CN116353644A - 一种适用于轨道检测的单轨检测车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于轨道检测的单轨检测车，属于轨道检测技术领域。该单轨检测车主要包括驱动装置、辅助平衡装置、漏磁检测装置、从动轮装置、视觉检测装置、主板采集装置和底板等，辅助平衡装置和漏磁检测装置可根据轨道宽度进行调整。其中驱动装置用于驱动单轨检测车单轨检测车移动，辅助平衡装置保持平衡和调节辅助轮间距，漏磁检测装置和视觉检测装置检测轨道表面缺陷。本发明采用辅助平衡装置，能够使单轨检测车单轨检测车在移动中保持稳定；辅助平衡装置中辅助轮能够根据轨道宽度调节轮距；采用了漏磁检测和视觉检测同时检测轨道表面缺陷，减小误差，提高精度。
Description
技术领域
本发明属于轨道检测技术领域，特别是涉及一种适用于轨道检测的单轨检测车。
背景技术
轨道运输是我国重要的运输途径，受频繁行驶列车的冲击载荷影响，并长时间暴露在自然环境，不可避免地会产生磨损、腐蚀等不同形式的缺陷损伤，从而威胁列车的行驶安全。因此，为保障铁路安全，需要定期对轨道状态进行检测，及时发现轨道损伤缺陷，以便及时维修。
截至2022年底，全国铁路营业里程达到15.5万公里，铁路轨道检测任务繁重。为实现铁路轨道缺陷损伤的快速、准确检测，相关技术人员设计了不同形式的轨道检测车，如：专利CN202111419252.4设计了一种基于铁道机车用的激光探测设备，该探测设备采用激光探测，检测时需要较麻烦的安装工作，而且检测方式单一，精度低；专利CN202211509355.4设计了一种轨道自走型地铁检测仪，该检测仪体积较大，进行检测任务时，需要载具运输到工作地点，不易携带；专利CN202211626549.2设计了一种多功能轨道检测车，该检测装置适用于远距离检测且不易携带和安装，不适用于短距离和规定路段检测而且不能根据具体轨道宽度调整，适用性差。通过分析发现，现有检测装置大多采用跨轨道设计，体积大、重量重，携带和安装均不方便，不能适应不同型号和标准的轨道，尤其是在需要针对某段轨道进行临检时存在诸多不便；此外，现有检测装置大部分采用一种检测方式，检测手段单一。
发明内容
基于上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供了一种适用于轨道检测的单轨检测车，解决了现有技术中的轨道检测小车，存在不能适应不同宽度的轨道的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供了一种适用于轨道检测的单轨检测车，其包括底板，所述底板上设置有行走装置、轨道检测装置和多个辅助平衡装置；
所述行走装置用于驱动整个单轨检测车沿轨道长度方向运行；所述轨道检测装置用于检测轨道表面缺陷；
底板的下端面的四角处均设置有一个所述辅助平衡装置；每个辅助平衡装置均包括两根间隔设置的滑动导轨，两根所述滑动导轨的顶部均与底板的下端面固定连接；每根滑动导轨上均滑动连接有一个滑块，两个所述滑块之间设置有支撑板，所述支撑板上转动设置有辅助轮，所述辅助轮的圆周外壁与轨道的外侧壁接触。
作为上述实施例的可选方案，每块所述支撑板上均间隔设置有两个连接耳；每个所述滑块上均开设有一个连接槽；两个所述连接耳通过销轴配合的方式与两个所述连接槽转动连接；
每个所述辅助平衡装置还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括两个锁紧架和两个锁紧座；
两个所述锁紧架分别设置于支撑板的两侧；
两个所述锁紧座均设置于所述底板的下端面，两个锁紧座水平间隔设置；
每个所述锁紧架均呈“L”型结构，每个锁紧架的水平段通过轴孔配合的方式与支撑板的侧壁可拆卸连接；每个锁紧架的竖直段通过销轴配合的方式与锁紧座铰接。
作为上述实施例的可选方案，每块所述支撑板上均开设有一个直线槽，所述直线槽的长度方向与轨道的长度方向垂直；所述辅助轮的中部贯穿设置有一根辅助轮轮轴，所述辅助轮轮轴的顶部穿过直线槽，辅助轮轮轴顶部的轴段上设置有外螺纹，辅助轮轮轴的顶部设置有锁紧螺母。
作为上述实施例的可选方案，所述行走装置包括设置于所述底板两端的主动轮机构和从动轮机构；所述轨道检测装置包括设置于底板上端面且相互电性连接的漏磁检测装置、主板采集装置和视觉检测装置。
