一种无砟轨道状态检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种轨道检测装置；特别是涉及一种无砟轨道状态检测装置。


背景技术：

2.无砟轨道凭借其高平顺、高稳定和少维修的特点，成为我国高速铁路的主要轨道结构型式。但无砟轨道结构作为高速列车行车的基础，随着服役时间的增长及多种、复杂因素的作用下，无砟轨道会出现各种病害。
3.应用振动响应技术、图像快速采集处理技术对无砟轨道病害进行检测是当前的发展趋势。对无砟轨道轨道板更加方便快捷地实施初始激励，并且快速的采集数据并实时判断轨道板的状态目前迫切需要解决的问题。因此，激励装置、信号采集设备、图像采集设备及数据处理设备一体化是轨道板状态快速检测装置发展的重要方向。现有的对轨道实施激励的装置有落轴装置和力锤，落轴装置笨重、操作复杂力锤激励力的大小难以控制。两种激励装置所需要的采集装置都需要直接与轨道板连接，并且采集点有多个，不便于移动，也不便于组装和拆卸，不能快速检测轨道板的状态。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种便于拆卸组装，携带方便、操作简单的无砟轨道状态检测装置。
5.本实用新型所采用的技术方案是，一种无砟轨道状态检测装置，包括，数据处理及显示装置、移动装置、第一图像采集装置、第二图像采集装置和激励和数据采集装置；所述第一图像采集装置对称安装在移动装置的两侧边，第二图像采集装置安装在移动装置的末端，激励和数据采集装置安装在移动装置的前端，数据处理及显示装置安装在移动装置的承载面板上。
6.所述移动装置包括相互垂直连接的横向连接杆和纵向连接杆，形成长方形车体框架；所述横向连接杆的两外侧分别安装有车轮；
7.所述第一图像采集装置包括相互垂直连接的第一连接杆和第二连接杆；所述第二连接杆能够上下移动；所述第二连接杆上安装有第一图像采集设备，第一图像采集设备对准轨道板的侧边；
8.所述第二图像采集装置包括第一支撑杆和与第一支撑杆连接的第二支撑杆；第二支撑杆的另一端与横向连接杆连接，第二支撑杆能够在横向连接杆上移动；所述第三连接杆安装在第一支撑杆上，第三连接杆能够沿第一支撑杆前后移动；所述第三连接杆上安装有第二图像采集设备，第二图像采集设备对准轨道板板面；
9.所述激励和数据采集装置安装在滚轮上，激励和数据采集装置包括激励小球和拾音器。
10.所述激励小球为4个，激励小球与弹条固定并通过轮轴连接，所述拾音器为4个，拾音器固定在滚轮的内侧，电源通过固定装置固定在滚轮内侧为数据处理及显示装置和拾音
器供电。
11.所述滚轮内径为200mm外径400mm宽100mm，内径为铁质材料，外径为橡胶材质；所述激励小球为直径30mm的钢球，与长为185mm直径为5mm的钢制弹条焊接为一体。
12.本实用新型的有益效果是，由于将激励装置、信号采集设备、图像采集设备及数据处理集为一体，便于组装拆卸、便于移动、操作简单，极大提高无砟轨道状态检测的效率。采集到的数据直接利用自带的处理模块进行分析处理，实时给出检测结果，能够快速判断无砟轨道状态。
附图说明
13.图1为本实用新型无砟轨道状态检测装置立体结构示意图；
14.图2a至图2c是图1中a部分激励和数据采集装置的主视图、侧视图和俯视图的放大示意图；
15.图3是图1中b部分的局部放大示意图；
16.图4是图1中c部分的局部放大示意图。
17.图中：
18.1.数据处理及显示器
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2.承载面板
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3. 第一承力杆件
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4. 第二承力杆件
19.5.车轮
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6. 横向连接杆
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7. 纵向连接杆
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8. 第一支撑杆
20.9. 第二支撑杆
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10. 第三连接杆
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11.图像采集设备12. 第一连接杆
21.13.第一图像采集设备
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14. 第二连接杆
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15.固定装置
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16.激励小球
22.17.辐条
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18.拾音器
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19.电源
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20.弹条
23.21.滚轮
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22.轮轴
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23.第四连接杆
