專利名稱：鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)進(jìn)行檢查的設(shè)備，特別涉及一種基于多傳感器集成技術(shù)與激光測微技術(shù)的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)進(jìn)行自動檢查的小車。
背景技術(shù)：
軌道扣件系統(tǒng)是軌道結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，主要由螺栓、螺母、平墊圈、彈條、絕緣塊、鐵墊板、絕緣緩沖墊板、軌下墊板、錨固螺栓、重型彈簧墊圈、平墊塊等組成?？奂е饕憩F(xiàn)為扣件缺失、彈條斷裂、緊固螺栓松動、彈條彈性失效等狀態(tài)。軌道扣件系統(tǒng)的基本功能包括:保持軌距、防止鋼軌爬行、增大軌道框架剛度、提供彈性、提供軌道絕緣，保證軌道電路正常工作和調(diào)整鋼軌位置。扣件失效將會改變鋼軌的彈性和剛性，改變軌道軌距、平順度，提高列車動態(tài)脫軌系數(shù)?？奂е饕憩F(xiàn)為扣件缺失、彈條斷裂、緊固螺栓松動、彈條彈性失效等狀態(tài)。其中扣件缺失和彈條斷裂很人工容易發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的軌道巡檢列車具備此檢查功能。緊固螺栓松動導(dǎo)致彈條緊固狀態(tài)松弛是扣件系統(tǒng)最常見的病害，發(fā)生的概率很高。其中，扣件缺失和彈條斷裂人工很容易發(fā)現(xiàn)，而且現(xiàn)有的軌道巡檢列車均具備此檢查功能。而緊固螺栓松動導(dǎo)致彈條緊固狀態(tài)松弛是扣件系統(tǒng)最常見的故障，發(fā)生的概率較高且不易發(fā)現(xiàn)。目前，鐵路局工務(wù)段對扣件彈條緊固狀態(tài)的排查基本采用人工檢測的方式。檢測人員以塞尺作為檢測工具，逐個檢查軌道扣件的狀態(tài)。這種檢測方式的缺點在于:I)勞動強度強度大；扣件位置較低，人工必須彎腰俯身，體力消耗較大；每個扣件都采用人工塞尺進(jìn)行檢測，檢測人員容易疲勞，檢測數(shù)據(jù)的精度難以保證；2)檢測任務(wù)量大；按照鐵路規(guī)則，每公里連續(xù)抽查50個，以武廣高鐵1087公里為例，每年的抽查數(shù)量為1087X2X50=108700，按照100個/人/小時計算，需要1087人 小時；[0007]3)抽查檢測無法保證安全；每公里連續(xù)抽查50個的采樣率偏低，按照建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，每公里1667根軌枕，每個軌枕4套軌道扣件，共6668個扣件，抽查采樣率為50/6668=0.75%，并不能代表整個軌道扣件的狀態(tài)。因此，要提高扣件檢查的采樣率、效率及準(zhǔn)確度，傳統(tǒng)的人工檢查方式必定完成不了任務(wù)。特別是像高速鐵路和城市地鐵的線路檢查與維護(hù)，只能在夜間進(jìn)行，視覺疲勞、漏檢誤檢率高、作業(yè)環(huán)境惡劣、軌道檢查和維護(hù)的時間有限。因此，現(xiàn)有的人工檢測方式不能快速、準(zhǔn)確地完成扣件彈條緊固狀態(tài)的檢測。傳統(tǒng)的車載式軌道圖像巡視系統(tǒng)在使用過程中，車載計算機(jī)主要用于完成軌道及扣件圖像的記錄和分析，判斷扣件是否完好、彈條是否折斷和位移等，而不能檢測扣件彈條的緊固狀態(tài)；再次，傳統(tǒng)的車載式軌道圖像巡視系統(tǒng)在使用過程中，對扣件的定位主要通過里程計和軌道電路應(yīng)答器數(shù)據(jù)結(jié)合，定位精度一般為5-15米，不能定位到具體的軌枕；最后，傳統(tǒng)的車載式軌道圖像巡視系統(tǒng)，需要采用自然光照明或者大功率燈照明，使得采集圖像受到太陽光干擾嚴(yán)重或者系統(tǒng)功耗過大，數(shù)據(jù)自動處理的可靠性難以保證，大大降低了軌道檢查的效率和準(zhǔn)確性。在軌道交通日益發(fā)達(dá)的今天，傳統(tǒng)的人工檢查扣件彈條緊固狀態(tài)的方式無法滿足軌道管理的需要，特別是對高速鐵路和城市地鐵，因此迫切需要一種能夠快速、高效、準(zhǔn)確的軌道扣件彈條緊固狀態(tài)自動檢查系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠獲取鐵路彈條扣件精確定位的數(shù)據(jù)，并對定位的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)進(jìn)行檢查的裝置。為解決上述問題，本實用新型公開的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，其特征在于:包括軌道小車、線結(jié)構(gòu)激光傳感器、光電編碼器、GPS接收機(jī)、同步控制電路、嵌入式計算機(jī)和電源裝置；其中，軌道小車包括橫梁、左縱梁、右縱梁和車輪；所述左縱梁和右縱梁的中心位置分別與橫梁的左、右兩端連接；至少4個所述車輪分別設(shè)置于左縱梁和右縱梁的底部兩端;所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器共有4個，即第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器、第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器、第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器；所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器用于獲取鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)；所述光電編碼器用于獲取軌道小車的走行距離及運行速度，從而獲取軌道小車的線性參考坐標(biāo)；所述GPS接收機(jī)包括天線和接收機(jī)；所述GPS接收機(jī)用于獲取鐵路扣件的絕對位置坐標(biāo)；所述同步控制電路用于處理GPS接收機(jī)和光電編碼器輸入的信號，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號控制線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集數(shù)據(jù)；所述嵌入式計算機(jī)用于接受線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集得到的鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，獲取鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)；其連接關(guān)系在于:所述軌道小車的橫梁跨于兩側(cè)鋼軌上；所述第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器和第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器對稱設(shè)置于左縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于左側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器對稱設(shè)置于右縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于右側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；所述光電編碼器安裝在軌道小車車輪的中心軸上；所述GPS接收機(jī)的天線設(shè)置在軌道小車的橫梁上、接收機(jī)設(shè)置在同步控制電路內(nèi)；所述同步控制電路、嵌入式計算機(jī)和電源裝置依次安裝在軌道小車的橫梁內(nèi)。