作为上述实施例的可选方案，所述主动轮机构包括电动机、驱动轴和驱动轮，所述电动机通过安装板与所述底板的上端面固定连接，电动机的输出轴上设置有主动皮带轮；
所述驱动轴通过轴承支撑架和轴承与底板的上端面固定连接，驱动轴的一端设置有从动皮带轮，所述主动皮带轮和从动皮带轮之间通过皮带传动连接；驱动轴的另一端设置有所述驱动轮，驱动轮的圆周外壁与轨道的上端面接触；驱动轴的轴线方向与轨道的长度方向垂直。
作为上述实施例的可选方案，所述从动轮机构包括从动轮和从动轮轴；所述从动轮轴通过轴承支撑架和轴承与底板的上端面固定连接，从动轮轴上转动设置有所述从动轮；从动轮的圆周外壁与轨道的上端面接触；从动轮轴的轴线方向与轨道的长度方向垂直。
作为上述实施例的可选方案，所述主板采集装置包括设置于所述底板上端面中部的主板支撑架，所述主板支撑架上设置有相互电性连接的电源和控制器；所述电动机与所述控制器电性连接。
作为上述实施例的可选方案，位于所述主板支撑架下方的所述底板上端面开设有缺口；所述漏磁检测装置包括磁轭支撑架，所述磁轭支撑架的底部位于所述缺口上，磁轭支撑架的顶部设置有U型磁轭，所述U型磁轭的中部缠绕有激励线圈，U型磁轭的两端均穿过缺口位于轨道的顶部；磁轭支撑架底部的端面上设置有多个位于轨道顶部的漏磁传感器；所述激励线圈和多个所述漏磁传感器均与所述控制器电性连接。
作为上述实施例的可选方案，所述视觉检测装置包括设置于所述底板外部的摄像头支撑板，所述摄像头支撑板上设置有多个与底板上端面固定连接的支脚，摄像头支撑板上设置有拍摄方向朝向轨道顶部的视觉传感器，所述视觉传感器与所述控制器电性连接。
本发明的有益效果是：1、本发明中适用于轨道检测的单轨检测车，通过设置有多个辅助平衡装置，能够使单轨检测车在移动中保持稳定。
2、本发明中适用于轨道检测的单轨检测车，可以调节多个辅助平衡装置中辅助轮的位置，实现将辅助轮的圆周外壁与轨道的外侧壁抵紧接触，可以根据轨道宽度的不同，调节辅助轮之间的轮距，以适配不同宽度的轨道。
3、本发明中适用于轨道检测的单轨检测车，通过设置漏磁检测装置和视觉检测装置检测轨道表面缺陷，减小误差，提高检测的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为一种适用于轨道检测的单轨检测车的三维结构示意图。
图2为辅助平衡装置的三维结构示意图。
图3为辅助轮转动设置于支撑板上的结构示意图。
图4为主动轮机构的三维结构示意图。
图5为从动轮机构的三维结构示意图。
图6为漏磁检测装置的三维结构示意图。
图7为视觉检测装置的三维结构示意图。
图8为主板采集装置设置在底板的三维结构示意图。
其中，1、底板；2、行走装置；21、主动轮机构；211、电动机；212、驱动轴；213、驱动轮；214、主动皮带轮；215、从动皮带轮；22、从动轮机构；221、从动轮；222、从动轮轴；3、轨道检测装置；31、漏磁检测装置；311、磁轭支撑架；312、U型磁轭；313、激励线圈；314、漏磁传感器；32、主板采集装置；321、主板支撑架；322、电源；323、控制器；33、视觉检测装置；331、摄像头支撑板；332、支脚；333、视觉传感器；4、辅助平衡装置；401、滑动导轨；402、滑块；403、支撑板；404、辅助轮；405、连接耳；406、连接槽；407、锁紧架；408、锁紧座；409、直线槽；410、辅助轮轮轴；411、锁紧螺母；5、轨道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请如图1所示，本发明提供了一种适用于轨道检测的单轨检测车，其包括底板1，所述底板1上设置有行走装置2、轨道检测装置3和多个辅助平衡装置4；所述行走装置2用于驱动整个单轨检测车沿轨道5长度方向运行；所述轨道检测装置3用于检测轨道5表面缺陷。
底板1的下端面的四角处均设置有一个所述辅助平衡装置4；每个辅助平衡装置4均包括两根间隔设置的滑动导轨401，两根所述滑动导轨401的顶部均与底板1的下端面固定连接；每根滑动导轨401上均滑动连接有一个滑块402，两个所述滑块402之间设置有支撑板403，所述支撑板403上转动设置有辅助轮404，所述辅助轮404的圆周外壁与轨道5的外侧壁接触。
