一种具有防撞功能的离缝检测车的制作方法

1.本实用新型属于铁路轨道结构检测技术领域，具体涉及一种具有防撞功能的离缝检测车。


背景技术：

2.板式无砟轨道的主要病害类型之一是轨道结构的层间离缝。离缝的产生，一方面会影响轨道的平顺性及动力响应，另外，也不可避免地改变了轨道板与支撑层(砂浆层)之间的接触状态及纵向温度力传递特性，影响轨道结构稳定性。
3.鉴于层间离缝在线路中普遍存在，且离缝高度大小不一。在现有条件下，铁路维修工人必须进行现场测量，初步掌握线路上轨道结构层间离缝分布情况后，才能制定维修方案，实现有效治理。
4.由于高速铁路日间全封闭运营，对轨道结构层间离缝的检查主要依靠在夜间维修天窗人工展开，轨道结构层间离缝测量的主要工具为塞尺。这种检查方式存在如下弊端：(1)夜间可视条件差，对轨道结构离缝检查难以做到精细化； (2)人工探査主观性强，由于线路检测范固较大，导致检测效率低；(3)在长距离作业中，人工记录离缝对应的线路里程及轨道板编号可靠性不高，记漏、记错在所难免。为此需要开发轨道板离缝自动化检测设备。
5.目前，有部分关于轨道板离缝的自动化检测研究；然而，部分板式无砟轨道两侧设置有侧向挡块，其目的是针对轨道板的侧向位移，起到限制、缓冲的作用；侧向挡块体积大、侧向挡块之间的间隔短，目前的轨道板离缝自动化检测设备基本不具有避障功能，在轨道板离缝自动化检测设备行进时，这些侧向挡块就成为了障碍物，另外还可能存在其它的不确定障碍物，影响轨道板离缝自动化检测设备的安全；少量的轨道板离缝自动化检测设备设置了避障机构，但这些避障机构仍无法完全避免检测盒会撞击障碍物的风险，例如可能存在检测车行进速度过快或测障器件测障不准确的情况，从而导致检测盒损伤。


技术实现要素：

6.本实用新型涉及一种具有防撞功能的离缝检测车，至少可解决现有技术的部分缺陷。
7.本实用新型涉及一种具有防撞功能的离缝检测车，包括车体，所述车体上设有离缝检测单元，所述离缝检测单元包括检测盒以及安设于所述检测盒上的离缝检测器件，所述检测盒连接有用于驱动其在检测位与避让位之间切换的避障驱动机构，所述检测盒上安装有防撞机构，所述防撞机构包括防撞支架和可转动安装在所述防撞支架上的防撞轮，所述防撞支架安装在所述检测盒上并且使所述防撞轮伸至所述检测盒的前侧，所述防撞轮的轮轴轴向平行于水平方向而垂直于车体行进方向。
8.作为实施方式之一，所述防撞轮采用橡胶轮体。
9.作为实施方式之一，所述防撞支架与所述检测盒可拆卸连接。
10.作为实施方式之一，所述检测盒顶部设有安装支杆，所述安装支杆与所述避障驱动机构可拆卸连接，所述防撞支架可拆卸地套装在所述安装支杆上。
11.作为实施方式之一，所述检测盒的前端还设有用于检测离缝检测单元行进路径上的障碍物的测障单元。
12.作为实施方式之一，所述测障单元包括测障传感器和/或测障拍照相机。
13.作为实施方式之一，所述避障驱动机构包括检测臂和避障驱动单元，所述检测臂包括两个臂杆和两个关节块，两个臂杆平行设置并且每个臂杆的两端分别与两个关节块铰接，从而所述检测臂构成为平衡四连杆机构；其中一个关节块安装于所述车体上，所述检测盒安设于另一关节块上，所述避障驱动单元的输出端与其中一个臂杆铰接。
14.作为实施方式之一，所述检测臂还包括伸缩导杆，所述伸缩导杆的两端分别与两个臂杆铰接，并且伸缩导杆端部所连接的铰接轴轴向平行于关节块所连接的铰接轴轴向。
15.本实用新型至少具有如下有益效果：
