一种高铁轨道综合检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种高铁轨道检测设备，确切地说是一种高铁轨道综合检测装置。


背景技术：

2.目前在对高铁轨道完成铺设作业后及轨道在运行过程中的日常维护作业是，需要对轨道的安装定位位置精度、倾斜及位移量进行检测，同时还需要在轨道运行期间对因车辆承载运动等因素对轨道造成的位移影响、表面平整度影响及表面弹性形变影响进行精确检测，尤其是对轨道间间距及平行度检测，当前在进行该类检测作业时，所使用的检测设备往往均传统的基于承载车为平台的检测设备，如专利申请号为“2017208571630”的“全自动无人化地铁或城铁轨道检测装置”，虽然可以满足检测作业的需要，但导致检测设备结构体积大，运行能耗高，使用及检测作业的的灵活性相对不足，且检测作业工作效率低下，同时也导致检测中由于检测设备自重较大而对轨道造成冲击、摩擦损耗；同时在检测中，传统的检测设备各检测用传感器往往均集中在检测设备的指定位置，从而导致检测作业中检测数据相对单一且缺乏有效的校准，因此当前的检测设备运行时易出现检测误差大，检测精度低下等缺陷，而为了解决这一问题，进一步导致了当前的检测设备结构体积及操作难度增加，运行及维护成本也随之提高，严重影响了轨道检测作业的灵活性、便捷性及可靠性。
3.因此，针对这一现状，迫切需要开发一种高铁轨道综合检测装置 ，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种高铁轨道综合检测装置，该新型一方面结构简单，使用灵活方便，可实现快速灵活的对高铁轨道安装定位作业后及日常运行维护作业中检测作业的需要，且操作维护作业灵活方便，通用性好，并可有效降低了检测作业对轨道造成的损伤；另一方面在检测过程中，可同时实现对轨道整体安装定位的铺设精度、倾斜形变量及轨道使用运行后的的表面磨损、形变量及轨道间平行度等参数进行精确检测，从而极大的提高了检测作业的全面性、检测效率及精度。
5.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
6.一种高铁轨道综合检测装置，包括承载机架、承载柱、导向套、行走轮、牵引扣、承载弹簧、压力传感器、三轴陀螺仪、光纤陀螺仪、3d扫描机构、辅助电源及驱动电路，承载机架为轴线与水平面平行分布的柱状框架结构，承载柱共两条，对称分布在承载机架两端面位置并与承载机架同轴分布，其中承载柱前端面与行走轮间通过万弹性铰链连接并同轴分布，后端面嵌于承载机架内，并通过导向套与承载机架连接，导向套为与承载柱同轴分布的空心柱状结构，导向套包覆在承载柱后半部外并与承载柱滑动连接，承载弹簧嵌于导向套内并与导向套同轴分布，且承载弹簧前端面通过压力传感器与承载柱后端面相抵，后端面与导向套底部相抵，承载柱、导向套、行走轮上均设一个三轴陀螺仪，其中行走轮上的三轴
陀螺仪与行走轮同轴分布，承载柱、导向套上的三轴陀螺仪位于承载柱、导向套中点位置，光纤陀螺仪嵌于承载机架内并位于承载机架重心位置， 3d扫描机构嵌于承载机架下端面，通过转台机构与承载机架下端面铰接，且3d扫描机构光轴与水平面呈0
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—90
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夹角，并可环绕转台机构转轴进行0
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—360
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范围回转运动，所述牵引扣共两个，对称分布在承载机架前前端面及后端面，且牵引扣轴线分别与承载机架轴线垂直分布并相交，焦点位于承载机架中点位置，辅助电源及驱动电路均位于承载机架内，且驱动电路分别与压力传感器、三轴陀螺仪、光纤陀螺仪、3d扫描机构、辅助电源及转台机构电气连接。
7.进一步的，所述的导向套通过弹性铰链与承载机架铰接，所述弹性铰链铰接轴与承载机架及导向套轴线垂直并相交，所述弹性铰链铰接轴与导向套交点与导向套后端面间间距为导向套长度的1/3—2/3，所述导向套包覆的承载柱长度为承载柱总长度的1/5—1/2。
8.进一步的，所述的行走轮包括定位板、承载辊轮，所述定位板为横断面呈“工”字形槽状结构，所述定位板上设与定位板同轴分布的连接孔，并通过连接孔与承载柱连接，且所述三轴陀螺仪嵌于连接孔内并与连接孔同轴分布，所述承载辊轮嵌于定位板内并与定位板同轴分布，所述承载辊轮直径为定位板外径的1/4—3/4，承载辊轮后端面与定位板槽底连接并同轴分布，前端面超出定位板外侧面至少5厘米，且所述承载辊轮为鼓形结构、圆柱结构中的任意一种。
