CN114325729A - 一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置。所述隧道及限界检测装置包括设置在城市轨道交通车辆的至少一个车头头罩上的预制平台，部分嵌装在预制平台上的隧道巡检成像组件；所述隧道巡检成像组件用于对隧道的顶部和左右侧壁拍摄成像；所述头罩的顶部开设头罩凹槽；所述隧道巡检成像组件通过设备安装转接板、紧固件和车内基座安装于司机室车体纵梁上；所述头罩凹槽容纳所述车内基座，并预留排水空间；所述隧道巡检成像组件通过防水接头及线缆固定座进行整车接线连接。本发明解决了成像及扫描遮挡问题，同时解决了头罩承载不足及防水等问题。

Description

一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置

技术领域

本发明涉及一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，属于轨道车辆领域。

背景技术

城轨网轨隧检测监测***由车载检测监测装置和地面数据中心两部分组成。其中，车载检测监测装置主要实现接触式弓网运行状态检测、非接触式动态接触网检测、动态弓网关系高清视频、动态轨道几何参数测量、轨道状态巡检、隧道限界测量、隧道状态巡检等数据的采集、存储、分析、处理以及自动报警等功能。

隧道限界测量设备判断隧道是否存在异物入侵行车限界的情况。隧道巡检成像组件实现隧道顶、隧道侧壁的高清图像采集抓拍。同时，车内安装有相应的处理主机以及配套电源箱实现数据采集、压缩、存储、分析、报警等工作。

现有技术中，综合巡检***一般安装在在综合检测工程车上。在地铁车辆上安装隧道限界测量设备及隧道巡检成像组件需在有限的空间范围内综合考虑成像要求、扫描区域遮挡、合理承载及防水等问题，目前尚无解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明旨在提供一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，该检测装置首次提出在头罩处安装隧道巡检成像组件，以解决成像及扫描遮挡问题，进一步地，提供隧道巡检成像组件综合安装方案，可以解决头罩承载不足及防水等问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其包括设置在城市轨道交通车辆的至少一个车头头罩上的预制平台，部分嵌装在预制平台上的隧道巡检成像组件；

所述隧道巡检成像组件用于对隧道的顶部和左右侧壁拍摄成像；

所述头罩的顶部开设头罩凹槽；所述隧道巡检成像组件通过设备安装转接板、紧固件和车内基座安装于司机室车体纵梁上；所述头罩凹槽容纳所述车内基座，并预留排水空间；

所述隧道巡检成像组件通过防水接头及线缆固定座进行整车接线连接。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在其中一个优选的实施例中，所述隧道巡检成像组件主要由隧道顶部中间相机、隧道顶部左侧相机、隧道顶部右侧相机、隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机五组相机、以及若干补光灯组成，五组相机对应朝向隧道顶部中间、隧道顶部左侧、隧道顶部右侧、隧道左侧壁和隧道右侧壁。

在其中一个优选的实施例中，所述隧道巡检成像组件的隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机从车顶向下拍摄，所述隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机外设有护罩，该护罩具有向下倾斜的角度。

在其中一个优选的实施例中，所述转接板上装有左侧巡检护罩组件和右侧巡检护罩组件，左侧巡检护罩组件和右侧巡检护罩组件的交界处设有接线挡板。

在其中一个优选的实施例中，所述转接板上装有绑线架。

在其中一个优选的实施例中，所述城市轨道交通车辆的一端车头上的逃生门上装有雷达，另一端车头上的逃生门上装有相机；所述雷达和相机用于进行限界检测，所述雷达和相机的扫描环面大于隧道断面最大轮廓范围。

在其中一个优选的实施例中，所述雷达和相机均装在对应车头的逃生门的骨架上。更优选地，所述相机和雷达通过紧固件组件及密封组件安装于逃生门的门扇骨架上，所述门扇骨架、相机和雷达的重力通过铰链传递给车体。

在其中一个优选的实施例中，所述雷达为单线激光雷达，所述相机为3D相机。

在其中一个优选的实施例中，所述逃生门具有安装雷达和相机的弧度。由此，隧道限界检测装置与逃生门弧度匹配，避免列车连挂干涉问题。

由此，本发明考虑有效规避头罩及车钩等设备对隧道巡检成像组件及隧道限界检测装置的遮挡影响，将隧道巡检成像组件安装于车头头罩上方预制平台，将隧道限界检测装置安装在车头逃生门上。

