專利名稱：高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速鐵路軌道的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于高速鐵路軌道工務(wù)日常巡檢的高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，如何確保高速鐵路軌道的安全性、舒適性既成了一個(gè)必不可少的巡檢任務(wù)，而軌道運(yùn)行一段時(shí)間后，由于路基的沉降與變形、緊固件的失效以及鋼軌的磨損等，都將為高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)隱患，這些隱患主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面I)鋼軌的幾何線形的變化軌距、超高、高低、軌向、扭曲、軌廓以及波浪磨耗等鋼軌參數(shù)的變化，使得列車在高速運(yùn)行條件下失去原有的平穩(wěn)性，降低列車的舒適性，提高了列車脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。2)鋼軌扣件的松弛鋼軌扣件可能由于螺絲松動(dòng)，扣件發(fā)生松弛，影響鋼軌的固定狀態(tài)，加劇了列車脫軌的危險(xiǎn)性。鋼軌及扣件對(duì)車輛運(yùn)行作業(yè)和乘車的舒適度和安全性有決定性的影響。無(wú)碴軌道的彈性幾乎完全來(lái)自鋼軌扣件系統(tǒng)，無(wú)碴軌道的精度也全靠扣件系統(tǒng)來(lái)保持和調(diào)整。客運(yùn)專線無(wú)碴軌道扣件在軌道結(jié)構(gòu)中占有和發(fā)揮極其重要的地位和作用，扣件雖小，作用甚大，用量眾多，關(guān)聯(lián)甚密，不可等閑視之。因此保證良好的扣件狀態(tài)是確保高鐵運(yùn)行安全的重要工作之一。從70年代中期開始，我國(guó)就已經(jīng)開始進(jìn)行鋼軌檢測(cè)新技術(shù)的研究，現(xiàn)已先后研制出能測(cè)量軌道高低、水平、軌面不平順的“慣性基準(zhǔn)軌道不平順檢測(cè)裝置”、“軌道超高檢測(cè)裝置”、“充電式軌距檢測(cè)裝置”、“多功能振動(dòng)檢測(cè)裝置”等各種各樣的鋼軌檢測(cè)裝置。但是這些裝置有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，那就是只能檢測(cè)鋼軌的某一項(xiàng)指標(biāo)，不能對(duì)鋼軌各項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，特別是都不能檢測(cè)扣件的緊固狀態(tài)，導(dǎo)致這些裝置在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)鋼軌的綜合檢測(cè)作用大幅減小，所以這些裝置沒(méi)能夠被推廣使用。對(duì)于高速鐵路的鋼軌狀態(tài)的檢測(cè)，目前仍大量依靠人工操作進(jìn)行檢測(cè)。由于高速鐵路運(yùn)行期間，一方面速度快，行車間隔短，且只能在夜間的一個(gè)相對(duì)較短的天窗時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行人工檢測(cè)。由于環(huán)境、天氣的限制以及人為的因素，人工檢測(cè)鋼軌及其扣件的效率和精準(zhǔn)性都難以保證。特別的是，鋼軌扣件狀態(tài)的檢查基本完全是人工方法，采用簡(jiǎn)易的塞尺逐個(gè)扣件進(jìn)行檢查。首先，扣件設(shè)備量十分巨大，導(dǎo)致檢查工作量龐大；其次，扣件安裝位置很低，作業(yè)人員長(zhǎng)期彎腰工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大；再次，高速鐵路的檢修作業(yè)時(shí)間一般在夜間，需要靠手電作業(yè)，人員容易疲勞，作業(yè)效率低下，檢查質(zhì)量難以保證；最后，作業(yè)線路長(zhǎng)，天窗時(shí)間短，檢測(cè)人手有限，難以及時(shí)掌握整條線路的扣件狀態(tài)。隨著我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程逐漸增長(zhǎng)，對(duì)安全性能的要求也越來(lái)越高，導(dǎo)致高速鐵路軌道的日常巡檢的強(qiáng)度越來(lái)越大，這就迫切需要一種快速、自動(dòng)化的綜合檢測(cè)裝備。為此，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過(guò)潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車，以克服上述缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)，提高了檢測(cè)效率和安全性能，通過(guò)人力推動(dòng)后實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和智能化操作，保證了檢查質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了一種高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車，其包含有小車本體、檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于小車本體橫跨于兩側(cè)鋼軌上，且于第一端設(shè)置有位于一側(cè)鋼軌上的上滾輪，第二端設(shè)置有位于另一側(cè)鋼軌上的兩個(gè)上滾輪，于該第二端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)固定滾輪，在該第一端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)彈性滾輪，各該彈性滾輪通過(guò)彈簧彈性壓迫于鋼軌內(nèi)側(cè)； 檢測(cè)系統(tǒng)包含控制器、多個(gè)檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，該控制器連接于該多個(gè)檢測(cè)單元和控制系統(tǒng)以接收控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制多個(gè)檢測(cè)單元協(xié)同工作；數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接控制系統(tǒng)和該多個(gè)檢測(cè)單元；控制系統(tǒng)包含帶觸摸屏的計(jì)算機(jī)。