16.本实用新型提供的离缝检测车，设置了避障机构，使检测盒可避开其行进路径上的各种障碍；通过设置防撞机构可防止检测盒撞击障碍物而出现损伤，充分地保护检测盒，避免检测车行进速度过快而导致检测盒来不及避障以及避免测障器件测障不准确等情况；而通过防撞轮预先撞击障碍物以保护检测盒的同时，防撞轮可在侧向挡块等障碍物表面滚动，因此检测盒仍可同步上升以避障。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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它的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的离缝检测车的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的离缝检测车的侧视结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的阻尼夹持器的结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的离缝检测单元的示意图。
具体实施方式
22.下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1和图2，本实用新型实施例提供一种具有防撞功能的离缝检测车，包括车体1，所述车体1上设有离缝检测单元2，所述离缝检测单元2包括检测盒 21以及安设于所述检测盒21上的离缝检测器件，所述检测盒21连接有用于驱动其在检测位与避让位之间切换的避障驱动机构；该车体1能够在轨道上行走，上述检测盒21安装于该车体1上，因而能随车体1沿轨道纵向行进，可采用常规的行走轮等行走机构，车体1可由人工推动，也可采用自动驱动设备驱动。
24.进一步地，如图1和图2，所述检测盒21上安装有防撞机构3，所述防撞机构3包括防撞支架32和可转动安装在所述防撞支架上的防撞轮31，所述防撞支架32安装在所述检测盒21上并且使所述防撞轮31伸至所述检测盒21的前侧，所述防撞轮31的轮轴轴向平行于水平方向并且垂直于车体1行进方向(也即垂直于轨道纵向)。可以理解地，所谓检测盒21的前侧，也即沿车体1行进方向位于检测盒21的前侧，在面对障碍物时，防撞轮31会比检测盒21先接触障碍物。该防撞轮31优选为采用橡胶轮体，具有较长的使用寿命，并且在撞击障碍物时具有一定的缓冲作用，避免刚性碰撞。
25.本实施例提供的离缝检测车，设置了避障机构，使离缝检测单元2可避开其行进路径上的各种障碍，通过设置防撞机构3可防止检测盒21撞击障碍物而出现损伤，充分地保护检测盒21，避免检测车行进速度过快而导致检测盒21来不及避障以及避免测障器件测障不准确等情况；而通过防撞轮31预先撞击障碍物以保护检测盒21的同时，防撞轮31可在侧向挡块等障碍物表面滚动，因此检测盒21仍可同步上升以避障。
26.进一步优选地，所述防撞支架32与所述检测盒21可拆卸连接，便于安装、检修维护以及构件之间的独立运输储存。常规的可拆卸连接结构均适用于本实施例中，例如防撞支架32通过螺钉安装至检测盒21上等；在优选的方案中，如图1和图2，所述检测盒21顶部设有安装支杆4，所述安装支杆4与所述避障驱动机构可拆卸连接，所述防撞支架32可拆卸地套装在所述安装支杆4上，对于防撞支架32与安装支杆4之间的可拆卸套装结构，可采用管箍等安装方式，具体结构此处不作详述。
27.进一步优化上述离缝检测车的结构，如图4，所述检测盒21的前端还设有用于检测离缝检测单元2行进路径上的障碍物的测障单元203。通过该测障单元 203与上述避障驱动机构联锁配合，可以实现该离缝检测车自动避障。该测障单元203可采用传感器，即其包括测障传感器，超声波传感器、激光传感器、红外传感器、雷达传感器等均适用于本实施例中；在另外的实施例中，也可采用测障相机，进一步可采用测障相机与测障传感器配合，通过该测障相机可知悉前方障碍物的类型、高度，从而使离缝检测单元2更安全地避障。
