CN216006458U - 列车轨道检测***惯性包动态标定装置 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及列车轨道检测***惯性包动态标定装置，包括：水平滑动机构，其上滑动地设有滑台支架；两个竖直滑动机构，设置在滑台支架上；惯性包，其两侧分别设有一根导轨且与导轨的一端滑动适配，导轨另一端能转动地与竖直滑动机构相连；所述的惯性包，设置有光纤陀螺仪、倾角传感器、加速度传感器、数据采集板卡且这些部件与主机电连接。本实用新型达到的有益效果是：运动精准、稳定性好、测量精度高、标定效率高。

Description

列车轨道检测***惯性包动态标定装置

技术领域

本实用涉及列车轨道检测技术领域，特别是列车轨道检测***惯性包动态标定装置。

背景技术

随着轨道交通快速发展，我国地铁和大铁的运营里程都突飞猛进的发展，管理部门轨道运营维护的压力越来越大。按照线路养护维修规则的要求，线路必须定期进行动态检测，检测的参数包括：轨距、水平、超高、轨向、高低、三角坑和里程。

近年来轨道检测车应用的越来越广泛，各个地铁公司和各个路局都配置轨道检测车对线路进行定期的检测，并根据检测结果对线路进行养护。轨道检测车主要轨检梁、惯性包、2D激光位移传感器、数据采集***、计算***等组成，其中惯性包主要由垂向加速度传感器、横向加速度传感器、摇头光纤陀螺传感器、侧滚光纤陀螺传感器、倾角传感器等一系列传感器的集合，是轨道检测***的核心部件。

随着轨检车长期的使用，惯性包的参数可能会因为惯性包结构、电路特性变化的原因发生参数变化，这样必然会造成检测结果不准确，如果在现场对惯性包进行动态标定是一直困扰运营维护单位的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供运动精准、稳定性好、测量精度高、标定效率高的列车轨道检测***惯性包动态标定装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：列车轨道检测***惯性包动态标定装置，包括：

水平滑动机构，其上滑动地设有滑台支架；

两个竖直滑动机构，设置在滑台支架上；

惯性包，其两侧分别设有一根导轨且与导轨的一端滑动适配，导轨另一端能转动地与竖直滑动机构相连；

所述的惯性包，设置有光纤陀螺仪、倾角传感器、加速度传感器、数据采集板卡且这些部件与主机电连接。

进一步地，所述的两个竖直滑动机构通过轴承与导轨铰接相连，且通过导轨将惯性包撑起；惯性包通过导轨和轴承能沿竖直平面转动。

进一步地，所述的惯性包与导轨之间设置有锁紧装置。

优选地，所述的惯性包固定在测试平台上，测试平台的底部固定有滑框，导轨***滑框中。

优选地，所述的竖直滑动机构为垂直滑台，水平滑动机构为水平滑台；垂直滑台中，设有竖直方向动作的滑块A，滑块A经伺服电机A和丝杠A驱动，轴承位于滑块A上；水平滑台中，设有左右方向动作的滑块B，滑块B经伺服电机B和丝杠B驱动，滑台支架固定在滑块B上；伺服电机A和伺服电机B上，均设有能测量电机转角的编码器，该编码器能将转动角度转换为运动距离，两者与滑台驱动器电相连，滑台驱动器与主机电连接。

进一步地，所述的水平滑动机构设置在底座上，底座的底部设置有能调节高度的支撑脚。能保证水平滑台处于面内。

优选地，所述的滑台支架包括底板，该底板上表面的两侧设置有侧挡板，该底板上表面的后侧设有后挡板，底板、侧挡板和后挡板形成空间直角区域，竖直滑动机构固定在该空间直角区域。

本实用新型具有以下优点：

（1）惯性包、导轨、轴承以及垂直滑台的结构设置，实现上下动作、侧滚运动，在侧滚动作时，保证了该惯性包始终位于竖直平面内，精度高；

（2）滑台是直线运动，通过高精度编码器可以精确的得到运动位移，再通过惯性包、导轨、轴承结构，从而让精度可达±0.005mm，通过惯性包将传感器输出的数据积分为位移和角度数据传递给主机，验证积分算法的准确度；

