一种适用于齿轨检测的单轨检测车 |
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| 申请号 | CN202410045898.8 | 申请日 | 2024-01-12 | 公开(公告)号 | CN117864179A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 成都理工大学; | 发明人 | 陈锐; 罗旭; 唐玮; 杨超; 党彦龙; 邓袁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种适用于齿轨检测的单轨检测车，属于轨道检测技术领域。该单轨检测车包括 底板 ，所述底板上设置有行走装置、齿轨检测装置和两个辅助平衡装置；所述行走装置用于驱动整个单轨检测车沿齿轨的长度方向行走；齿轨检测装置用于检测齿轨的表面 缺陷 ；两个所述辅助平衡装置分别设置于齿轨的两侧，每个辅助平衡装置均包括用于与齿轨侧面抵紧 接触 的平衡 履带 ；两个辅助平衡装置能够使单轨检测车在移动中保持稳定；整个单轨检测车可以自动化和无人化地对齿轨线路状态进行检测，采用齿轨检测装置从多个方向同时检测齿轨表面缺陷，减小误差，提高 精度 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适用于齿轨检测的单轨检测车，其特征在于，包括底板，所述底板上设置有行走装置、齿轨检测装置和两个辅助平衡装置； |
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| 说明书全文 | 一种适用于齿轨检测的单轨检测车技术领域[0001] 本发明属于轨道检测技术领域，特别是涉及一种适用于齿轨检测的单轨检测车。 背景技术[0002] 由于齿轨列车爬坡能力强，抗灾性能好，建设成本低，对环境影响小，特别适宜山区或旅游景区的观光线路，未来齿轨列车将成为国内山地旅游观光的主要交通工具之一，也是西部灾区灾害易发区不同交通方式协同形成生命线交通网络的解决方案。但考虑到齿轨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，齿轨不可避免地会产生磨损、腐蚀等不同形式的缺陷损伤，从而威胁齿轨列的行驶安全。因此，为保障齿轨列车的运行安全，需要定期对齿轨状态进行检测，及时发现齿轨损伤缺陷，以便及时维修。 [0003] 同时，齿轨列车主要服务于山区，以观光旅游为主。齿轨铁路的运用条件较为恶劣，一般坡度陡峭、沟谷幽深，有的甚至处于高海拔地区，但是现有的齿轨线路状态巡查检修通常采用人工巡检或者无人机拍摄巡检的方式，而人工巡检齿轨线路状态极为不便，巡检效率低下，检修工作环境恶劣且巡检工作的危险系数高；而无人机拍摄巡检齿轨线路状态受天气影响大，在下雨等恶劣的天气环境下，无法对齿轨线路状进行检修巡查。因此，实现齿轨线路状态的自动化、无人化巡检以保证齿轨列车平稳和安全地运行，是本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容[0004] 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齿轨检测的单轨检测车，解决了采用人工巡检或者无人机拍摄巡检的方式，无法自动化和无人化地实现对齿轨线路状态进行检测的问题。 [0005] 本发明的实施例是这样实现的： [0007] 所述行走装置用于驱动整个单轨检测车沿齿轨的长度方向行走； [0008] 齿轨检测装置用于检测齿轨的表面缺陷； [0010] 作为上述实施例的可选方案，所述底板为长方形结构，底板的长度方向与齿轨的长度方向同向； [0014] 所述从动轮机构包括用于与齿轨啮合的从动齿轮，所述从动齿轮通过从动轴与底板长度方向的端部转动连接，所述从动轴通过轴承底座和轴承与底板的上端面固定连接。 [0015] 作为上述实施例的可选方案，所述齿轨检测装置包括与所述底板固定连接的主板采集装置、顶部视觉检测装置和侧方视觉检测装置； [0016] 所述主板采集装置包括相互电性连接的电源和控制器；所述电动机与所述电源和控制器电性连接； [0018] 所述侧方视觉检测装置包括用于采集齿轨两侧侧面图像信息的第二视觉传感器；所述第一视觉传感器和第二视觉传感器均与所述控制器电性连接。 [0019] 作为上述实施例的可选方案，所述主板采集装置还包括设置于所述底板顶部的主板支撑架，所述主板支撑架的下端面四角处均设置有一根支撑杆，主板支撑架通过4根所述支撑杆与底板的上端面固定连接；所述电源和控制器设置于主板支撑架的上端面。 [0020] 作为上述实施例的可选方案，所述顶部视觉检测装置还包括中轨摄像头支架，所述中轨摄像头支架上设置有支脚和摄像头支撑板，所述支脚与所述主板支撑架的下端面固定连接；所述第一视觉传感器通过卡箍固定设置于所述摄像头支撑板上；第一视觉传感器的拍摄方向朝向齿轨上表面。 [0021] 作为上述实施例的可选方案，所述侧方视觉检测装置还包括两个分别设置于齿轨两侧的固定盒，所述固定盒的上至少设置有一个拍摄窗口，固定盒的顶部设置有至少一根连接杆，所述连接杆的顶部与所述底板的下端面固定连接； [0022] 固定盒的内部设置有一个安装凸台，所述安装凸台内设置有旋转轴承，每个所述旋转轴承的内环处均固定设置有一个所述第二视觉传感器，第二视觉传感器的拍摄方向朝向拍摄窗口。 [0023] 作为上述实施例的可选方案，每个所述辅助平衡装置还包括与所述底板下端面连接的滑动导轨座，所述滑动导轨座的下方连接有三角固定支架，所述三角固定支架包括三根呈120°夹角分布的连接柱，每根所述连接柱上均竖直设置有一根固定轴，每根所述固定轴上均转动连接有一个辅助轮；所述平衡履带套设于三个所述辅助轮的外轮廓面。 [0024] 作为上述实施例的可选方案，每个所述辅助轮的中部设置有限位卡槽；所述平衡履带的内圈壁上设置有一圈与所述限位卡槽配合的限位凸起。 [0025] 作为上述实施例的可选方案，所述滑动导轨座呈具有开口的矩形盒状结构，滑动导轨座的底部贯穿设置有至少一条滑轨，所述滑轨的长度方向与齿轨的侧面垂直；滑动导轨座的下端面开设有一条与滑轨平行的滑槽，所述滑槽未贯穿滑动导轨座； [0026] 滑动导轨座的下方设置有滑块，所述滑块呈“L”型结构，滑块的竖直端与滑槽滑动配合，滑块的竖直端上设置有数量与滑轨数量相同的固定螺柱，所述固定螺柱的顶部穿过滑轨位于滑动导轨座内部，固定螺柱的顶部螺纹连接有锁紧螺母； [0027] 所述三角固定支架中间设置有圆柱连接部，三根所述连接柱设置所述圆柱连接部同一高度的圆周外壁上；圆柱连接部的轴线与连接柱的轴线垂直； [0028] 圆柱连接部的中部设置有螺栓紧固件支柱，所述螺栓紧固件支柱的顶部为圆柱连接段，中部为方柱固定段，底部为方柱连接段；所述圆柱连接段和方柱连接段的端部均设置有螺纹段；圆柱连接部的中间内部设置有与方柱连接段配合的方形孔； [0030] 作为上述实施例的可选方案，螺栓紧固件支柱中的所述圆柱连接段与所述滑块的水平端之间设置有夹紧机构，所述夹紧机构包括与圆柱连接段螺纹连接的连接块，所述连接块的一侧侧壁上设置有夹紧杆； [0031] 滑块的水平端端面上设置有安装孔，所述夹紧杆滑动设置于所述安装孔内；夹紧杆的圆周外壁上套设有圆柱弹簧，所述圆柱弹簧的两端分别与滑块的水平端端面和连接块侧壁抵紧接触。 [0032] 本发明的有益效果是：本发明中的一种适用于齿轨检测的单轨检测车，通过设置行走装置实现整个单轨检测车沿齿轨的长度方向行走，齿轨检测装置用于检测齿轨的表面缺陷，两个辅助平衡装置能够使单轨检测车在移动中保持稳定，可以自动化和无人化地对齿轨线路状态进行检测。附图说明 [0033] 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。 [0034] 图1为适用于齿轨检测的单轨检测车的三维结构示意图。 [0035] 图2为单轨检测车上设置有箱盖的三维结构示意图。 [0036] 图3为主动轮机构的三维机构示意图。 [0037] 图4为从动轮机构的三维机构示意图。 [0038] 图5为主板采集装置设置在底板上的结构示意图。 [0039] 图6为顶部视觉检测装置的结构示意图。 [0040] 图7为侧方视觉检测装置的结构示意图。 [0041] 图8为辅助平衡装置的结构示意图。 [0042] 图9为辅助轮设置在三角固定支架上的结构示意图。 [0043] 图10为螺栓紧固件支柱的结构示意图。 [0044] 图11为滑块与滑动导轨座配合的仰视结构示意图。 [0045] 其中，1、底板； [0046] 2、行走装置； [0047] 21、主动轮机构；211、驱动齿轮；212、电动机；213、转轴；214、从动皮带轮；215、主动皮带轮； [0048] 22、从动轮机构；221、从动齿轮；222、从动轴； [0049] 3、齿轨检测装置； [0050] 31、主板采集装置；311、电源；312、控制器；313、主板支撑架；314、支撑杆； [0051] 32、顶部视觉检测装置；321、第一视觉传感器；323、中轨摄像头支架；324、支脚；325、摄像头支撑板； [0052] 33、侧方视觉检测装置；331、第二视觉传感器；332、固定盒；333、连接杆；334、安装凸台； [0053] 4、辅助平衡装置；401、平衡履带；402、滑动导轨座；403、三角固定支架；404、连接柱；405、固定轴；406、辅助轮；407、限位卡槽；408、限位凸起；409、滑轨；410、滑槽；411、滑块；412、固定螺柱；413、锁紧螺母；414、圆柱连接部；415、螺栓紧固件支柱；416、圆柱连接段；417、方柱固定段；418、方柱连接段；419、连接块；420、夹紧杆；421、圆柱弹簧； [0054] 5、齿轨；6、箱盖。 具体实施方式[0055] 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。 [0056] 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。 [0057] 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。 [0058] 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。 [0059] 请如图1所示，本发明提供了一种适用于齿轨检测的单轨检测车，其包括底板1，底板1上设置有行走装置2、齿轨检测装置3和两个辅助平衡装置4；行走装置2用于驱动整个单轨检测车沿齿轨5的长度方向行走；齿轨检测装置3用于检测齿轨5的表面缺陷；两个辅助平衡装置4分别设置于齿轨5的两侧，每个辅助平衡装置4均包括用于与齿轨5侧面抵紧接触的平衡履带401。 [0060] 本发明中的一种适用于齿轨检测的单轨检测车，在对齿轨5的表面进行质量检测时，行走装置2实现整个单轨检测车沿齿轨5的长度方向行走，齿轨检测装置3用于检测齿轨5的表面缺陷，两个辅助平衡装置4能够使单轨检测车在移动中保持稳定，可以自动化和无人化地实现对齿轨5线路状态进行检测，解决了采用人工巡检或者无人机拍摄巡检的方式，无法自动化和无人化地实现对齿轨5线路状态进行检测的问题。 [0061] 优选但不局限地，如图1和图2所示，底板1上还设置有箱盖6，行走装置2、齿轨检测装置3设置于箱盖6内部，而两个辅助平衡装置4可以设置在箱盖6的外部且位于底板1的下方；箱盖6的设置，可以对行走装置2、齿轨检测装置3和两个辅助平衡装置4起到保护作用，实现在下雨等恶劣的天气环境下，单轨检测车也能对齿轨5线路状进行检修巡查，减少天气环境因素对单轨检测车使用的影响。 [0062] 如图1、图3和图4所示，作为行走装置2的具体实施方式，底板1为长方形结构，底板1的长度方向与齿轨5的长度方向同向；行走装置2包括设置于底板1长度方向两端的主动轮机构21和从动轮机构22；主动轮机构21包括驱动齿轮211和电动机212； [0063] 驱动齿轮211与齿轨5啮合，驱动齿轮211通过转轴213与底板1长度方向的端部转动连接，转轴213过轴承底座和轴承与底板1的上端面固定连接，转轴213的端部设置有从动皮带轮214； [0064] 电动机212设置于底板1的上端面，电动机212的输出轴上设置有主动皮带轮215；从动皮带轮214和主动皮带轮215之间通过皮带传动连接； [0065] 从动轮机构22包括用于与齿轨5啮合的从动齿轮221，从动齿轮221通过从动轴222与底板1长度方向的端部转动连接，从动轴222通过轴承底座和轴承与底板1的上端面固定连接。 [0066] 在行走装置2驱动整个单轨检测车沿齿轨5的长度方向行走时，通过控制器312启动电动机212，使电动机212旋转，且通过主动皮带轮215和从动皮带轮214将电动机212的动力传递至驱动齿轮211上，实现驱动齿轮211的转动，进而实现驱动轮带动整个单轨检测车沿着齿轨5的上表面进行齿轮齿条的啮合移动。 [0067] 在本实施例中，如图1和图5～7所示，作为齿轨检测装置3的具体设置方式，齿轨检测装置3包括与底板1固定连接的主板采集装置31、顶部视觉检测装置32和侧方视觉检测装置33；主板采集装置31包括相互电性连接的电源311和控制器312；电动机212与电源311和控制器312电性连接；顶部视觉检测装置32包括用于采集齿轨5上表面图像信息的第一视觉传感器321；侧方视觉检测装置33包括用于采集齿轨5两侧侧面图像信息的第二视觉传感器331；第一视觉传感器321和第二视觉传感器331均与控制器312电性连接。 [0068] 具体地，主板采集装置31还包括设置于底板1顶部的主板支撑架313，主板支撑架313的下端面四角处均设置有一根支撑杆314，主板支撑架313通过4根支撑杆314与底板1的上端面固定连接；电源311和控制器3122设置于主板支撑架313的上端面。 [0069] 第一视觉传感器321和第二视觉传感器331实现对齿轨5的上表面和侧表面进行图像采集，并将采集到的图像信息存储在控制器312中，用于分析齿轨5表面的质量缺陷特征。 [0070] 在本实施例中，具体地，顶部视觉检测装置32还包括中轨摄像头支架323，中轨摄像头支架323上设置有支脚324和摄像头支撑板325，支脚324与主板支撑架313的下端面固定连接；第一视觉传感器321通过卡箍固定设置于摄像头支撑板325上；第一视觉传感器321的拍摄方向朝向齿轨5上表面。 [0071] 中轨摄像头支架323上呈“V”字型结构，中轨摄像头支架323的闭合端设置有一块竖直安装板，而摄像头支撑板325可以通过螺纹连接的方式实现与竖直安装板可拆卸连接，第一视觉传感器321可以通过卡箍的方式实现与摄像头支撑板325固定安装；而支脚324可以选用圆形杆，圆形杆的顶部设置有与主板支撑架313的下端面螺纹连接的螺纹段，且在中轨摄像头支架323的开口端设置有两根支脚324。 [0072] 具体地，侧方视觉检测装置33还包括两个分别设置于齿轨5两侧的固定盒332，固定盒332的上至少设置有一个拍摄窗口，固定盒332的顶部设置有至少一根连接杆333，连接杆333的顶部与底板1的下端面固定连接； [0073] 固定盒332的内部设置有一个安装凸台334，安装凸台334内设置有旋转轴213承，每个旋转轴213承的内环处均固定设置有一个第二视觉传感器331，第二视觉传感器331的拍摄方向朝向拍摄窗口。通过设置旋转轴213承，实现第二视觉传感器331与安装凸台334之间的角度可调，第二视觉传感器331可以从不同的角度采集齿轨5侧面的图像信息，提高检测精度，扩大检测范围。 [0074] 优选地，第一视觉传感器321和第二视觉传感器331均可以采用线阵排列的多个高速摄像头，线阵排列的高速摄像头可以同步采集到齿轨5表面图像，并存储在主板采集装置31中的控制器312内，用于分析齿轨5的表面缺陷特征。 [0075] 为方便缺陷的定位，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，为了使得顶部视觉检测装置32和侧方视觉检测装置33可以在夜间正常采集齿轨5表面图像，可以在顶部视觉检测装置32和侧方视觉检测装置33上设置与电源311电性连接的照明灯，照明灯的具体安装位置，在此不做限制。 [0076] 如图1和图8～图11所示，作为辅助平衡装置4的具体设置方式，每个辅助平衡装置4还包括与底板1下端面连接的滑动导轨座402，滑动导轨座402的下方连接有三角固定支架 403，三角固定支架403包括三根呈120°夹角分布的连接柱404，每根连接柱404上均竖直设置有一根固定轴405，每根固定轴405上均转动连接有一个辅助轮406；平衡履带401套设于三个辅助轮406的外轮廓面。在行走装置2驱动整个单轨检测车沿齿轨5长度方向进行移动时，平衡履带401的外轮廓面始终与齿轨5的两侧侧面进行抵紧接触，可以能够使单轨检测车在移动中保持稳定；同时由于平衡履带401套设于三个辅助轮406上，平衡履带401沿齿轨 5长度方向上移动可带动三个辅助轮406发生转动，平衡履带401可以不停变更接触面，由静摩擦变为滚动摩擦，极大地减小了平衡履带401与齿轨5侧面之间的摩擦力，减少了摩擦力带来的不稳定影响。 [0077] 优选但不局限地，每个辅助轮406的中部设置有限位卡槽407；平衡履带401的内圈壁上设置有一圈与限位卡槽407配合的限位凸起408。限位卡槽407和限位凸起408的设置，实现平衡履带401更加牢固地套设在三个辅助轮406的外轮廓面上，避免平衡履带401与三个辅助轮406分离。 [0078] 滑动导轨座402呈具有开口的矩形盒状结构，滑动导轨座402的底部贯穿设置有至少一条滑轨409，滑轨409的长度方向与齿轨5的侧面垂直；滑动导轨座402的下端面开设有一条与滑轨409平行的滑槽410，滑槽410未贯穿滑动导轨座402； [0079] 滑动导轨座402的下方设置有滑块411，滑块411呈“L”型结构，滑块411的竖直端与滑槽410滑动配合，滑块411的竖直端上设置有数量与滑轨409数量相同的固定螺柱412，固定螺柱412的顶部穿过滑轨409位于滑动导轨座402内部，固定螺柱412的顶部螺纹连接有锁紧螺母413； [0080] 三角固定支架403中间设置有圆柱连接部414，三根连接柱404设置圆柱连接部414同一高度的圆周外壁上；圆柱连接部414的轴线与连接柱404的轴线垂直； [0081] 圆柱连接部414的中部设置有螺栓紧固件支柱415，螺栓紧固件支柱415的顶部为圆柱连接段416，中部为方柱固定段417，底部为方柱连接段418；圆柱连接段416和方柱连接段418的端部均设置有螺纹段；圆柱连接部414的中间内部设置有与方柱连接段418配合的方形孔； [0082] 螺栓紧固件支柱415中的圆柱连接段416与滑块411的水平端连接，方柱固定段417的下端面与圆柱连接部414的上端面抵紧接触，方柱连接段418贯穿圆柱连接部414的中部且底部螺纹连接有固定螺母。通过拧紧固定螺母实现圆柱连接部414与螺栓紧固件支柱415的固定连接；而方柱连接段418与方形孔的配合，使得螺栓紧固件支柱415与圆柱连接部414之间不会产生相对转动，避免整个三角固定支架403相对于螺栓紧固件支柱415发生旋转。方柱固定段417的设置，用于限制三角固定支架403在螺栓紧固件支柱415上的位置，避免发生轴向位移。 [0083] 在上述技术方案中，滑块411通过固定螺柱412与滑轨409的配合实现与滑动导轨座402的滑动连接，使得与滑块411相连的三角固定支架403以及平衡履带401在底板1的宽度方向可调，可以根据齿轨5宽度的不同，调节滑块411相对滑动导轨座402的位置，以适配不同宽度的齿轨5，且滑块411移动到平衡履带401与齿轨5侧面抵紧的位置时，可以通过锁紧螺母413锁紧固定螺柱412，固定滑块411的当前位置；滑槽410可以设置为长方形槽，而滑块411的竖直端的形状与长方形槽的形状相适配，滑槽410与滑块411的竖直端的滑动配合，使得在调节滑块411滑动位置时，滑块411的滑动方向始终与齿轨5的长度方向垂直。 [0084] 优选但不局限地，螺栓紧固件支柱415中的圆柱连接段416与滑块411的水平端之间设置有夹紧机构，夹紧机构包括与圆柱连接段416螺纹连接的连接块419，连接块419的一侧侧壁上设置有夹紧杆420； [0085] 滑块411的水平端端面上设置有安装孔，夹紧杆420滑动设置于安装孔内；夹紧杆420的圆周外壁上套设有圆柱弹簧421，圆柱弹簧421的两端分别与滑块411的水平端端面和连接块419侧壁抵紧接触。在滑块411和连接块419的圆柱弹簧421呈压缩状态，压缩状态的圆柱弹簧421一直会给连接块419一个推力，实现连接块419以及与连接块419连接的螺栓紧固件支柱415、圆柱连接部414、三角固定支架403和平衡履带401朝向齿轨5侧面方向运动，使得平衡履带401的外壁与齿轨5的侧壁抵紧接触，实现单轨检测车在移动中保持稳定。 [0086] 以上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。 |
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