28.进一步优化上述实施例，由于检测盒21需要在检测位与避让位之间切换，因此需要保证对该检测盒21位置定位的准确性，优选地，在上述检测盒21的底端还设有测距单元204，该测距单元204可采用测高传感器等测距器件，同样地，该测高传感器可采用超声波传感器、激光测距传感器、红外测距传感器等。
29.在其中一个实施例中，上述离缝检测器件包括激光轮廓传感器202，所述激光轮廓传感器202的激光发射方向平行于水平方向，用于采集轨道板与支撑层交界处的轮廓数据，采用激光轮廓传感器202采集层间离缝状态，激光束能深入离缝内部，具有较高的敏感性、分辨率和准确性等特点，同时可以实现可视化，结果直观可靠。该激光轮廓传感器202安设于检测盒21上且位于检测盒21 的朝向车体1的一侧，车体1在轨道上行走时，该激光轮廓传感器202也即朝向了轨道侧，与轨道板与支撑层交界处水平正对。其中，该激光轮廓传感器202 为集成模块；在其中一个实施例中，该激光轮廓传感器202采用基恩士的相应系列激光轮廓传感器202。
30.进一步地，上述离缝检测单元2还包括中控单元，上述激光轮廓传感器202 与该中控单元电连接或通讯连接，该中控单元用于获取并分析该激光轮廓传感器202采集的轮廓数据，判断是否产生离缝。当然，通过上述中控单元储存轮廓数据，而通过人工判断是否产
生离缝也是可行的方案。
31.在另外的实施例中，上述离缝检测器件包括离缝拍照相机205，所述离缝拍照相机205的摄像头轴线平行于水平方向，用于采集轨道板与支撑层交界处的图像信息。同样地，该离缝检测单元2还包括中控单元，上述离缝拍照相机205 与该中控单元电连接或通讯连接，该中控单元用于获取并分析该离缝拍照相机 205采集的图像信息，判断是否产生离缝。当然，通过上述中控单元储存图像信息，而通过人工判断是否产生离缝也是可行的方案。
32.在进一步优选的方案中，上述离缝检测器件包括激光轮廓传感器202和离缝拍照相机205，可进一步提高测量结果的准确性，通过激光轮廓传感器202采集的轮廓数据与离缝拍照相机205采集的图像信息结合，能更直观地呈现轨道板离缝状态，便于制定维护方案。
33.接续上述离缝检测车的结构，该离缝检测车还包括用于采集所述车体1移动速度的速度检测单元，该速度检测单元例如可以是与所述车体1的车轮轴连接的旋转编码器，当然，轮轴脉冲速度传感器等常规测速元件也适用于本实施例中。在检测车包括中控单元的实施例中，该速度检测单元还与该中控单元电连接。通过该速度检测单元检测车体1的移动速度，中控单元可对应换算成车体1的行进里程，在确定起始里程后，可实现对轨道板离缝测量结果的准确定位。
34.其中，可预先在中控单元数据库中预存轨道板编号，通过起始里程信息以及车体1的行进里程信息，可推算判断轨道板离缝测量结果所对应的轨道板。但这种推算判断在相邻两块轨道板接合处可能存在不准确的情况，为此，可设置编号采集单元，该编号采集单元用于采集待检轨道板的编号，上述中控单元还用于获取待检轨道板的编号，并将离缝检测信息与轨道板编号对应存储。作为优选，该编号采集单元包括编号拍照相机7，该编号拍照相机7的设置宜根据轨道板编号的刻制情况进行选择，在其中一个实施例中，对于轨道板编号刻制于轨道板上表面(位于两道轨之间)的情况，如图1和图2，该编号拍照相机7 可通过相机支架安装在车体1顶部。