其中，該彈簧通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)連接至彈性滾輪以提供壓向鋼軌內(nèi)側(cè)的彈性力。其中，該多個(gè)檢測(cè)單元至少包含扣件彈條緊固度檢測(cè)單元、軌距檢測(cè)單元和超高檢測(cè)單元，該扣件彈條緊固度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪上方兩側(cè)的兩個(gè)二維線激光傳感器，兩個(gè)二維線激光器的中心線相距150mm ;該軌距檢測(cè)單元包含位于該小車本體第一端的彈性滾輪內(nèi)側(cè)的點(diǎn)激光測(cè)距距離傳感器，點(diǎn)激光測(cè)距傳感器的激光測(cè)量點(diǎn)較鋼軌軌面高度低16mm ;該超高檢測(cè)單元包含位于小車本體中部的傾斜儀。其中，該多個(gè)檢測(cè)單元還包含軌面平直度檢測(cè)單元，該軌面平直度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪上的平直鋼片以及位于平直鋼片上方的位移傳感器，該位移傳感器高于該平直鋼片的高度為8mm。其中，在上滾輪上固定有實(shí)現(xiàn)同步控制、定位以及提高檢測(cè)精度的編碼器。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果I、運(yùn)行平穩(wěn)，保證了小車本體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能穩(wěn)固的定位于兩側(cè)鋼軌上且提供檢測(cè)鋼軌相關(guān)參數(shù)測(cè)量的輔助。2、實(shí)現(xiàn)多樣檢測(cè)，可在一次檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)不同數(shù)據(jù)的檢測(cè)，節(jié)約了檢測(cè)時(shí)間，提聞了檢測(cè)效率；3、采用了自動(dòng)化和智能化檢測(cè)，不僅降低了檢測(cè)強(qiáng)度，還避免了人為缺陷，提高了檢測(cè)質(zhì)量。本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容可通過(guò)后述的說(shuō)明及所附圖而得到。

圖I顯示了本實(shí)用新型的高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車的俯視圖。圖2顯示了本實(shí)用新型的高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車的剖視圖。[0026]圖3顯示了圖2所示的部分放大示意圖。圖4顯示了二維線激光傳感器的檢測(cè)示意圖。圖5顯示了圖2 所示的部分放大示意圖。圖6顯示了傾斜儀的檢測(cè)示意圖。圖7顯示了位移傳感器的檢測(cè)示意圖。圖8顯示了本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。I 二維線激光傳感器，2編碼器，3點(diǎn)激光測(cè)距傳感器，4傾斜儀，5帶觸摸屏計(jì)算機(jī)，6位移傳感器，7固定滾輪，8彈性滾輪，9彈簧，10上滾輪，11平直鋼片。
具體實(shí)施方式
參見圖I和圖2，顯示了本實(shí)用新型的高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車的結(jié)構(gòu)示意圖。該高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車包含有小車本體、檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中的小車本體橫跨于兩側(cè)鋼軌上，且于第一端設(shè)置有位于一側(cè)鋼軌上的上滾輪10 (既圖中所示的左側(cè)端)，第二端設(shè)置有位于另一側(cè)鋼軌上的兩個(gè)上滾輪10(既圖中所示的右側(cè)端)，由此在兩側(cè)鋼軌上形成三個(gè)上滾輪10支撐以保持小車本體的平穩(wěn)，且于該第二端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)固定滾輪7，在該第一端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)彈性滾輪8，各該彈性滾輪8通過(guò)彈簧9彈性壓迫于鋼軌內(nèi)側(cè)，優(yōu)選的是，該彈簧9通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)提供滾輪壓向鋼軌內(nèi)側(cè)的彈性力，本領(lǐng)域技術(shù)人員可選的是，也可直接通過(guò)彈簧對(duì)彈性滾輪進(jìn)行壓迫或其他合適的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該彈性力，由此位于鋼軌內(nèi)側(cè)的固定滾輪和彈性滾輪保證了小車本體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能穩(wěn)固的定位于兩側(cè)鋼軌上且提供檢測(cè)鋼軌相關(guān)參數(shù)測(cè)量的輔助。其中，固定滾輪7用于固定小車與鋼軌水平方向的接觸點(diǎn)，作為軌距的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，彈性滾輪8用于固定小車與鋼軌水平方向的接觸點(diǎn)，作為軌距的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；彈簧9用于頂緊彈性滾輪8與鋼軌的接觸，為測(cè)量鋼軌軌距提供測(cè)量條件。