CN202508115U - 高速铁路轨道综合检测小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速铁路轨道综合检测小车，其包含有小车本体、检测***和控制***，小车本体设置有位于钢轨上的上滚轮和位于钢轨内侧的固定滚轮和弹性滚轮；检测***包含控制器、多个检测单元和数据采集转换器，该控制器连接于该多个检测单元和控制***以接收控制***的信号来控制多个检测单元协同工作；数据采集转换器连接控制***和该多个检测单元；控制***包含带触摸屏的计算机；该检测小车其结构简单，使用方便，能同时实现多项检测任务，提高了检测效率和安全性能，通过人力推动后实现半自动化和智能化操作，保证了检查质量。

Description

高速铁路轨道综合检测小车

技术领域

本实用新型涉及高速铁路轨道的检测技术领域，尤其涉及一种适用于高速铁路轨道工务日常巡检的高速铁路轨道综合检测小车。

背景技术

随着我国高速铁路的快速发展，如何确保高速铁路轨道的安全性、舒适性既成了一个必不可少的巡检任务，而轨道运行一段时间后，由于路基的沉降与变形、紧固件的失效以及钢轨的磨损等，都将为高速铁路的安全运营带来隐患，这些隐患主要体现在以下几个方面：

1)钢轨的几何线形的变化：轨距、超高、高低、轨向、扭曲、轨廓以及波浪磨耗等钢轨参数的变化，使得列车在高速运行条件下失去原有的平稳性，降低列车的舒适性，提高了列车脱轨的风险。

2)钢轨扣件的松弛：钢轨扣件可能由于螺丝松动，扣件发生松弛，影响钢轨的固定状态，加剧了列车脱轨的危险性。钢轨及扣件对车辆运行作业和乘车的舒适度和安全性有决定性的影响。无碴轨道的弹性几乎完全来自钢轨扣件***，无碴轨道的精度也全靠扣件***来保持和调整。客运专线无碴轨道扣件在轨道结构中占有和发挥极其重要的地位和作用，扣件虽小，作用甚大，用量众多，关联甚密，不可等闲视之。因此保证良好的扣件状态是确保高铁运行安全的重要工作之一。

从70年代中期开始，我国就已经开始进行钢轨检测新技术的研究，现已先后研制出能测量轨道高低、水平、轨面不平顺的“惯性基准轨道不平顺检测装置”、“轨道超高检测装置”、“充电式轨距检测装置”、“多功能振动检测装置”等各种各样的钢轨检测装置。但是这些装置有一个共同的缺点，那就是只能检测钢轨的某一项指标，不能对钢轨各项指标同时进行检测，特别是都不能检测扣件的紧固状态，导致这些装置在实际应用中对钢轨的综合检测作用大幅减小，所以这些装置没能够被推广使用。

对于高速铁路的钢轨状态的检测，目前仍大量依靠人工操作进行检测。由于高速铁路运行期间，一方面速度快，行车间隔短，且只能在夜间的一个相对较短的天窗时间内可以进行人工检测。由于环境、天气的限制以及人为的因素，人工检测钢轨及其扣件的效率和精准性都难以保证。

特别的是，钢轨扣件状态的检查基本完全是人工方法，采用简易的塞尺逐个扣件进行检查。首先，扣件设备量十分巨大，导致检查工作量庞大；其次，扣件安装位置很低，作业人员长期弯腰工作，劳动强度大；再次，高速铁路的检修作业时间一般在夜间，需要靠手电作业，人员容易疲劳，作业效率低下，检查质量难以保证；最后，作业线路长，天窗时间短，检测人手有限，难以及时掌握整条线路的扣件状态。

随着我国高速铁路运营里程逐渐增长，对安全性能的要求也越来越高，导致高速铁路轨道的日常巡检的强度越来越大，这就迫切需要一种快速、自动化的综合检测装备。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种高速铁路轨道综合检测小车，以克服上述缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高速铁路轨道综合检测小车，其结构简单，使用方便，能同时实现多项检测任务，提高了检测效率和安全性能，通过人力推动后实现半自动化和智能化操作，保证了检查质量。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种高速铁路轨道综合检测小车，其包含有小车本体、检测***和控制***，其特征在于：

小车本体横跨于两侧钢轨上，且于第一端设置有位于一侧钢轨上的上滚轮，第二端设置有位于另一侧钢轨上的两个上滚轮，于该第二端设置有位于钢轨内侧的两个固定滚轮，在该第一端设置有位于钢轨内侧的两个弹性滚轮，各该弹性滚轮通过弹簧弹性压迫于钢轨内侧；

检测***包含控制器、多个检测单元和数据采集转换器，该控制器连接于该多个检测单元和控制***以接收控制***的信号来控制多个检测单元协同工作；数据采集转换器连接控制***和该多个检测单元；

