本實(shí)用新型屬于軌道檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于軌道檢測(cè)的裝置。

背景技術(shù)：

隨著鐵路交通向高速度、高密度的方向發(fā)展，鐵路維護(hù)工人可以有效作業(yè)的無(wú)車時(shí)間越來(lái)越短，其線路日常的靜態(tài)檢測(cè)工作變得越來(lái)越艱巨。按線路養(yǎng)護(hù)維修規(guī)則要求，線路靜態(tài)檢測(cè)必須按固定周期強(qiáng)制進(jìn)行。檢測(cè)的參數(shù)有：軌距、水平(超高)、軌向(正矢)、高低、三角坑和里程。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方式是采用機(jī)械式道尺和人工拉玄的方式進(jìn)行，工作量很大。近幾年出現(xiàn)了軌檢儀，通過(guò)人工推動(dòng)軌檢儀在軌道上移動(dòng)以進(jìn)行檢測(cè)。但是，這種軌檢儀需要人在軌道上推行，體力消耗大，同時(shí)對(duì)使用者操作具有很高的要求，推行速度過(guò)快或不均勻都會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)，產(chǎn)品的自動(dòng)化和智能化程度有待提高。

近年來(lái)業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了自動(dòng)化的軌檢設(shè)備，例如專利文獻(xiàn)CN 205589249U公開了一種軌道檢測(cè)小車，車架總成包括平行排列的前橫梁、中橫梁、后橫梁，縱梁與三個(gè)橫梁相垂直并依次連接三個(gè)橫梁的中部形成王字形結(jié)構(gòu)；前橫梁和后橫梁的兩側(cè)分別安裝有行走輪；中橫梁上安裝有滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母上方固定連接有測(cè)量臺(tái)，測(cè)量臺(tái)上安裝有激光測(cè)距傳感器，中橫梁兩端的下方分別安裝有一個(gè)軌距傳感器；縱梁上安裝有主控單元、電池單元、傾角傳感器和用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主控單元分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傾角傳感器、激光測(cè)距傳感器和軌距傳感器電連接，電池單元為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和主控單元提供電源。該小車能保證在直線段軌距和曲線段軌距的測(cè)量時(shí)均能具有良好的精度，其能夠?qū)崿F(xiàn)軌距、軌道傾角、軌道超高、接觸網(wǎng)導(dǎo)高、拉出值的測(cè)量。

但是該檢測(cè)小車由于車體以及滾輪結(jié)構(gòu)方式，同時(shí)距傳感器、軌距傳感器以及傾角傳感器的布局，依然存在無(wú)法精確穩(wěn)定測(cè)量軌道參數(shù)的檢測(cè)，數(shù)據(jù)，同時(shí)也不能實(shí)現(xiàn)與檢測(cè)人員的實(shí)時(shí)交互查閱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種軌道檢測(cè)裝置及方法，其通過(guò)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及檢測(cè)器件布局位置的優(yōu)化改進(jìn)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道數(shù)據(jù)的精測(cè)測(cè)量和檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型，提供一種軌道檢測(cè)裝置，其包括：

車體，其包括垂直軌道方向布置的兩根橫梁以及設(shè)置在兩根橫梁之間的呈網(wǎng)格框架結(jié)構(gòu)的臺(tái)架，其中，各所述橫梁兩側(cè)端部上設(shè)置有滾輪，用于與軌道接觸并以在軌道上移動(dòng)，其中一橫梁的兩端端部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述滾輪滾動(dòng)從而使得車體可以在待檢測(cè)的軌道上移動(dòng)；

設(shè)置在至少一根橫梁的至少一端的端部末端的編碼器，其用于測(cè)量車體檢測(cè)中的行駛里程，以作為檢測(cè)參數(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

設(shè)置在至少一根橫梁的至少一端端部的位移傳感器，其設(shè)置在橫梁端部的下表面，用于測(cè)量車體行駛過(guò)程中軌距變化分量，以用于獲得軌道軌距值；

設(shè)置在至少一根橫梁上的傾角傳感器，其位于橫梁端部的上表面，用于測(cè)量行駛過(guò)程中的車體傾角變化，從而可根據(jù)該傾角變化和測(cè)得的軌距值計(jì)算得出車體水平值；以及