（3）采用电脑控制机械滑台方式，功能强大、重复性好、便于操作、稳定性好，通过高精度滑台可以达到极高的精度，标定效率高。

附图说明

图1 为本实用新型的立体图；

图2 为本实用新型的正视图；

图3 为与滑台驱动器、主机相连的结构示意图；

图中：1-底座，2-支撑脚，3-水平滑台，4-滑台支架，5-垂直滑台，6-轴承，7-导轨，8-测试平台，9-惯性包，10-滑台驱动器，11-电脑及主机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1~图3所示，列车轨道检测***惯性包动态标定装置，包括水平滑台3、滑台支架4、两个垂直滑台5；滑台支架4滑动地设置在水平滑台3上，水平滑台3能实现左右滑动，在滑动支架4上间距地设置有垂直滑台5。

本方案中，还包括惯性包9，其固定在测试平台8上，测试平台8的底部两侧各固定有一个滑框，每一个滑框内穿有一根导轨7，导轨7还通过轴承6与垂直滑台5上的滑块A铰接。即通过两个垂直滑台5通过轴承6将惯性包9撑起。当两个垂直滑台5同时向上或向下动作时，惯性包9也同步动作；当一个垂直滑台5向上动作而另一个垂直滑台5向下动作时，则实现惯性包9的转动。

在惯性包9内，为轨道几何参数检测***中核心部件，其内设置有光纤陀螺仪、倾角传感器、加速度传感器、数据采集板卡且这些部件与主机11电连接。这些传感器协同工作，从而完成轨道的轨距、水平、超高、轨向、高低、三角坑、里程等参数的测量。

将这些传感器装入后，由于安装结构变形、温度环境硬性、残余应力释放等原因，其参数随着时间都会产生变化，因此需要对惯性包9定期进行标定。轨道检测***惯性包9标定***主要标定原理就是模拟惯性包9的横向加速度运动、垂向加速运动、侧滚运动。

横向加速度运动主要是由横向加速度来测量，并通过积分转换为横向运动位移，这个传感器（横向的加速度传感器）主要参与轨向参数的计算。垂向加速度运动主要是由垂向加速度来测量，并通过积分转换为垂向运动位移，这个传感器（竖向的加速度传感器）主要参与高低参数的计算。侧滚运动主要是光纤陀螺仪、倾角传感器共同完成测量，倾角用来测量侧滚运动的低频运动（最低到零频），光纤陀螺仪用来测量侧滚运动的中高频运动。

对于导轨7和轴承6的安装：轴承6外圈通过过盈配合与垂直滑台5的滑块A相连接，内圈通过过盈配合与导轨7的突起轴连接，这样保证导轨7在垂直滑台5带动下可以实现无间隙的任意角度变化。

对于导轨7和测试平台8的安装：导轨7与测试平台8底部的滑块共同构成可以自由直线运动的机构，从而保证垂直滑台5在上下运动时，由于两个垂直滑台5相对位置不同，弥补由于两个垂直滑台5和轴承6中心点距离的变化；测试平台8底部滑块带有锁紧装置，可以锁定在导轨7上，在模拟侧滚运动过程中，需要将任意一边导轨7和滑块锁死。锁紧装置有多样，可以类似刹车片贴合导轨7的方式，也可以是其他方式。

本方案中，水平滑台3可以实现水平直线运动，用来模拟横向加速度运动，水平滑台3带有初始位置传感器和限位传感器，通过程序控制可以回到初始原点，水平滑台3的滑块上安装有滑台支架4，用以连接两个垂直滑台5和测试平台8等，可以为整个***提供高精度可控的水平加速度运动。

