計相鄰的位置上；所述陀螺儀與傾角儀設置在車體左右方向上對稱軸的位置上。
5.根據權利要求I所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，信號采集部分將信號檢測部分所輸出的模擬信號轉換成數字信號。
6.根據權利要求5所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，信號采集部分包括低通濾波器、光電編碼器、A/D轉換器、以及調零、放大器。
7.根據權利要求I所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，信號數據處理部分包括硬件形式的處理電路，該硬件形式的處理電路對信號采集部分信號輸出的信號進行運算后得到高低空間曲線。
8.根據權利要求7所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，所述硬件形式的處理電路包括多個電路部分，該多個電路部分實現(xiàn)的功能包括解偏濾波、去移變?yōu)V波、修正計算、二次數字積分、卷積、高通濾波。
9.根據權利要求I所述的動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌高低的檢測裝置，其特征在于，所述供電設備為電源。
專利摘要本實用新型提供一種動態(tài)檢測鐵路軌道左右鋼軌的高低的檢測裝置，該檢測裝置包括信號檢測部分、信號采集部分、信號數據處理部分、供電設備，其中，信號檢測部分設置在機車的車體內以及車體下方的位置，對車體的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，并獲取車體的運動過程中的信號數據；信號采集部分采集信號檢測部分輸出的上述信號數據，對其進行轉換、編碼，并將其傳送到數據處理部分；數據處理部分對上述信號數據進行解析、計算，從而最終計算得到鋼軌的高低不平順的結果。該檢測裝置可以在不改變原有車輛底部環(huán)境的情況下，在車輛運行過程中，準確地計算出當前公里標對應的左右鋼軌的高低參數。
文檔編號B61K9/00GK202368604SQ20112040013
公開日2012年8月8日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者齊清濤 申請人:北京鼎漢檢測技術有限公司