本发明的核心改进点在于：

1)首次在逃生门上布置隧道限界检测装置，以解决现有有限空间下的检测扫描遮挡问题。

2)首次在头罩处布置隧道巡检成像组件，解决了分散布置补光不足及防水等问题。在城轨载客车辆上利用头罩中顶部空间，实现隧道巡检成像组件集成式布置，避免了分散布置将导致相机扫描范围不能满足功能要求，以及分散式布置导致密封点增多，防水性能差的问题。

隧道巡检成像组件通过布置于车内的基座转接于司机室纵梁，解决了头罩承载设备强度及冲击振动性能不足问题。

3)隧道巡检成像组件综合安装方案，解决了头罩承载不足问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在头罩处采用沉台结构，用于安装隧道巡检成像组件，综合解决了成像及扫描遮挡问题、头罩承载及防水等问题。

本发明合理设计逃生门弧度，可以在逃生门框体处安装隧道限界检测装置，进而可以避免列车连挂干涉问题。

附图说明

图1是本发明一个实施例的隧道限界检测装置及隧道巡检成像组件总体布置方案；

图2是本发明一个实施例的隧道限界检测装置的3D相机布置示意图；

图3是本发明一个实施例的隧道限界检测装置的3D相机相机扫描分布图；

图4是图3的侧视图；

图5是本发明一个实施例的隧道限界检测装置的激光雷达布置示意图；

图6是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件的相机拍摄分布图；

图7是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件中左右两侧相机拍摄角度示意图；

图8是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件成像视野全局断面图；

图9是本发明一个实施例的隧道限界检测装置详细布置方案图，其中a)为侧视图，b)为正视图，c)为b)的局部放大图；

图10是图9中a)的立面图(激光雷达)；

图11是图9中a)的立面图(3D相机)；

图12是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件的安装示意图；

图13是图12的分解示意图；

图14是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件与逃生门转动示意图；

图15是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件详细布置方案图；

图16是本发明一个实施例的隧道巡检成像组件布置的三维分解示意图。

在图中

1-3D相机；2-激光雷达；3-隧道巡检成像组件；4-转接板；5-线缆固定座；6-转接螺柱；7-车内基座；8-司机室车体纵梁；9-头罩凹槽；10-逃生门转臂；11-紧固件组件；12-密封组件；13-头罩；14-安装基座；15-防水接头；16,18,21-弹簧垫圈；17,20,30-螺钉；19,22-平垫圈；23-绑线架；24-左侧巡检护罩组件；25-接线挡板；26-右侧巡检护罩组件；27-螺母；28-开口销；29-六角头螺杆带孔螺栓；100-车头；101-逃生门。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，总体布置方案如下图1所示，为实现隧道限界检测装置扫描范围、隧道巡检成像组件3拍摄视野要求，将隧道限界检测装置的3D相机1布置于A1车车头逃生门上，将隧道限界检测装置的激光雷达2布置于A2车车头逃生门上，隧道巡检成像组件3布置于A1/A2车头头罩13上方。

如图2所示，隧道限界检测装置的3D相机1布置于A1车车头100的逃生门101上，设备主要由五组3D相机和对应的五个激光器组成，均布在安装基座圆筒上，五组3D相机分别对隧道环周扫描拍摄成像，以基座圆心为原点，相机可对半径1000mm-3800mm的环面内设备、隧道进行扫描，该环面大于隧道断面最大轮廓范围，扫描范围如图3和4所示。

如图5所示，隧道限界检测装置的激光雷达2布置于A2车车头逃生门上，设备主要由两个激光雷达组成，分上下对称装在安装基座上，单个激光雷达扫描周向190°的范围。以基座圆心为原点，激光雷达可对半径700mm-80m环面内设备、隧道进行扫描，该环面大于隧道断面最大轮廓范围。

隧道巡检成像组件3安装与车头头罩上方预制平台，隧道巡检成像组件3主要由五组相机和若干补光灯组成，如图6所示，五组相机分别对隧道顶部和左右侧壁拍摄成像。

如图7所示，隧道巡检成像组件3的左右两侧相机对隧道侧壁拍摄成像，两侧相机从车顶向下拍摄，护罩外壳同样设计有向下倾斜角度，保证相机拍摄视野。如图8所示，五组相机拍摄视野可完全覆盖直径为5.2米的圆形隧道的轨道上方的隧道端面，同时护罩内相机和补光灯安装角度均可微调，满足隧道巡检成像需求。

本实施例中隧道限界检测装置详细布置方案如下：

如图9-11所示，隧道限界检测装置的3D相机1及隧道限界检测装置的激光雷达2通过紧固件组件11及密封组件12安装于逃生门101的门扇骨架上，门扇骨架及隧道限界检测装置重力通过铰链传递给车体。车辆运行时，考虑气弹簧作用力，考虑垂向3g、纵向3g、横向1g惯性力，计算门扇骨架和铰链应力，所有工况下最大当量应力均小于材料的许用应力，门扇骨架及铰链强度满足要求。此安装结构同时满足车辆救援连挂、逃生门打开时与接触网电气间隙要求、密封防水及扫描功能要求。