設(shè)置在至少一根橫梁上的傾角傳感器，其位于橫梁端部的上表面，用于測(cè)量車體行駛過(guò)程中航向角和側(cè)滾角的角度變化，從而可以根據(jù)姿態(tài)測(cè)控及軌跡測(cè)量原理計(jì)算得出軌向和高低值。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述裝置還包括陀螺儀，所述陀螺儀設(shè)置在傾角傳感器與相應(yīng)的橫梁端部的滾輪之間。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述編碼器為一個(gè)或多個(gè)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括設(shè)置在臺(tái)架上的蓄電池，其與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及各傳感器電連接，用于提供電能。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括無(wú)線通信模塊，其與各傳感器電連接，用于收集各傳感器的采集信號(hào)或處理得到的參數(shù)以輸出到外部。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述無(wú)線通信模塊為藍(lán)牙通信模塊。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述車體上的橫梁和/或臺(tái)架優(yōu)選采用方管材料焊接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述傾角傳感器設(shè)置在橫梁上靠近所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一側(cè)。

本實(shí)用新型通過(guò)將該所述傳感器安裝在無(wú)人車上，并借鑒捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)的基本原理，并結(jié)合藍(lán)牙通信技術(shù)，可作為國(guó)內(nèi)目前流行的手推式軌檢儀產(chǎn)品的升級(jí)和替代，與大型軌檢車形成互補(bǔ)，完成軌道的檢測(cè)工作?？傮w而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)由于不需要人推行，行駛速度可以達(dá)到每小時(shí)幾十公里，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，檢測(cè)速度也成倍增加；

(2)由于檢測(cè)時(shí)間短，陀螺儀自身的漂移特性帶來(lái)的測(cè)量誤差將成倍減小，檢測(cè)精度也將極大提高；

(3)由于借鑒捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)的基本原理，可實(shí)現(xiàn)全自主檢測(cè)、不受外界干擾、不受虛假信號(hào)的影響，具有先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性等特點(diǎn)。

(4)可實(shí)現(xiàn)模塊化，不受安裝平臺(tái)的限制，易于實(shí)現(xiàn)批量化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，降低產(chǎn)品成本。

(5)由于引入了藍(lán)牙技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程中實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，具有自動(dòng)化和智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的軌道檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的軌道檢測(cè)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的軌道檢測(cè)裝置使用的傳感器數(shù)據(jù)流示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種軌道檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是裝置的3D示意圖。如圖1-2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的一種軌道檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)裝置車體1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、編碼器3、位移傳感器4、傾角傳感器5、陀螺儀6、蓄電池7，優(yōu)選還可以包括進(jìn)行無(wú)線通信的模塊，例如藍(lán)牙通信的藍(lán)牙天線8。

其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、編碼器3、位移傳感器4、傾角傳感器5、陀螺儀6、蓄電池7和藍(lán)牙天線8均裝在車體1上。

具體地，如圖1和2所示，車體1優(yōu)選為框架承載結(jié)構(gòu)，包括垂直軌道方向布置的兩根橫梁以及設(shè)置在兩根橫梁之間的呈網(wǎng)格框架結(jié)構(gòu)的臺(tái)架。其中，各橫梁兩側(cè)端部上設(shè)置有滾輪，其用于與軌道接觸并以在軌道上移動(dòng)，優(yōu)選地，滾輪外周設(shè)置有輪框。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2優(yōu)選為兩個(gè)，分別設(shè)置在其中一橫梁的一端端部的上表面上，用于驅(qū)動(dòng)滾輪滾動(dòng)從而使得車體1可以在軌道上移動(dòng)。

一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2帶動(dòng)無(wú)人車車體1在區(qū)段線路上勻速行駛，其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2優(yōu)選為異步電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。

車體1上的橫梁和/或臺(tái)架優(yōu)選采用方管材料焊接而成，具有較低的重量、較高的強(qiáng)度和抗腐蝕性能，同時(shí)通過(guò)表面處理和外表面噴漆綜合處理，使車體具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，提高測(cè)量裝置使用壽命，車體剛度強(qiáng)，日?？呐鲈斐傻淖冃涡?。

在至少一根橫梁的至少一端的端部末端設(shè)置有所述編碼器3，例如圖2所示，該編碼器3優(yōu)選為一個(gè)，設(shè)置在其中一橫梁的端部末端，優(yōu)選設(shè)置在滾輪外側(cè)。編碼器3用于測(cè)量車體行駛里程，該里程是靜態(tài)檢測(cè)時(shí)其他參數(shù)的基準(zhǔn)，可以依據(jù)所述里程在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確的找到病害所在地。

在至少一根橫梁的至少一端端部設(shè)置有所述位移傳感器4，例如圖3所示，位移傳感器4優(yōu)選為一個(gè)，設(shè)置在其中一橫梁端部的下表面，該位移傳感器4測(cè)量行駛過(guò)程中軌距變化分量D₁，其可通過(guò)與標(biāo)定值D相加后即可得到軌距值S，計(jì)算公式為S＝D1+D。