控制***包含带触摸屏的计算机。

其中，该弹簧通过连杆机构连接至弹性滚轮以提供压向钢轨内侧的弹性力。

其中，该多个检测单元至少包含扣件弹条紧固度检测单元、轨距检测单元和超高检测单元，该扣件弹条紧固度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮上方两侧的两个二维线激光传感器，两个二维线激光器的中心线相距150mm；该轨距检测单元包含位于该小车本体第一端的弹性滚轮内侧的点激光测距距离传感器，点激光测距传感器的激光测量点较钢轨轨面高度低16mm；该超高检测单元包含位于小车本体中部的倾斜仪。

其中，该多个检测单元还包含轨面平直度检测单元，该轨面平直度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮上的平直钢片以及位于平直钢片上方的位移传感器，该位移传感器高于该平直钢片的高度为8mm。

其中，在上滚轮上固定有实现同步控制、定位以及提高检测精度的编码器。

通过上述结构，本实用新型的高速铁路轨道综合检测小车实现以下技术效果：

1、运行平稳，保证了小车本体在运动过程中能稳固的定位于两侧钢轨上且提供检测钢轨相关参数测量的辅助。

2、实现多样检测，可在一次检测中实现对多个不同数据的检测，节约了检测时间，提高了检测效率；

3、采用了自动化和智能化检测，不仅降低了检测强度，还避免了人为缺陷，提高了检测质量。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的高速铁路轨道综合检测小车的俯视图。

图2显示了本实用新型的高速铁路轨道综合检测小车的剖视图。

图3显示了图2所示的部分放大示意图。

图4显示了二维线激光传感器的检测示意图。

图5显示了图2所示的部分放大示意图。

图6显示了倾斜仪的检测示意图。

图7显示了位移传感器的检测示意图。

图8显示了本实用新型的控制***的结构示意图。

1二维线激光传感器，2编码器，3点激光测距传感器，4倾斜仪，5带触摸屏计算机，6位移传感器，7固定滚轮，8弹性滚轮，9弹簧，10上滚轮，11平直钢片。

具体实施方式

参见图1和图2，显示了本实用新型的高速铁路轨道综合检测小车的结构示意图。

该高速铁路轨道综合检测小车包含有小车本体、检测***和控制***，其中的小车本体横跨于两侧钢轨上，且于第一端设置有位于一侧钢轨上的上滚轮10(既图中所示的左侧端)，第二端设置有位于另一侧钢轨上的两个上滚轮10(既图中所示的右侧端)，由此在两侧钢轨上形成三个上滚轮10支撑以保持小车本体的平稳，且于该第二端设置有位于钢轨内侧的两个固定滚轮7，在该第一端设置有位于钢轨内侧的两个弹性滚轮8，各该弹性滚轮8通过弹簧9弹性压迫于钢轨内侧，优选的是，该弹簧9通过连杆机构提供滚轮压向钢轨内侧的弹性力，本领域技术人员可选的是，也可直接通过弹簧对弹性滚轮进行压迫或其他合适的方式来实现该弹性力，由此位于钢轨内侧的固定滚轮和弹性滚轮保证了小车本体在运动过程中能稳固的定位于两侧钢轨上且提供检测钢轨相关参数测量的辅助。

其中，固定滚轮7用于固定小车与钢轨水平方向的接触点，作为轨距的测量基准点，弹性滚轮8用于固定小车与钢轨水平方向的接触点，作为轨距的测量基准点；弹簧9用于顶紧弹性滚轮8与钢轨的接触，为测量钢轨轨距提供测量条件。

检测***包含控制器、多个检测单元和数据采集转换器，该控制器连接于该多个检测单元和控制***以接收控制***的信号来控制多个检测单元协同工作；数据采集转换器连接于控制***和该多个检测单元。

其中，该多个检测单元至少包含扣件弹条紧固度检测单元、轨距检测单元和超高检测单元，该扣件弹条紧固度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮10上方两侧的两个二维线激光传感器1，由此该两个二维线激光传感器1分别位于钢轨的两侧，优选的是，两个二维线激光器1的中心线相距150mm；该轨距检测单元包含位于该小车本体第一端的弹性滚轮8内侧的点激光测距距离传感器3，点激光测距传感器3的激光测量点较钢轨轨面高度低h1的高度，优选的是，该h1的高度为16mm；该超高检测单元包含位于小车本体中部的倾斜仪4。

优选的是，该多个检测单元还可包含轨面平直度检测单元，该轨面平直度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮10上的平直钢片11以及位于平直钢片11上方的位移传感器6，该位移传感器6高于该平直钢片11的高度为h2，优选的是，该h2的高度为8mm。

