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一种非接触式接触轨几何形位检测装置

阅读：1021发布：2020-06-07

专利汇可以提供一种非接触式接触轨几何形位检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种非接触式接触轨几何形位检测装置，用以检测地铁轨距和接触轨几何参数，该检测装置包括运行于由第一走行轨和第二走行轨构成的轨道上的检测车、设置在检测车上的上位机和走行轨几何检测模块、设置在检测车面向接触轨一侧的检测臂以及分别设置在检测臂上的接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块，所述的走行轨几何检测模块、接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块分别通过交换机与上位机通信。与现有技术相比，本实用新型具有测量速度快、检测精度高、环境适应性好，可同时测量走行轨几何参数和接触轨几何参数等优点。，下面是一种非接触式接触轨几何形位检测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种非接触式接触轨几何形位检测装置，用以检测地铁轨距和接触轨几何参数，其特征在于，该检测装置包括运行于由第一走行轨(1)和第二走行轨(2)构成的轨道上的检测车(14)、设置在检测车(14)上的上位机和走行轨几何检测模块、设置在检测车(14)面向接触轨一侧的检测臂(8)以及分别设置在检测臂(8)上的接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块，所述的走行轨几何检测模块、接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块分别通过交换机(13)与上位机通信。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的检测臂(8)呈直角三角形，包括相互固定连接的纵杆、横杆和斜梁。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的接触轨几何检测模块包括分别设置于检测臂(8)横杆外突出段的第一激光传感器(9)和第二激光传感器(10)，所述的第一激光传感器(9)和第二激光传感器(10)的扫描头均朝向接触轨(11)且通过交换机(13)与上位机通信。
4.根据权利要求3所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的走行轨几何检测模块包括分别设置于安装箱(3)前面板中部且通过交换机(13)与上位机通信的第三激光传感器(4)和第四激光传感器(5)，所述的第三激光传感器(4)的扫描头朝向第一走行轨(1)，所述的第四激光传感器(5)的扫描头朝向第二走行轨(2)。
5.根据权利要求2所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的定位模块包括设置于检测臂(8)斜梁中部的CCD相机(7)以及多个按固定距离设置在接触轨(11)绝缘外壳上的二维码里程标，所述的CCD相机(7)摄像头朝向接触轨(11)且与二维码里程标处于同一高度，所述的CCD相机(7)通过交换机(13)与上位机通信。
6.根据权利要求2所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的振动补偿模块包括分别设置于检测臂(8)斜梁上的倾角传感器(15)和振动传感器(16)，所述的倾角传感器(15)和振动传感器(16)均通过交换机(13)与上位机通信。
7.根据权利要求1所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的检测车(14)的框架上还设有手推杆(6)，所述的手推杆(6)顶部设置带有凹槽的平台，用以固定上位机。
8.根据权利要求1所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的该检测装置还包括设置在检测车(14)上用以供电的供电单元，所述的供电单元为锂电池组(12)。
9.根据权利要求4所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的第一激光传感器(9)、第二激光传感器(10)、第三激光传感器(4)和第四激光传感器(5)均为
2D激光传感器。
10.根据权利要求1所述的一种非接触式接触轨几何形位检测装置，其特征在于，所述的上位机为工业笔记本电脑。

说明书全文

一种非接触式接触轨几何形位检测装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及轨距和接触轨检测技术领域，尤其是涉及一种非接触式接触轨几何形位检测装置。

背景技术

[0002] 随着城市的不断扩张和城市人口的迅速膨胀，地铁成为城市发展中重要的公共交通系统。接触轨系统在城市轨道交通供电系统中有着重要的作用，为了保证地铁行车和接触轨供电系统的安全可靠性，地铁维护部门必须定期对轨距和接触轨各项几何参数进行巡检和维修，以保证地铁的行车安全。地铁走行轨和地铁接触轨各项参数误差一旦超出允许范围，就有可能发生事故，造成严重后果。随着地铁运行速度的不断提高，在地铁日常的维护中对走行轨和接触轨几何参数检测的精度和速度要求越来越高。

[0003] 目前我国对地铁走行轨和接触轨的日常维护和检测，依然是靠人工检测为主，人工测量需要工作人员分别使用专业走行轨和接触轨测量尺对走行轨和接触轨进行人工测量。这种检测方式速度低，检测精度不能得到保证，还需要大量的辅助时间，检测数据不记录、不保存、不分析，给地铁走行轨和接触轨的维护带来极大不便，传统检测方式已经不能满足实际工作需要。