優(yōu)選地，所述電源裝置包括鋰離子電池和電源變送及控制模塊；鋰離子電池產(chǎn)生的直流電源，經(jīng)過電源變送及控制模塊后，分別輸送到同步控制電路和嵌入式計算機(jī)；同步控制電路向光電編碼器、GPS接收機(jī)提供電源。再優(yōu)選地，所述光電編碼器也可以是旋轉(zhuǎn)編碼器。優(yōu)選地，所述小車還包括設(shè)置在橫梁上的手推把，以及安裝在手推把端部的觸摸顯示器和聲光報警裝置；同步控制電路向觸摸顯示器和聲光報警裝置提供電源；嵌入式計算機(jī)將鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)接|摸顯示器和聲光報警裝置進(jìn)行顯示及報警。采用上述結(jié)構(gòu)的設(shè)備，本實用新型:( I)實現(xiàn)了鐵路扣件的精確定位；(2)實現(xiàn)了鐵路彈條扣件的完整性檢查；(3)實現(xiàn)了鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的自動檢測；(4)建立了鐵路扣件的三維模型，記錄了鐵路扣件的詳細(xì)信息；(5)實現(xiàn)了鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的報警。本實用新型的詳細(xì)內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型電源裝置的工作示意圖；圖中，1-軌道小車，2-第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器，3-第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器，4-第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器，5-第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器，6-光電編碼器，7-GPS接收機(jī)，8-同步控制電路，9-嵌入式計算機(jī)，10-電源裝置，11-觸摸顯示器，12-聲光報警裝置，13-手推把。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。如附圖1所示，本實用新型的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，包括軌道小車1、線結(jié)構(gòu)激光傳感器、光電編碼器6、GPS接收機(jī)7、同步控制電路8、嵌入式計算機(jī)9和電源裝置10 ；其中，軌道小車I包括橫梁、左縱梁、右縱梁和車輪；所述左縱梁和右縱梁的中心位置分別與橫梁的左、右兩端連接；至少4個所述車輪分別設(shè)置于左縱梁和右縱梁的底部兩端；所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器共有4個，即第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器2、第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器3、第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器4和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器5 ;所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器用于獲取鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)；所述光電編碼器6用于獲取軌道小車I的走行距離及運行速度，從而獲取軌道小車I的線性參考坐標(biāo)；所述GPS接收機(jī)7包括天線和接收機(jī)；所述GPS接收機(jī)7用于獲取鐵路扣件的絕對位置坐標(biāo)；所述同步控制電路8用于處理GPS接收機(jī)7和光電編碼器6輸入的信號，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號控制線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集數(shù)據(jù)；所述嵌入式計算機(jī)9用于接受線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集得到的鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，獲取鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)；其連接關(guān)系在于:所述軌道小車I的橫梁跨于兩側(cè)鋼軌上；所述第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器2和第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器3對稱設(shè)置于左縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于左側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器4和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器5對稱設(shè)置于右縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于右側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；所述光電編碼器6安裝在軌道小車I車輪的中心軸上；所述GPS接收機(jī)7的天線設(shè)置在軌道小車I的橫梁上、接收機(jī)設(shè)置在同步控制電路8內(nèi)；所述同步控制電路8、嵌入式計算機(jī)9和電源裝置10依次安裝在軌道小車I的橫梁內(nèi)。如附圖2所示，所述電源裝置10包括鋰離子電池和電源變送及控制模塊；鋰離子電池產(chǎn)生的直流電源，經(jīng)過電源變送及控制模塊后，分別輸送到同步控制電路8和嵌入式計算機(jī)9 ;同步控制電路8向光電編碼器6、GPS接收機(jī)7提供電源。其中，所述光電編碼器6也可以是旋轉(zhuǎn)編碼器。