下面分别介绍该多个检测单元的检测原理：

一、扣件弹条紧固度检测单元的二维线激光传感器1的检测，参见图3和图4，该二维线激光传感器1扫描整个钢轨扣件，采集整个扣件的三维空间数据，数据分析过程中找到高度差，依次判断钢轨扣件弹条的紧固度。

二、轨距检测单元的点激光测距距离传感器3，参见图5，由于点激光测距距离传感器3位于弹性滚轮8的内侧，其激光测量点位于钢轨轨面以下16mm处，实际轨距是固定滚轮7与钢轨的接触点和弹性滚轮8与钢轨的接触点之间的距离，点激光测距传感器3测量得的本身与弹性滚轮8与钢轨的接触点的距离为L′，在标准钢轨轨距1435mm情况下，点激光测距传感器3与弹性滚轮8与钢轨的接触点的距离为L，L与L′的差值作为钢轨轨距的偏差，由此可检测得钢轨轨距。

三、超高检测单元的倾斜仪4，参见图6，实线示意钢轨轨距，虚线示意水平线，倾斜仪4测量小车的倾斜角度即是图中实线和虚线的夹角，依据三角形正弦定义，钢轨超高即是钢轨轨距与测量得的夹角正弦值的乘积。

四、轨面平直度检测单元的检测，参见图7，平直钢片11在滚轮10的带动下水平上下移动，位移传感器6测量得到的本身到平直钢片11之间的距离为L1′，在轨道表面平直的情况下，位移传感器6与平直钢片11之间的距离是L1，L1与L1′的差值即是钢轨轨面的平直度。

控制***包含带触摸屏的计算机5，负责数据的分析、显示、存档以及输出控制信号等任务。

优选的是，在上滚轮10上固定有实现同步控制、定位以及提高检测精度的编码器2。

参见图8，显示了控制***的控制方式，数据采集由检测单元和数据采集转换器完成，检测单元负责采集原始数据，数据采集转换器通过AD转换把模拟量数据转换为数字量传输给计算机；数据分析由计算机完成，并通过显示屏显示分析得到的测量结果，提醒工作人员进行相应操作；工业计算机通过发送控制信号给控制器，控制各传感器协同工作。

而具体的数据传输步骤如下：

1)各传感器进行数据采集，并通过线性电流传输数据给数据采集转换器；

2)数据采集转换器把传感器传输数据转换为可传输数字信号，并通过以太网口传输给工业计算机；

3)工业计算机分析数据得到测量结果并保存数据；

4)显示屏显示测量数据。

本实用新型相比现有技术的优点在于：

1、运行平稳，保证了小车本体在运动过程中能稳固的定位于两侧钢轨上且提供检测钢轨相关参数测量的辅助。

2、实现多样检测，可在一次检测中实现对多个不同数据的检测，节约了检测时间，提高了检测效率；

3、采用了自动化和智能化检测，不仅降低了检测强度，还避免了人为缺陷，提高了检测质量；

4、首次提出了弹条紧固度智能化检测方案，取代了人工检测，提高了检测效率。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (5)

1.一种高速铁路轨道综合检测小车，其包含有小车本体、检测***和控制***，其特征在于：

小车本体横跨于两侧钢轨上，且于第一端设置有位于一侧钢轨上的上滚轮，第二端设置有位于另一侧钢轨上的两个上滚轮，于该第二端设置有位于钢轨内侧的两个固定滚轮，在该第一端设置有位于钢轨内侧的两个弹性滚轮，各该弹性滚轮通过弹簧弹性压迫于钢轨内侧；

检测***包含控制器、多个检测单元和数据采集转换器，该控制器连接于该多个检测单元和控制***以接收控制***的信号来控制多个检测单元协同工作；数据采集转换器连接控制***和该多个检测单元；

控制***包含带触摸屏的计算机。

2.如权利要求1所述的检测小车，其特征在于，该弹簧通过连杆机构连接至弹性滚轮以提供压向钢轨内侧的弹性力。

3.如权利要求1或2所述的检测小车，其特征在于，该多个检测单元至少包含扣件弹条紧固度检测单元、轨距检测单元和超高检测单元，该扣件弹条紧固度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮上方两侧的两个二维线激光传感器，两个二维线激光器的中心线相距150mm；该轨距检测单元包含位于该小车本体第一端的弹性滚轮内侧的点激光测距距离传感器，点激光测距传感器的激光测量点较钢轨轨面高度低16mm；该超高检测单元包含位于小车本体中部的倾斜仪。

4.如权利要求3所述的检测小车，其特征在于，该多个检测单元还包含轨面平直度检测单元，该轨面平直度检测单元包含位于该小车本体第二端的上滚轮上的平直钢片以及位于平直钢片上方的位移传感器，该位移传感器高于该平直钢片的高度为8mm。

5.如权利要求3所述的检测小车，其特征在于，在上滚轮上固定有实现同步控制、定位以及提高检测精度的编码器。

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