檢測(cè)系統(tǒng)包含控制器、多個(gè)檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，該控制器連接于該多個(gè)檢測(cè)單元和控制系統(tǒng)以接收控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制多個(gè)檢測(cè)單元協(xié)同工作；數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接于控制系統(tǒng)和該多個(gè)檢測(cè)單元。其中，該多個(gè)檢測(cè)單元至少包含扣件彈條緊固度檢測(cè)單元、軌距檢測(cè)單元和超高檢測(cè)單元，該扣件彈條緊固度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪10上方兩側(cè)的兩個(gè)二維線激光傳感器1，由此該兩個(gè)二維線激光傳感器I分別位于鋼軌的兩側(cè)，優(yōu)選的是，兩個(gè)二維線激光器I的中心線相距150mm ;該軌距檢測(cè)單元包含位于該小車本體第一端的彈性滾輪8內(nèi)側(cè)的點(diǎn)激光測(cè)距距離傳感器3，點(diǎn)激光測(cè)距傳感器3的激光測(cè)量點(diǎn)較鋼軌軌面高度低hi的高度，優(yōu)選的是，該hi的高度為16mm ;該超高檢測(cè)單元包含位于小車本體中部的傾斜儀4。優(yōu)選的是，該多個(gè)檢測(cè)單元還可包含軌面平直度檢測(cè)單元，該軌面平直度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪10上的平直鋼片11以及位于平直鋼片11上方的位移傳感器6，該位移傳感器6高于該平直鋼片11的高度為h2，優(yōu)選的是，該h2的高度為8mm o下面分別介紹該多個(gè)檢測(cè)單元的檢測(cè)原理一、扣件彈條緊固度檢測(cè)單元的二維線激光傳感器I的檢測(cè)，參見圖3和圖4，該二維線激光傳感器I掃描整個(gè)鋼軌扣件，采集整個(gè)扣件的三維空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析過(guò)程中找到高度差，依次判斷鋼軌扣件彈條的緊固度。二、軌距檢測(cè)單元的點(diǎn)激光測(cè)距距離傳感器3，參見圖5，由于點(diǎn)激光測(cè)距距離傳感器3位于彈性滾輪8的內(nèi)側(cè)，其激光測(cè)量點(diǎn)位于鋼軌軌面以下16_處，實(shí)際軌距是固定滾輪7與鋼軌的接觸點(diǎn)和彈性滾輪8與鋼軌的接觸點(diǎn)之間的距離，點(diǎn)激光測(cè)距傳感器3測(cè)量得的本身與彈性滾輪8與鋼軌的接觸點(diǎn)的距離為L(zhǎng)'，在標(biāo)準(zhǔn)鋼軌軌距1435mm情況下，點(diǎn)激光測(cè)距傳感器3與彈性滾輪8與鋼軌的接觸點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，L與L'的差值作為鋼軌軌距的偏差，由此可檢測(cè)得鋼軌軌距。三、超高檢測(cè)單元的傾斜儀4，參見圖6，實(shí)線示意鋼軌軌距，虛線示意水平線，傾斜儀4測(cè)量小車的傾斜角度即是圖中實(shí)線和虛線的夾角，依據(jù)三角形正弦定義，鋼軌超高即是鋼軌軌距與測(cè)量得的夾角正弦值的乘積。四、軌面平直度檢測(cè)單元的檢測(cè)，參見圖7，平直鋼片11在滾輪10的帶動(dòng)下水平上下移動(dòng)，位移傳感器6測(cè)量得到的本身到平直鋼片11之間的距離為L(zhǎng)I'，在軌道表面平直·的情況下，位移傳感器6與平直鋼片11之間的距離是LI，LI與LI'的差值即是鋼軌軌面的平直度?？刂葡到y(tǒng)包含帶觸摸屏的計(jì)算機(jī)5，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分析、顯示、存檔以及輸出控制信號(hào)等任務(wù)。優(yōu)選的是，在上滾輪10上固定有實(shí)現(xiàn)同步控制、定位以及提高檢測(cè)精度的編碼器2。參見圖8，顯示了控制系統(tǒng)的控制方式，數(shù)據(jù)采集由檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器完成，檢測(cè)單元負(fù)責(zé)采集原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換把模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳輸給計(jì)算機(jī)；數(shù)據(jù)分析由計(jì)算機(jī)完成，并通過(guò)顯示屏顯示分析得到的測(cè)量結(jié)果，提醒工作人員進(jìn)行相應(yīng)操作；工業(yè)計(jì)算機(jī)通過(guò)發(fā)送控制信號(hào)給控制器，控制各傳感器協(xié)同工作。而具體的數(shù)據(jù)傳輸步驟如下I)各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)線性電流傳輸數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器；2)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器把傳感器傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可傳輸數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)以太網(wǎng)口傳輸給工業(yè)計(jì)算機(jī)；3)工業(yè)計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)得到測(cè)量結(jié)果并保存數(shù)據(jù)；4)顯示屏顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于I、運(yùn)行平穩(wěn)，保證了小車本體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能穩(wěn)固的定位于兩側(cè)鋼軌上且提供檢測(cè)鋼軌相關(guān)參數(shù)測(cè)量的輔助。