在至少一根橫梁上設(shè)置有所述傾角傳感器5，如圖2和3所示，傾角傳感器5優(yōu)選為一個(gè)，其設(shè)置在其中一橫梁端部的上表面，例如設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的一側(cè)。該傾角傳感器5用于測(cè)量行駛過(guò)程中的車體傾角變化Δα，從而可根據(jù)測(cè)得的軌距值S，計(jì)算得出水平(超高)值，計(jì)算公式為H＝S*sin(Δα)。

另外，根據(jù)測(cè)得的水平(超高)值和里程，可以計(jì)算得到三角坑，具體計(jì)算公式為三角坑a＝δH1-δH2。

如圖2和3所示，陀螺儀6優(yōu)選為一個(gè)，優(yōu)選設(shè)置在其中一橫梁端部的上表面，例如設(shè)置在所述傾角傳感器5與端部的滾輪之間。陀螺儀6用于測(cè)量行駛過(guò)程中車體航向角和側(cè)滾角的角度變化Δθ，并從而可以根據(jù)姿態(tài)測(cè)控及軌跡測(cè)量原理計(jì)算得出軌向(正矢)和高低值，具體計(jì)算過(guò)程如下：

式中θi是第i點(diǎn)處軌道與x軸的偏角；dD是軌道測(cè)量時(shí)車體前進(jìn)的微元，一個(gè)實(shí)施例中優(yōu)選為0.125m，dθ是測(cè)量的車體前進(jìn)dD時(shí)陀螺儀6測(cè)得的軌道偏轉(zhuǎn)角度，(x_i,y_i)為第i點(diǎn)出的坐標(biāo)值，(x_i+1,y_i+1)為第i+1點(diǎn)出的坐標(biāo)值。

一個(gè)具體實(shí)施例中，軌向的檢測(cè)弦長(zhǎng)為10m，所求左軌軌向起點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0)，依據(jù)面的遞推公式計(jì)算距起點(diǎn)5米處的坐標(biāo)為(x₄₀，y₄₀)及10米處的坐標(biāo)為(x₈₀，y₈₀)，軌向的計(jì)算公式如下所示：

正矢的計(jì)算過(guò)程同上，只是檢測(cè)弦長(zhǎng)變?yōu)?0m，所求左軌正矢起點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0)，依據(jù)面的遞推公式計(jì)算距起點(diǎn)10米處的坐標(biāo)為(x₈₀，y₈₀)及20米處的坐標(biāo)為(x₁₆₀，y₁₆₀)，左軌正矢的計(jì)算公式如式2-6所示：

高低的測(cè)量原理跟方向的測(cè)量原理是相似的，例如，高低的檢測(cè)弦長(zhǎng)為10m，按要求采用的1米的間隔來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的，所求左軌高低起點(diǎn)高度為(0，0)，10米處的坐標(biāo)為(y₁₀，z₁₀)，依據(jù)面的遞推公式計(jì)算距起點(diǎn)每隔1米處的坐標(biāo)為(y_i，z_i)，左軌的高低值h如式2-8所示：

在一個(gè)實(shí)施例中，還可以在臺(tái)架上設(shè)置蓄電池7，其用于為驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及各傳感器等提供電能。

在一個(gè)實(shí)施例中，還包括設(shè)置在車體上例如橫梁上表面的通信模塊，優(yōu)選是藍(lán)牙通信模塊，其中包括藍(lán)牙天線，用于將車體上檢測(cè)的參數(shù)值傳統(tǒng)至外部的處理系統(tǒng)中。例如，本實(shí)施例中可以將檢測(cè)的各個(gè)參數(shù)通過(guò)藍(lán)牙天線8發(fā)送到操作人員筆記本電腦或移動(dòng)終端，便于查閱處理。

本實(shí)用新型方案中的各所述傳感器可用基于不同原理的傳感器替代。

本實(shí)用新型的利用上述軌道檢測(cè)裝置對(duì)軌道進(jìn)行檢測(cè)的具體過(guò)程如下：

驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)無(wú)人車車體在區(qū)段線路上勻速行駛；編碼器測(cè)量無(wú)人車行駛里程；位移傳感器測(cè)量行駛過(guò)程中軌距變化分量，與標(biāo)定值相加后即可得到軌距值；傾角傳感器測(cè)量行駛過(guò)程中的傾角變化，根據(jù)測(cè)得的軌距值，計(jì)算得出水平(超高)值；根據(jù)測(cè)得的水平(超高)值和里程，計(jì)算得到三角坑；陀螺儀測(cè)量行駛過(guò)程中航向角和側(cè)滾角的角度變化，并根據(jù)姿態(tài)測(cè)控及軌跡測(cè)量原理計(jì)算得出軌向(正矢)和高低值。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。