本方案中，垂直滑台5可以实现垂直直线运动，用来模拟垂向加速度运动，水平滑台3带有初始位置传感器和限位传感器，通过程序控制可以回到初始原点。

具体地，两个垂直滑台5相互独立控制，可以控制一个滑台静止，另外一个滑台运动到指定位置，从而可以标定倾角传感器在静止状态下的灵敏度参数。可以控制两个滑台使得测试平台8处于水平位置，通过控制两个滑台同步同向垂向运动模拟垂直加速度运动，从而标定垂向加速度传感器。可以控制两个滑台同步反向垂直反复运动，可以模拟惯性包9的侧滚运动，从而标定陀螺的动态灵敏度。

因此，水平滑台3和垂直滑台5最大加速度5m/s²，定位重复性精度±5μm。

本实施例中，垂直滑台5上，设有竖直方向动作的滑块A，滑块A经伺服电机A和丝杠A驱动，轴承6位于滑块A上；水平滑台3上，设有左右方向动作的滑块B，滑块B经伺服电机B和丝杠B驱动，滑台支架4固定在滑块B上；并且伺服电机A和伺服电机B上，均设有能测量电机转角的编码器，该编码器能将转动角度转换为运动距离，两者与滑台驱动器10上电相连，滑台驱动器10与主机11电连接。

本实施例中，滑台驱动器10为四通道伺服电机驱动器，可以同时驱动四个伺服电机运动。滑台驱动器带有四个电机接口，每个接口都能连接对应伺服电机的驱动线和编码线线缆。

本实施例中，底座1为整个标定装置提供支撑，通过旋转下面四个支撑脚2可以调整装置的水平基准。调试方法为，通过软件控制垂直滑台5和水平滑台3全部运动回到零点位置，将精密量角器放置在测试平台8上，通过调整支撑脚2，是的测试平台8的水平角度偏差不超过0.01°。

本方案中，主机10通过电脑进行控制和显示，主机10内置运动控制板卡；滑台驱动器内置PCI运控控制板卡；从而实现左右方向、竖直方向的闭环运动控制；通过电脑对各个参数进行标定控制。

需要说明的是，本方案不仅可以用于标定惯性包9，也可以用于验证惯性包9算法的准确性。

上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：包括：

水平滑动机构，其上滑动地设有滑台支架；

两个竖直滑动机构，设置在滑台支架上；

惯性包，其两侧分别设有一根导轨且与导轨的一端滑动适配，导轨另一端能转动地与竖直滑动机构相连；

所述的惯性包，设置有光纤陀螺仪、倾角传感器、加速度传感器、数据采集板卡且这些部件与主机电连接。

2.根据权利要求1所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的两个竖直滑动机构通过轴承与导轨铰接相连，且通过导轨将惯性包撑起；

所述的惯性包通过导轨和轴承能沿竖直平面转动。

3.根据权利要求2所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的惯性包与导轨之间设置有锁紧装置。

4.根据权利要求3所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的惯性包固定在测试平台上，测试平台的底部固定有滑框，导轨***滑框中。

5.根据权利要求3或4所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的竖直滑动机构为垂直滑台，水平滑动机构为水平滑台；

所述的垂直滑台中，设有竖直方向动作的滑块A，滑块A经伺服电机A和丝杠A驱动，轴承位于滑块A上；

所述的水平滑台中，设有左右方向动作的滑块B，滑块B经伺服电机B和丝杠B驱动，滑台支架固定在滑块B上；

所述的伺服电机A和伺服电机B上，均设有能测量电机转角的编码器，该编码器能将转动角度转换为运动距离，两者与滑台驱动器电相连，滑台驱动器与主机电连接。

6.根据权利要求5所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的水平滑动机构设置在底座上，底座的底部设置有能调节高度的支撑脚。

7.根据权利要求6所述的列车轨道检测***惯性包动态标定装置，其特征在于：所述的滑台支架包括底板，该底板上表面的两侧设置有侧挡板，该底板上表面的后侧设有后挡板，底板、侧挡板和后挡板形成空间直角区域，竖直滑动机构固定在该空间直角区域。

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