如图12-14和图16所示，隧道巡检成像组件3通过设备安装转接板4、转接螺柱6、车内基座7安装于司机室车体纵梁8上，由车体纵梁8承担隧道巡检成像组件3的载荷，头罩凹槽9容纳隧道巡检成像组件车内基座7，并预留排水空间。隧道巡检成像组件3通过防水接头15及线缆固定座5进行整车接线连接。如图15所示，当逃生门101打开时，此安装结构避免了隧道巡检成像组件3及车内基座7与逃生门转臂10的干涉。

具体而言，如图16所示，头罩13的顶部开设头罩凹槽9，头罩凹槽9上安装有安装基座14和线缆固定座5。线缆固定座5上设有多个防水接头15。左侧巡检护罩组件24和右侧巡检护罩组件26通过转接板4安装在所述安装基座14上，这样隧道巡检成像组件3主体嵌入头罩凹槽9内。转接板4上装有绑线架23。左侧巡检护罩组件24和右侧巡检护罩组件26的交界处设有接线挡板25。

防水接头15在布线时安装，注意从内到外圈安装锁紧。安装六角头螺杆带孔螺栓29时，注意在锁紧前将螺杆孔轴向与设备外轮廓调整大致平行，方便安装开口销28。开口销28的打开角度不低于90°。

设备尾部甩线与车体出线连接器对接，线缆整理规整，绑扎于设备绑线架23上，设备绑线架23根据安装情况可调整安装方位。M10螺栓紧固力矩为25Nm,M12螺栓紧固力矩为42Nm。

六角头螺栓17在方便使用工具的前提下可换用内六角圆柱头螺栓，施工前准备好安装工具，方便在腔体空间中紧固螺栓。

现场安装完成后按要求在连接紧固件上打防松标记。

综上所述，本实施例在头罩13上安装隧道巡检成像组件3，此安装布置方式，综合考虑了隧道巡检成像扫描范围、主结构承载及排水、防水的需求，同时避免了与逃生门101的转臂机构之间发生干涉。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，包括设置在城市轨道交通车辆的至少一个车头头罩(13)上的预制平台，部分嵌装在预制平台上的隧道巡检成像组件(3)；

所述隧道巡检成像组件(3)用于对隧道的顶部和左右侧壁拍摄成像；

所述头罩(13)的顶部开设头罩凹槽(9)；所述隧道巡检成像组件(3)通过设备安装转接板(4)、紧固件和车内基座(7)安装于司机室车体纵梁(8)上；所述头罩凹槽(9)容纳所述车内基座(7)，并预留排水空间；

所述隧道巡检成像组件(3)通过防水接头(15)及线缆固定座(5)进行整车接线连接。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述隧道巡检成像组件(3)主要由隧道顶部中间相机、隧道顶部左侧相机、隧道顶部右侧相机、隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机五组相机、以及若干补光灯组成，五组相机对应朝向隧道顶部中间、隧道顶部左侧、隧道顶部右侧、隧道左侧壁和隧道右侧壁。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述隧道巡检成像组件(3)的隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机从车顶向下拍摄，所述隧道左侧壁相机和隧道右侧壁相机外设有护罩，该护罩具有向下倾斜的角度。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述转接板(4)上装有左侧巡检护罩组件(24)和右侧巡检护罩组件(26)，左侧巡检护罩组件(24)和右侧巡检护罩组件(26)的交界处设有接线挡板(25)。

5.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述转接板(4)上装有绑线架(23)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述城市轨道交通车辆的一端车头上的逃生门(101)上装有雷达，另一端车头上的逃生门(101)上装有相机；所述雷达和相机用于进行限界检测，所述雷达和相机的扫描环面大于隧道断面最大轮廓范围。

7.根据权利要求6所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述雷达和相机均装在对应车头的逃生门(101)的骨架上。

8.根据权利要求7所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述相机和雷达通过紧固件组件(11)及密封组件(12)安装于逃生门(101)的门扇骨架上，所述门扇骨架、相机和雷达的重力通过铰链传递给车体。

9.根据权利要求6所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述雷达为单线激光雷达，所述相机为3D相机。

10.根据权利要求6所述的城市轨道交通车辆隧道及限界检测装置，其特征在于，所述逃生门(101)具有安装雷达和相机的弧度。

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