[0004] 中国实用新型专利CN207510442U公开了“一种新型接触轨检测设备”，该设备包括与地铁钢轨相适配的检测车和设置在检测车上的检测单元与供电单元，检测单元包括上位机、行车记录模块和激光扫描传感器，激光扫描传感器的扫描头朝向地铁接触轨的方向，行车记录模块包括编码器和计数器。该发明利用激光扫描传感器采集地铁接触轨的几何参数，通过交换机上传至上位机，具有测量速度快、检测精度高和连续测量的功能。但其无轨距测量功能，没有振动补偿装置，在测量过程中，不能有效考虑检测车振动对接触轨参数检测的影响，该专利中采取的编码器定位的方式，编码器通常会由于编码器本身故障，编码器连接电缆故障，电池电压下降，编码器电缆屏蔽线故障，安装松动，光栅污染等不能正常工作，难以适应地铁检修的恶劣环境。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种非接触式接触轨几何形位检测装置。

[0006] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种非接触式接触轨几何形位检测装置，用以检测地铁轨距和接触轨几何参数，该检测装置包括运行于由第一走行轨和第二走行轨构成的轨道上的检测车、设置在检测车上的上位机和走行轨几何检测模块、设置在检测车面向接触轨一侧的检测臂以及分别设置在检测臂上的接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块，所述的走行轨几何检测模块、接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块分别通过交换机与上位机通信。

[0008] 所述的检测臂呈直角三角形，包括相互固定连接的纵杆、横杆和斜梁。

[0009] 所述的接触轨几何检测模块包括分别设置于检测臂横杆外突出段的第一激光传感器和第二激光传感器，所述的第一激光传感器和第二激光传感器的扫描头均朝向接触轨且通过交换机与上位机通信。

[0010] 所述的走行轨几何检测模块包括分别设置于安装箱前面板中部且通过交换机与上位机通信的第三激光传感器和第四激光传感器，所述的第三激光传感器的扫描头朝向第一走行轨，所述的第四激光传感器的扫描头朝向第二走行轨。

[0011] 所述的定位模块包括设置于检测臂斜梁中部的CCD相机以及多个按固定距离设置在接触轨绝缘外壳上的二维码里程标，所述的CCD相机摄像头朝向接触轨且与二维码里程标处于同一高度，所述的CCD相机通过交换机与上位机通信。

[0012] 所述的振动补偿模块包括分别设置于检测臂斜梁上的倾角传感器和振动传感器，所述的倾角传感器和振动传感器均通过交换机与上位机通信。

[0013] 所述的检测车的框架上还设有手推杆，所述的手推杆顶部设置带有凹槽的平台，用以固定上位机。

[0014] 所述的该检测装置还包括设置在检测车上用以供电的供电单元，所述的供电单元为锂电池组。

[0015] 所述的第一激光传感器、第二激光传感器、第三激光传感器和第四激光传感器均为2D激光传感器。

[0016] 所述的上位机为工业笔记本电脑。

[0017] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

[0018] (1)检测精度高、测量速度快，可同时测量走行轨几何参数和接触轨几何参数：本实用新型采用四个激光传感器非接触式检测，可以实现连续高精度的走行轨几何参数和接触轨几何参数的同步扫描采集，采集到的数据通过倾角传感器和振动传感器进行振动补偿，达到很高的精度，只需对激光传感器进行简单的设置即可，避免了工人利用第三轨测量尺和水平尺进行单点测量时的人为误差，同时使用检测车，提高了检测速度。

[0019] (2)数据记录实时，数据处理方便：本实用新型采用工控相机结合上位机软件可随着检测车的移动而实时记录和编辑符合检修需求的检测车运行距离和位置，采集到的数据上传至上位机，从而实现数据的记录编辑，通过位置信息模块和激光传感器配合，上位机可以显示、打印、分析走行轨几何参数和接触轨几何参数与故障位置列表，存储大量检测图像、数据，方便进行离线查询、分析以及状态预测诊断和维护。

[0020] (3)定位模块环境适应性好：采用工控相机和预先设置的二维码里程标组成的定位模块稳定可靠，在地铁检修的室外环境下适应性更好。

[0021] (4)替代人工检测：用人少、劳动强度降低、方便检修，避免耗费大量的人工与时间，采用激光扫描非接触式检测，安全可靠，避免接触轨上有残存剩余电压，给人工检修带来危险。附图说明