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24.固定螺栓
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25.套筒
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26.套筒。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
25.如图1至图2c所示，本实用新型一种无砟轨道状态检测装置总高约为1200mm，包括，数据处理及显示装置1、移动装置、第一图像采集装置、第二图像采集装置和激励和数据采集装置；所述第一图像采集装置对称安装在移动装置的两侧边，第二图像采集装置安装在移动装置的末端，激励和数据采集装置安装在移动装置前端的滚轮上，数据处理及显示装置安装在移动装置的承载面板上。
26.所述移动装置包括相互垂直连接的横向连接杆6和纵向连接杆7, 形成支撑其他设备的长方形车体框架；所述横向连接杆6的两外侧分别安装有车轮5；长方形车体框架前端通过与横向连接杆6连接的第一承力杆件3和第二承力杆件4形成可放置数据处理及显示装置1的承载面板2；
27.所述第一图像采集装置包括相互垂直连接的第一连接杆12和第二连接杆14；所述第二连接杆14能够沿第一连接杆12上下移动；所述第二连接杆14上安装有第一图像采集设备13，第一图像采集设备13对准轨道板的侧边；
28.所述第二图像采集装置包括第一支撑杆8和与第一支撑杆8连接的第二支撑杆9；第二支撑杆9的另一端与横向连接杆6连接，第二支撑杆9能够在横向连接杆6上移动；所述第三连接杆10安装在第一支撑杆8上，第三连接杆10能够沿第一支撑杆8前后移动；所述第
三连接杆10上安装有第二图像采集设备11，第二图像采集设备11对准轨道板板面；
29.所述激励和数据采集装置设置在滚轮21上，滚轮21通过第四连接杆23与第一支撑杆8连接，并能够沿第一支撑杆8移动，激励和数据采集装置包括激励小球16和拾音器18。激励小球16为4个，激励小球与弹条20固定并通过轮轴22连接，拾音器18为4个，拾音器18固定在滚轮21的内侧，电源19通过固定装置15固定在滚轮21内侧，为数据处理及显示装置1和拾音器18供电。
30.所述滚轮21内径为200mm外径400mm宽100mm，内径为铁质材料，外径为橡胶材质，滚轮内径通过辐条17进行加固支撑；所述激励小球16为直径30mm的钢球，与长为185mm直径为5mm的钢制弹条20焊接为一体。
31.如图3和图4所示，本实用新型无砟轨道状态检测装置所涉及的连接方式为套管25，26和固定螺栓24连接，该连接方便调节物体之间的相对位置，以及方便拆卸和组装。
32.图像识别包括：
33.1.将采集的图像进行预处理，分别为图像灰度化、裂缝图像增强处理。通过加权平均法，将rgb图像中的r(红)、g(绿)、b(蓝)三个分量按照不同的权值加权平均后当做图像的灰度值。取合适的权重，依据加权平均法得到更加便于识别的灰度图像。裂缝图像增强处理包括图像的灰度修正和图像的平滑处理。灰度修正即利用直方图修正方法将图像均衡化处理，扩大图像灰度值的动态范围，使其灰度值均匀分布，从而增大裂缝和背景之间的差别，提高裂缝图像的对比度。图像的平滑处理即利用中值滤波将在图像拍摄、图像传输中以及图像解码过程中产生的椒盐噪声进行消除。
34.2.裂缝目标的提取。将预处理的目标图像进行小波变换粗分割处理，然后进行开运算算法操作，将处理后的图像经过腐蚀操作去除细小的噪声点以及干扰物，与此同时，裂缝的部分轮廓也被腐蚀掉，接着进行膨胀操作将裂缝的轮廓恢复原来的形状，再将处理后的图像连通区域进行面积运算，去除小于阈值面积的连通域，即进行面积剔除初步地分割提取出裂缝目标，最后利用kd树思路将裂缝连接起来。
35.3.图像的裂缝目标长度以及裂缝最大宽度的计算方法。首先对图像进行细化处理,得到裂缝目标的骨架图，从而根据相机标定参数将像素转换成实际测量需要的长度数据，统计的像素点个数即为裂缝的长度。然后通过形态学分析中的腐蚀方法测量出裂缝的最大宽度。
36.音频信号脱空识别包括：
37.1.音频信号的预处理。通过对信号进行零均值变换对音频信号进行处理，尽可能的减小噪声对有用信号的干扰从而提高信噪比。
38.2.音频信号的特征提取及分析。利用hht方法对音频信号的特征进行提取，并对信号进行基于特征时间尺度的分解，经过分解的信号能够很好的反映出瞬时频率特征。
39.3.脱空信号的判别。建立以hht参数作为输入条件的bp神经网络模型。对提取的hht特征参数做神经网络训练，通过与完好结构同样参数的对比，实现脱空情况的判断。
40.以上两种识别方式，通过编程利用检测装置上的处理系统实现自动化处理，并将处理文件进行保存，同时对发现问题的地方进行实时发出警报。
41.本实用新型无砟轨道状态检测装置的工作原理是，检测小车放置在需检测轨道板处的钢轨上，小车移动过程中通过图像采集装置分别采集轨道板板面和侧面的图像，并通
过无线传输到数据处理和显示报警装置中进行处理。在小车移动的同时，激励小球锤击轨道板给其一个激励，轨道板不同的内部条件产生不同音频信号，此时通过离小球最近的拾音器将音频信号收集，然后传输到数据处理和显示报警装置，将音频信号进行处理，将不同于完好轨道板的信号进行提取并通过装置显示出来，及时警示工作人员此处轨道板出现损伤。
42.值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本实用新型的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本实用新型的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。