9.进一步的，所述的牵引扣包括连杆、连接环，所述连杆共两条，各连杆后端与承载机架铰接，前段端面与连接环连接，且所述连杆与承载机架及连接环构成等腰三角形结构，且连接环与承载机体前端面间间距为5—30厘米。
10.进一步的，所述的3d扫描机构包括承载台、3d摄像头、激光发射器及加速度传感器，所述承载台为轴向截面呈等腰梯形的腔体结构，其上端面与转台机构连接并同轴分布，所述3d摄像头、激光发射器均嵌于承载台侧表面，且一个3d摄像头和一个激光发射器构成一个工作组，所述工作组至少三个，各工作组环绕承载台轴线均布，且同一工作组中3d摄像头、激光发射器光轴平行分布，并与承载台轴线呈30
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—90
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夹角，所述加速度传感器嵌于承载台内并与承载台同轴分布，所述3d摄像头、激光发射器分别与驱动电路电气连接。
11.进一步的，所述的3d摄像头、激光发射器对应的承载台侧表面设透明防护板，所述承载台内设半导体制冷机构，所述半导体制冷机构对承载台上端面及下分别设散热口，所述半导体制冷机构另与驱动电路电气连接。
12.进一步的，所述的驱动电路为基于dsp芯片、fpga芯片中任意一种为基础的电路系统，且驱动电路另设操控键盘、显示器、无线数据通讯装置，所述无线数据通讯装置嵌于承载机架内，所述操控键盘、显示器均嵌于承载机架外表面。
13.本新型一方面结构简单，使用灵活方便，可实现快速灵活的对高铁轨道安装定位作业后及日常运行维护作业中检测作业的需要，且操作维护作业灵活方便，通用性好，并可有效降低了检测作业对轨道造成的损伤；另一方面在检测过程中，可同时实现对轨道整体安装定位的铺设精度、倾斜形变量及轨道使用运行后的的表面磨损、形变量及轨道间平行度等参数进行精确检测，从而极大的提高了检测作业的全面性、检测效率及精度。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。
15.图1为本新型剖视局部结构示意图；
16.图2为承载机架与定位扣连接结构示意图；
17.图3为3d扫描机构剖视局部结构示意图；
18.图4为驱动电路12剖视局部结构示意图。
具体实施方式
19.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
20.如图1—4所示一种高铁轨道综合检测装置，包括承载机架1、承载柱2、导向套3、行走轮4、牵引扣5、承载弹簧6、压力传感器7、三轴陀螺仪8、光纤陀螺仪9、3d扫描机构10、辅助电源11及驱动电路12，承载机架1为轴线与水平面平行分布的柱状框架结构，承载柱2共两条，对称分布在承载机架1两端面位置并与承载机架1同轴分布，其中承载柱2前端面与行走轮4间通过万弹性铰链连接并同轴分布，后端面嵌于承载机架1内，并通过导向套3与承载机架1连接，导向套3为与承载柱2同轴分布的空心柱状结构，导向套3包覆在承载柱2后半部外并与承载柱2滑动连接，承载弹簧6嵌于导向套3内并与导向套3同轴分布，且承载弹簧6前端面通过压力传感器7与承载柱2后端面相抵，后端面与导向套3底部相抵，承载柱2、导向套3、行走轮4上均设一个三轴陀螺仪8，其中行走轮4上的三轴陀螺仪8与行走轮4同轴分布，承载柱2、导向套3上的三轴陀螺仪8位于承载柱2、导向套3中点位置，光纤陀螺仪9嵌于承载机架1内并位于承载机架1重心位置， 3d扫描机构10嵌于承载机架1下端面，通过转台机构13与承载机架1下端面铰接，且3d扫描机构10光轴与水平面呈0
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—90
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夹角，并可环绕转台机构13转轴进行0
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—360
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范围回转运动，牵引扣5共两个，对称分布在承载机架1前前端面及后端面，且牵引扣5轴线分别与承载机架1轴线垂直分布并相交，焦点位于承载机架1中点位置，辅助电源11及驱动电路12均位于承载机架1内，且驱动电路12分别与压力传感器7、三轴陀螺仪8、光纤陀螺仪9、3d扫描机构10、辅助电源11及转台机构13电气连接。
21.其中，所述的导向套3通过弹性铰链14与承载机架1铰接，所述弹性铰链14铰接轴与承载机架1及导向套3轴线垂直并相交，所述弹性铰链14铰接轴与导向套3交点与导向套3后端面间间距为导向套3长度的1/3—2/3，所述导向套3包覆的承载柱2长度为承载柱2总长度的1/5—1/2。