[0022] 图1为本实用新型的结构示意图。

[0023] 图2为安装箱内部件的位置分布示意图。

[0024] 图3为激光传感器的采集参数示意图。

[0025] 图4为上位机控制软件的程序流程图。

[0026] 其中：1、第一走行轨，2、第二走行轨，3、安装箱，4、第三激光传感器，5、第四激光传感器，6、手推杆，7、CCD相机，8、检测臂，9、第一激光传感器，10、第二激光传感器，11、接触轨，12、锂电池组，13、交换机，14、检测车，15、倾角传感器，16、振动传感器。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

[0028] 实施例：

[0029] 如图1至图4所示，本实用新型提供一种非接触式接触轨几何形位检测装置，该装置包括与地铁钢轨相滚动配合的检测车14以及设置于检测车14上的安装箱3、检测臂8、检测单元和供电单元，检测臂8设置于检测车14向接触轨11的一侧，供电单元安装于安装箱3内并与检测单元连接，检测单元包括交换机、上位机以及均通过交换机与上位机连接的接触轨几何检测模块、走行轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块，接触轨几何检测模块、定位模块和振动补偿模块由外向内依次设置于检测臂8上，走行轨几何检测模块设置于安装箱3外沿中部。

[0030] 接触轨几何检测模块包括均朝向接触轨11方向的第一激光传感器9和第二激光传感器10，走行轨几何检测模块包括分别朝向第一走行轨1和第二走行轨2方向的第三激光传感器4和第四激光传感器5，定位模块包括CCD相机7和预先设置在所属接触轨11绝缘外壳上的二维码里程标，振动补偿模块包括倾角传感器15和振动传感器16，CCD相机和传感器均与上位机连接，供电单元为一个高性能锂电池组12，上位机为专业高性能笔记本电脑。

[0031] CCD相机7拍摄到的接触轨11绝缘外壳图像上传至上位机，经上位机软件处理后提取预先设置在接触轨11绝缘外壳上的二维码里程标，记录位置信息和里程信息。

[0032] 第三激光传感器4和第四激光传感器5设置在检测车14的安装箱3外沿中部，分别朝向第一走行轨1和第二走行轨2的方向，采集第三激光传感器4和第四激光传感器5到第一走行轨1和第二走行轨2之间的距离L1和L2，第三激光传感器4和第四激光传感器5采集到的走行轨几何参数通过交换机13上传至上位机。

[0033] 本装置检测的走行轨几何参数包括第一走行轨1和第二走行轨2之间的轨距C，安装第三激光传感器4和第四激光传感器5时，测量十组L1、L2和C，通过最小二乘法求出第三激光传感器4和第四激光传感器5的激光路径与第一走行轨1和第二走行轨2平面的夹角θ1和θ2，则检测车14行走过程中可以得到轨距C＝L1cosθ1+L2cosθ2。

[0034] 第一激光传感器9和第二激光传感器10设置在检测车14的检测臂8上，与第一走行轨1和第二走行轨2平面处于同一平面上，检测臂8的横向长度为L3，第一激光传感器9和第二激光传感器10采集地铁接触轨11到第一走行轨1和第二走行轨2平面的高度值h1，第一激光传感器9和第二激光传感器10采集到的接触轨几何参数通过交换机13上传至上位机。

[0035] 本设备检测的接触轨几何参数包括接触轨11与第一走行轨1和第二走行轨2平面的垂直距离A、接触轨11与第一走行轨1和第二走行轨2中线的水平距离B。其中垂直距离A＝h1+Dx0，水平距离B＝(L1cosθ1+L2cosθ2)/2+L3+Δx1。其中Δx0，Δx1为振动传感器16和倾角传感器15的振动补偿值。

[0036] 锂电池组12为检测单元提供安全、可靠的电能供给。

[0037] 检测车14的中部设置有手推杆6，手推杆6用于手动扶持推动检测车14，使得检测车14在第一走行轨1和第二走行轨2上可以运动起来。

[0038] 图4是上位机控制软件的程序流程图。上位机自带的控制软件可显示和打印故障列表、可查询历史数据，可根据历史数据进行状态预测诊断和维护。上位机控制软件启动后，四个激光传感器和CCD相机7开始识别并进行参数设置，完成设置后同步开始参数采集，再通过振动传感器16和倾角传感器15上传的参数进行振动补偿，振动补偿完成后将数据保存并显示。上位机实时显示走行轨几何参数和接触轨几何参数，并存入上位机的历史数据库，方便进行离线查询、分析。

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