在实际对轨道5的检测中，可以通过移动滑轨导轨上的两个滑块402，进而实现对支撑板403位置的移动，也可以实现对辅助轮404的位置进行移动，实现将辅助轮404的圆周外壁与轨道5的外侧壁接触，能够使单轨检测车在移动中保持稳定，同时，可以通过移动支撑板403的方式实现将辅助轮404的圆周外壁与轨道5的外侧壁抵紧接触，可以根据轨道5宽度的不同，调节辅助轮404之间的轮距，以适配不同宽度的轨道5，解决了现有技术中的单轨检测车，存在不能适应不同宽度的轨道5的问题。
优选但不局限地，如图1、图2和图3所示，作为单个辅助平衡装置4具体的实施方案，每块所述支撑板403上均间隔设置有两个连接耳405；每个所述滑块402上均开设有一个连接槽406；两个所述连接耳405通过销轴配合的方式与两个所述连接槽406转动连接，使得支撑板403可以饶销轴配合的中心转动。
每个所述辅助平衡装置4还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括两个锁紧架407和两个锁紧座408；两个所述锁紧架407分别设置于支撑板403的两侧；两个所述锁紧座408均设置于所述底板1的下端面，两个锁紧座408水平间隔设置。
每个所述锁紧架407均呈“L”型结构，每个锁紧架407的水平段通过轴孔配合的方式与支撑板403的侧壁可拆卸连接；每个锁紧架407的竖直段通过销轴配合的方式与锁紧座408铰接。具体地，在锁紧架407的水平端上设置有多个连接孔，同时在支撑板403的侧壁也设置有多个连接孔，当需要锁紧架407的水平端与支撑板403的侧壁固定连接时，可以将锁紧架407上的连接孔与支撑板403的侧壁上的连接孔对齐，然后在两个对齐的连接孔内设置有螺旋连接件，实现了锁紧架407与支撑板403的侧壁可拆卸连接，也可以实现锁紧架407与支撑板403之间相对位置的调节，进而实现支撑板403上辅助轮404位置的大范围调节。
每块所述支撑板403上均开设有一个直线槽409，所述直线槽409的长度方向与轨道5的长度方向垂直；所述辅助轮404的中部贯穿设置有一根辅助轮轮轴410，所述辅助轮轮轴410的顶部穿过直线槽409，辅助轮轮轴410顶部的轴段上设置有外螺纹，辅助轮轮轴410的顶部设置有锁紧螺母411。直线槽409的长度即是辅助轮404在支撑板403上位置调整的行程，即可以实现小范围的调整辅助轮404的位置。
在具体调整辅助轮404位置时，滑动滑块402到合适位置，转动锁紧架407和支撑板403，使得锁紧架407和支撑板403为水平状态，然后通过螺栓锁紧锁紧架407和支撑板403，避免锁紧架407和支撑板403的位置发生变化，然后移动在直线槽409内移动辅助轮轮轴410以及辅助轮404，直至辅助轮404的圆周外壁与轨道5的侧壁抵紧接触后停止移动，最后拧紧锁紧螺母411，锁紧螺母411的下端面与支撑板403的上端面抵紧，完成对辅助轮轮轴410和辅助轮404位置的固定，实现使辅助轮404与轨道5侧面接触充分，能够使单轨检测车在移动中保持稳定。
优选但不局限地，如图1、图4和图5所示，所述行走装置2包括设置于所述底板1两端的主动轮机构21和从动轮机构22。
如图4所示，作为主动轮机构21的具体实施方式，所述主动轮机构21包括电动机211、驱动轴212和驱动轮213，所述电动机211通过安装板与所述底板1的上端面固定连接，电动机211的输出轴上设置有主动皮带轮214。
所述驱动轴212通过轴承支撑架和轴承与底板1的上端面固定连接，驱动轴212的一端设置有从动皮带轮215，所述主动皮带轮214和从动皮带轮215之间通过皮带传动连接；驱动轴212的另一端设置有所述驱动轮213，驱动轮213的圆周外壁与轨道5的上端面接触；驱动轴212的轴线方向与轨道5的长度方向垂直。
通过启动电动机211，电动机211旋转，且通过主动皮带轮214和从动皮带轮215将电动机211的动力传递至驱动轮213上，实现驱动轮213的转动，进而实现驱动轮213带动整个单轨检测车沿着轨道5的上表面移动。
如图5所示，作为从动轮机构22的具体实施方式，所述从动轮机构22包括从动轮221和从动轮轴222；所述从动轮轴222通过轴承支撑架和轴承与底板1的上端面固定连接，从动轮轴222上转动设置有所述从动轮221；从动轮221的圆周外壁与轨道5的上端面接触；从动轮轴222的轴线方向与轨道5的长度方向垂直。