22.同时，所述的行走轮4包括定位板41、承载辊轮42，所述定位板41为横断面呈“工”字形槽状结构，所述定位板41上设与定位板41同轴分布的连接孔43，并通过连接孔43与承载柱2连接，且所述三轴陀螺仪8嵌于连接孔43内并与连接孔43同轴分布，所述承载辊轮42嵌于定位板41内并与定位板41同轴分布，所述承载辊轮42直径为定位板41外径的1/4—3/4，承载辊轮42后端面与定位板41槽底连接并同轴分布，前端面超出定位板41外侧面至少5厘米，且所述承载辊轮42为鼓形结构、圆柱结构中的任意一种。
23.此外，所述的牵引扣5包括连杆51、连接环52，所述连杆51共两条，各连杆51后端与承载机架1铰接，前段端面与连接环52连接，且所述连杆51与承载机架1及连接环52构成等腰三角形结构，且连接环52与承载机体1前端面间间距为5—30厘米。
24.重点说明的，所述的3d扫描机构10包括承载台101、3d摄像头102、激光发射器103及加速度传感器104，所述承载台101为轴向截面呈等腰梯形的腔体结构，其上端面与转台机构13连接并同轴分布，所述3d摄像头102、激光发射器103均嵌于承载台101侧表面，且一个3d摄像头102和一个激光发射器103构成一个工作组，所述工作组至少三个，各工作组环绕承载台101轴线均布，且同一工作组中3d摄像头102、激光发射器103光轴平行分布，并与承载台101轴线呈30
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夹角，所述加速度传感器104嵌于承载台101内并与承载台101同轴分布，所述3d摄像头102、激光发射器103分别与驱动电路12电气连接。
25.进一步优化的，所述的3d摄像头102、激光发射器103对应的承载台101侧表面设透明防护板105，所述承载台101内设半导体制冷机构106，所述半导体制冷机构106对承载台101上端面及下分别设散热口107，所述半导体制冷机构107另与驱动电路12电气连接。
26.本实施例中，所述的驱动电路12为基于dsp芯片、fpga芯片中任意一种为基础的电路系统，且驱动电路12另设操控键盘121、显示器122、无线数据通讯装置123，所述无线数据通讯装置123嵌于承载机架1内，所述操控键盘121、显示器122均嵌于承载机架1外表面。
27.本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载机架、承载柱、导向套、行走轮、牵引扣、承载弹簧、压力传感器、三轴陀螺仪、光纤陀螺仪、3d扫描机构、辅助电源及驱动电路进行组装，并确保辅助电源内剩余电量不低于90%，即可完成本新型装配。
28.在进行对轨道检测作业时，首先将本新型的驱动电路与检测牵引设备的电路系统电气连接，并与检测牵引设备建立数据连接，然后根据待检测轨道设计结构通过导向套承载柱伸出量，从而达到调整两行走轮间间距满足检测要求，然后将本新型通过行走轮安装在待检测轨道两条铁轨上，并通过压力传感器对当前对称分布在承载机架两侧的行走轮在轨道承载约束下对承载柱的压力，同时通过三轴陀螺仪对初始状态下的承载柱、导向套、行走轮的三维倾斜角度进行检测记录，然后本将本新型通过牵引扣与牵引设备连接，并在牵引设备驱动下沿待检测轨道轴线方向匀速运行检测：
29.在运行检测过程中，一方面通过压力传感器及三轴陀螺仪多车轮随轨道起伏而产生的竖直方向形变位移与水平方向上的形变和位移进行检测，且检测过程中，承载柱、导向套、行走轮上的三轴陀螺仪同时进行检测，提高检测走也点与轨道形变点位置间间距，提高检测精度，同时通过光纤陀螺仪对承载机架整体倾斜情况进行检测，并由光纤陀螺仪检测结果对三轴陀螺仪检测结果进行校核验证，提供检测作业精度；另一方面通过3d扫描机构的3d摄像头、激光发射器对轨道表面进行三维检测，从而实现对轨道使用中表面质量进行精确检测。
30.且3d扫描机构在检测中，一方面可通过加速度传感器对本新型运行状态进行精确检测，另一方面可通过透明防护板和半导体制冷机构对3d摄像头、激光发射器进行防污染及防高温防护作业，从而在提高检测精度的同时，降低设备故障率。
31.本新型一方面结构简单，使用灵活方便，可实现快速灵活的对高铁轨道安装定位作业后及日常运行维护作业中检测作业的需要，且操作维护作业灵活方便，通用性好，并可有效降低了检测作业对轨道造成的损伤；另一方面在检测过程中，可同时实现对轨道整体安装定位的铺设精度、倾斜形变量及轨道使用运行后的的表面磨损、形变量及轨道间平行度等参数进行精确检测，从而极大的提高了检测作业的全面性、检测效率及精度。
32.本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和
说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。