2、實(shí)現(xiàn)多樣檢測(cè)，可在一次檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)不同數(shù)據(jù)的檢測(cè)，節(jié)約了檢測(cè)時(shí)間，提聞了檢測(cè)效率；3、采用了自動(dòng)化和智能化檢測(cè)，不僅降低了檢測(cè)強(qiáng)度，還避免了人為缺陷，提高了檢測(cè)質(zhì)量；4、首次提出了彈條緊固度智能化檢測(cè)方案，取代了人工檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率。顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本實(shí)用新型的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過(guò)并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本實(shí)用新型不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本實(shí)用新型的教導(dǎo)的特定例子，本實(shí)用新型的范圍將包括落入前面的說(shuō)明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施 例。
權(quán)利要求1.一種高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車，其包含有小車本體、檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于 小車本體橫跨于兩側(cè)鋼軌上，且于第一端設(shè)置有位于一側(cè)鋼軌上的上滾輪，第二端設(shè)置有位于另一側(cè)鋼軌上的兩個(gè)上滾輪，于該第二端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)固定滾輪，在該第一端設(shè)置有位于鋼軌內(nèi)側(cè)的兩個(gè)彈性滾輪，各該彈性滾輪通過(guò)彈簧彈性壓迫于鋼軌內(nèi)側(cè)； 檢測(cè)系統(tǒng)包含控制器、多個(gè)檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，該控制器連接于該多個(gè)檢測(cè)單元和控制系統(tǒng)以接收控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制多個(gè)檢測(cè)單元協(xié)同工作；數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接控制系統(tǒng)和該多個(gè)檢測(cè)單元； 控制系統(tǒng)包含帶觸摸屏的計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)小車，其特征在于，該彈簧通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)連接至彈性滾輪以提供壓向鋼軌內(nèi)側(cè)的彈性力。
3.如權(quán)利要求I或2所述的檢測(cè)小車，其特征在于，該多個(gè)檢測(cè)單元至少包含扣件彈條緊固度檢測(cè)單元、軌距檢測(cè)單元和超高檢測(cè)單元，該扣件彈條緊固度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪上方兩側(cè)的兩個(gè)二維線激光傳感器，兩個(gè)二維線激光器的中心線相距150mm ;該軌距檢測(cè)單元包含位于該小車本體第一端的彈性滾輪內(nèi)側(cè)的點(diǎn)激光測(cè)距距離傳感器，點(diǎn)激光測(cè)距傳感器的激光測(cè)量點(diǎn)較鋼軌軌面高度低16_ ;該超高檢測(cè)單元包含位于小車本體中部的傾斜儀。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)小車，其特征在于，該多個(gè)檢測(cè)單元還包含軌面平直度檢測(cè)單元，該軌面平直度檢測(cè)單元包含位于該小車本體第二端的上滾輪上的平直鋼片以及位于平直鋼片上方的位移傳感器，該位移傳感器高于該平直鋼片的高度為8_。
5.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)小車，其特征在于，在上滾輪上固定有實(shí)現(xiàn)同步控制、定位以及提高檢測(cè)精度的編碼器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高速鐵路軌道綜合檢測(cè)小車，其包含有小車本體、檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，小車本體設(shè)置有位于鋼軌上的上滾輪和位于鋼軌內(nèi)側(cè)的固定滾輪和彈性滾輪；檢測(cè)系統(tǒng)包含控制器、多個(gè)檢測(cè)單元和數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器，該控制器連接于該多個(gè)檢測(cè)單元和控制系統(tǒng)以接收控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制多個(gè)檢測(cè)單元協(xié)同工作；數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換器連接控制系統(tǒng)和該多個(gè)檢測(cè)單元；控制系統(tǒng)包含帶觸摸屏的計(jì)算機(jī)；該檢測(cè)小車其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)，提高了檢測(cè)效率和安全性能，通過(guò)人力推動(dòng)后實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和智能化操作，保證了檢查質(zhì)量。
文檔編號(hào)B61K9/08GK202508115SQ201220191989
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者李志明, 毛慶樂(lè), 毛慶洲, 肖永鑒, 鄭繼忠 申請(qǐng)人:武漢漢寧科技有限公司