如图1所示，所述轨道检测装置3包括设置于底板1上端面且相互电性连接的漏磁检测装置31、主板采集装置32和视觉检测装置33。
在本实施例中，如图1和图8所示，所述主板采集装置32包括设置于所述底板1上端面中部的主板支撑架321，所述主板支撑架321上设置有相互电性连接的电源322和控制器323；所述电动机211与所述控制器323电性连接。主板采集装置32的主要作用是用于提供电能和通过控制器323实现电动机211、漏磁检测装置31和视觉检测装置33的控制。电源322可以采用锂电池或者其他电池。
具体地，位于所述主板支撑架321下方的所述底板1上端面开设有缺口；如图6所示，所述漏磁检测装置31包括磁轭支撑架311，所述磁轭支撑架311的底部位于所述缺口上，磁轭支撑架311的顶部设置有U型磁轭312，所述U型磁轭312的中部缠绕有激励线圈313，U型磁轭312的两端均穿过缺口位于轨道5的顶部；磁轭支撑架311底部的端面上设置有多个位于轨道5顶部的漏磁传感器314；优选地，漏磁传感器314线性阵列在磁轭支撑架311底部的端面上，U型磁轭312的两端和漏磁传感器314与轨道5顶部之间的间距为2mm；所述激励线圈313和多个所述漏磁传感器314均与所述控制器323电性连接。
漏磁检测装置31工作时，通过控制器323控制激励线圈313的激励电流，激励电流与U型磁轭312共同产生不同强度的激励磁场，从而使U型磁轭312之间的轨道5均匀磁化，实际检测时可根据检查需求控制激励电流大小，使轨道5的处于不同磁化状态；具体地，漏磁传感器314中集成有放大滤波调理电路，漏磁传感器314可以为霍尔传感器，而霍尔传感器按照设定采样频率采集轨道5表面的磁场强度，并存储在主板采集装置32中，用于分析轨道5表面及近表面缺陷特征。
如图1和图7所示，所述视觉检测装置33包括设置于所述底板1外部的摄像头支撑板331，所述摄像头支撑板331上设置有多个与底板1上端面固定连接的支脚332，摄像头支撑板331上设置有拍摄方向朝向轨道5顶部的视觉传感器333，所述视觉传感器333与所述控制器323电性连接。视觉传感器333可以采用线阵排列的多个高速摄像头，线阵布置的高速摄像头可以同步采集到轨道5表面图像，并存储在主板采集装置32中，用于分析轨道5表面缺陷特征。为便于缺陷的定位，单轨检测车采用北斗模块为采集图像位置信息进行定位，并使用两个同轴安装的光电编码器记录单轨检测车的里程信息。同时，为了使得整个视觉检测装置33可以在夜间正常采集轨道5表面图像，在摄像头支撑板331上还可以设置照明灯，照明灯和多个高速摄像头通过卡箍固定在摄像头支撑板331上。
在本实施例中，通过设置漏磁检测装置31和视觉检测装置33检测轨道5表面缺陷，采集到的数据可以通过通讯装置传输到数据采集卡中，进行后续分析，减小误差，提高检测的精度。
本发明中的适用于轨道检测的单轨检测车，在工作过程中，通过电动机211带动驱动轮213转动，使单轨检测车沿着轨道5表面移动；滑动滑块402到合适位置，分别转动支撑板403和锁紧架407，使支撑板403和锁紧架407为水平状态，调整辅助轮轮轴410在直线槽409内的位置，使辅助轮404与轨道5的侧面接触充分，最后拧紧锁紧螺母411，使辅助轮轮轴410保持竖直，固定辅助轮404的当前位置与轨道5侧面接触充分，保持平衡，单轨检测车对轨道5表面进行检测。通过控制器323启动漏磁检测装置31和视觉检测装置33，通过单个漏磁传感器314的测量范围，将多个单个漏磁传感器314线性阵列在磁轭支撑架311上，通过螺栓连接将磁轭支撑架311固定在底板1上，调整U型磁轭312的两端和漏磁传感器314与轨道5顶部之间的间距至预设值；将视觉传感器333安装在摄像头支撑板331上并调整距离，单轨检测车在轨道5表面移动，将漏磁传感器314和视觉传感器333采集到的数据传输到数据采集卡中，进行后续分析。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，包括带有底板的车架，所述底板上设置有行走装置、轨道检测装置和多个辅助平衡装置；