再如附圖1所示，所述鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車還包括設(shè)置在橫梁上的手推把13，以及安裝在手推把13端部的觸摸顯示器11和聲光報警裝置12 ;同步控制電路8向觸摸顯示器11和聲光報警裝置12提供電源；嵌入式計算機(jī)9將鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)接|摸顯示器11和聲光報警裝置12進(jìn)行顯示及報警。其中，所述嵌入式計算機(jī)9還用于記錄保存所有鐵路扣件的原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括同步控制電路8發(fā)送至嵌入式計算機(jī)9的軌道小車I的絕對位置坐標(biāo)、走行距離及運行速度，線結(jié)構(gòu)激光傳感器獲取的鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)，和嵌入式計算機(jī)9獲取的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)先實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，其特征在于:包括軌道小車(I)、線結(jié)構(gòu)激光傳感器、光電編碼器(6)、GPS接收機(jī)(7)、同步控制電路(8)、嵌入式計算機(jī)(9)和電源裝置(10)； 其中，軌道小車(I)包括橫梁、左縱梁、右縱梁和車輪；所述左縱梁和右縱梁的中心位置分別與橫梁的左、右兩端連接；至少4個所述車輪分別設(shè)置于左縱梁和右縱梁的底部兩端; 所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器共有4個，即第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器(2)、第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器(3)、第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器(4)和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器(5);所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器用于獲取鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)； 所述光電編碼器(6)用于獲取軌道小車(I)的走行距離及運行速度，從而獲取軌道小車(I)的線性參考坐標(biāo)； 所述GPS接收機(jī)(7)包括天線和接收機(jī)；所述GPS接收機(jī)(7)用于獲取鐵路扣件的絕對位置坐標(biāo)； 所述同步控制電路(8 )用于處理GPS接收機(jī)(7 )和光電編碼器(6 )輸入的信號，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)輸出脈沖信號控制線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集數(shù)據(jù)； 所述嵌入式計算機(jī)(9)用于接受線結(jié)構(gòu)激光傳感器采集得到的鐵路扣件三維空間數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，獲取鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)； 其連接關(guān)系在于:所述軌道小車(I)的橫梁跨于兩側(cè)鋼軌上；所述第一線結(jié)構(gòu)激光傳感器(2)和第二線結(jié)構(gòu)激光傳感器(3)對稱設(shè)置于左縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于左側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；第三線結(jié)構(gòu)激光傳感器(4)和第四線結(jié)構(gòu)激光傳感器(5)對稱設(shè)置于右縱梁中心位置的內(nèi)外兩側(cè)、且位于右側(cè)鋼軌鐵路扣件上方；所述光電編碼器(6)安裝在軌道小車(I)車輪的中心軸上；所述GPS接收機(jī)(7)的天線設(shè)置在軌道小車(I)的橫梁上、接收機(jī)設(shè)置在同步控制電路(8)內(nèi)；所述同步控制電路(8)、嵌入式計算機(jī)(9)和電源裝置(10)依次安裝在軌道小車(I)的橫梁內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，其特征在于:所述電源裝置(10)包括鋰離子電池和電源變送及控制模塊；鋰離子電池產(chǎn)生的直流電源，經(jīng)過電源變送及控制模塊后，分別輸送到同步控制電路(8)和嵌入式計算機(jī)(9);同步控制電路(8)向光電編碼器(6)、GPS接收機(jī)(7)提供電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，其特征在于:所述光電編碼器(6)也可以是旋轉(zhuǎn)編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，其特征在于:所述小車還包括設(shè)置在橫梁上的手推把(13)，以及安裝在手推把(13)端部的觸摸顯示器(11)和聲光報警裝置(12 );同步控制電路(8 )向觸摸顯示器(11)和聲光報警裝置(12 )提供電源；嵌入式計算機(jī)(9)將鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)接|摸顯示器(11)和聲光報警裝置(12)進(jìn)行顯示及報警。
專利摘要本實用新型涉及鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)自動檢查小車，包括軌道小車、線結(jié)構(gòu)激光傳感器、光電編碼器、GPS接收機(jī)、同步控制電路、嵌入式計算機(jī)和電源裝置；其連接關(guān)系在于所述軌道小車跨于兩側(cè)鋼軌上；所述線結(jié)構(gòu)激光傳感器設(shè)置軌道小車上；所述光電編碼器安裝在軌道小車車輪的中心軸上；GPS接收機(jī)的天線設(shè)置在軌道小車上、接收機(jī)設(shè)置在同步控制電路內(nèi)；所述同步控制電路、嵌入式計算機(jī)和電源裝置依次安裝在軌道小車內(nèi)。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)鐵路扣件的精確定位；實現(xiàn)鐵路彈條扣件的完整性檢查；實現(xiàn)鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的自動檢測；記錄鐵路扣件的詳細(xì)信息；實現(xiàn)鐵路彈條扣件緊固狀態(tài)的報警。
文檔編號B61K9/08GK203063961SQ20132001780
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者毛慶洲 申請人:武漢漢寧科技有限公司