所述行走装置用于驱动整个单轨检测车单轨检测车沿轨道长度方向运行；
所述轨道检测装置用于检测轨道表面缺陷；
底板的下端面的四角处均设置有一个所述辅助平衡装置；每个辅助平衡装置均包括两根间隔设置的滑动导轨，两根所述滑动导轨的顶部均与底板的下端面固定连接；每根滑动导轨上均滑动连接有一个滑块，两个所述滑块之间设置有支撑板，所述支撑板上转动设置有辅助轮，所述辅助轮的圆周外壁与轨道的外侧壁接触。
2.根据权利要求1所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，每块所述支撑板上均间隔设置有两个连接耳；每个所述滑块上均开设有一个连接槽；两个所述连接耳通过销轴配合的方式与两个所述连接槽转动连接；
每个所述辅助平衡装置还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括两个锁紧架和两个锁紧座；
两个所述锁紧架分别设置于支撑板的两侧；
两个所述锁紧座均设置于所述底板的下端面，两个锁紧座水平间隔设置；
每个所述锁紧架均呈“L”型结构，每个锁紧架的水平段通过轴孔配合的方式与支撑板的侧壁可拆卸连接；每个锁紧架的竖直段通过销轴配合的方式与锁紧座铰接。
3.根据权利要求1所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，每块所述支撑板上均开设有一个直线槽，所述直线槽的长度方向与轨道的长度方向垂直；所述辅助轮的中部贯穿设置有一根辅助轮轮轴，所述辅助轮轮轴的顶部穿过直线槽，辅助轮轮轴顶部的轴段上设置有外螺纹，辅助轮轮轴的顶部设置有锁紧螺母。
4.根据权利要求3所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，所述行走装置包括设置于所述底板两端的主动轮机构和从动轮机构；所述轨道检测装置包括设置于底板上端面且相互电性连接的漏磁检测装置、主板采集装置和视觉检测装置。
5.根据权利要求4所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，所述主动轮机构包括电动机、驱动轴和驱动轮，所述电动机通过安装板与所述底板的上端面固定连接，电动机的输出轴上设置有主动皮带轮；
所述驱动轴通过轴承支撑架和轴承与底板的上端面固定连接，驱动轴的一端设置有从动皮带轮，所述主动皮带轮和从动皮带轮之间通过皮带传动连接；驱动轴的另一端设置有所述驱动轮，驱动轮的圆周外壁与轨道的上端面接触；驱动轴的轴线方向与轨道的长度方向垂直。
6.根据权利要求4所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，所述从动轮机构包括从动轮和从动轮轴；所述从动轮轴通过轴承支撑架和轴承与底板的上端面固定连接，从动轮轴上转动设置有所述从动轮；从动轮的圆周外壁与轨道的上端面接触；从动轮轴的轴线方向与轨道的长度方向垂直。
7.根据权利要求5所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，所述主板采集装置包括设置于所述底板上端面中部的主板支撑架，所述主板支撑架上设置有相互电性连接的电源和控制器；所述电动机与所述控制器电性连接。
8.根据权利要求7所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，位于所述主板支撑架下方的所述底板上端面开设有缺口；所述漏磁检测装置包括磁轭支撑架，所述磁轭支撑架的底部位于所述缺口上，磁轭支撑架的顶部设置有开口朝下的U型磁轭，所述U型磁轭的中部缠绕有激励线圈，U型磁轭的两端均穿过缺口位于轨道的顶部；磁轭支撑架底部的端面上设置有多个位于轨道顶部的漏磁传感器；所述激励线圈和多个所述漏磁传感器均与所述控制器电性连接。
9.根据权利要求7所述的适用于轨道检测的单轨检测车，其特征在于，所述视觉检测装置包括设置于所述底板外部的摄像头支撑板，所述摄像头支撑板上设置有多个与底板上端面固定连接的支脚，摄像头支撑板上设置有拍摄方向朝向轨道顶部的视觉传感器，所述视觉传感器与所述控制器电性连接。
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