35.作为本实施例的优选方案，如图1，所述避障驱动机构包括检测臂51和避障驱动单元52，所述检测臂51包括两个臂杆511和两个关节块512，两个臂杆 511平行设置并且每个臂杆511的两端分别与两个关节块512铰接，从而所述检测臂51构成为平衡四连杆机构；其中一个关节块512安装于所述车体1上，所述检测盒21安设于另一关节块512上，所述避障驱动单元52的输出端与其中一个臂杆511铰接。以下定义安装于车体1上的关节块512为第一关节块512，定义另一关节块512为第二关节块512；两个臂杆511优选为上下平行布置，定义其中一个臂杆511为第一臂杆511，另一臂杆511为第二臂杆511，第一臂杆 511位于第二臂杆511上方。可以理解地，上述各铰接结构的铰接轴轴向均平行于水平方向。
36.在可选的实施例中，如图1，上述两个关节块512可采用槽钢式结构，臂杆511的端部伸入至关节块512的槽腔内并与关节块512的槽壁铰接，结构小巧美观，而且关节块512的槽壁可对臂杆511的摆动运动进行导向，可提高检测臂 51活动的稳定性和可靠性。
37.通过上述的避障驱动单元52可以带动检测臂51活动，进而带动检测盒21 升降；在其中一个实施例中，如图1，所述避障驱动单元52包括直线电缸，所述直线电缸的壳体铰接在车体1上，该直线电缸的输出端显然与其中一个臂杆 511铰接，例如与第一臂杆511铰接，可选地，该直线电缸的壳体铰接安装在上述第一关节块512上。通过上述的避障驱动单元52
与平衡四连杆机构式检测臂 51配合，可带动检测盒21在检测位与避让位之间切换，检测盒21在检测位时是水平正对于轨道板与支撑层交界处的，对于两侧设置有侧向挡块的轨道，该侧向挡块以及轨道两侧可能存在的其它障碍物会与检测盒21的行进运动发生干涉，在这种情况下，上述避障驱动单元52与检测臂51配合可使检测盒21处于避让位，以避开各障碍。
38.本实施例中，避障机构采用平衡四连杆机构式检测臂51，利用平衡四连杆机构的比例放大特性和随遇平衡特性，基于其比例放大特性可以在小尺寸检测臂51的情况下即可获得所需的检测盒21升降行程，可显著地提高检测盒21避障的响应速度，在避障后可快速回位；基于其随遇平衡特性可以保证检测盒21 升降运动以及平移运动的平稳性，减少检测盒21的晃动，可提高离缝检测器件的检测准确性。
39.进一步优选地，如图1，所述检测臂51还包括伸缩导杆513，所述伸缩导杆513的两端分别与两个臂杆511铰接，并且伸缩导杆513端部所连接的铰接轴轴向平行于关节块512所连接的铰接轴轴向。显然地，该伸缩导杆513具有可伸缩特性；通过设置该伸缩导杆513，可进一步提高两个臂杆511活动的协调性和一致性，即进一步提高了检测盒21升降运动的响应速度和稳定性。在其中一个实施例中，如图1，所述伸缩导杆513的其中一端与安装于车体1上的关节块512上的铰接轴连接，也即与第一关节块512上的铰接轴铰接，进一步地，该伸缩导杆513与第一臂杆511的相应端的铰接轴铰接。
40.进一步优化上述离缝检测车的结构，检测盒21可拆卸地安设于对应的关节块512上，基于该结构可便于离缝检测单元2的安装维护及单独储存等，尤其地，当上述检测盒21上仅设置一组测障单元203时，也可实现离缝检测车双向测障，具体地，当车体1转向测量时，将两侧的检测盒21互换即可(离缝检测器件始终面向轨道)。在上述检测盒21顶部设有安装支杆4的结构中，优选地，所述所述安装支杆4通过阻尼夹持器夹持于对应的关节块512上；常规的适于夹紧杆件的阻尼夹具均适用于本实施例中；采用阻尼夹持器能够较好地吸收离缝检测单元2由于升降运动和平移运动等产生的振动，保证离缝检测单元2运动的平稳性和检测的准确性。在优选的方案中，如图3，所述阻尼夹持器包括阻尼套6和锁紧螺栓(未图示)，所述阻尼套6上开设有缺槽63并且所述缺槽63 将所述阻尼套6切割形成一体铰接的两个阻尼瓣61，两所述阻尼瓣61中均开设有夹持孔(未图示)，所述安装支杆4依次穿入两个夹持孔中，所述锁紧螺栓位于所述缺槽63的开口侧并且将两个阻尼瓣61锁紧连接，对应地，在阻尼瓣61 上开设螺纹孔64以配合上述锁紧螺栓；可以理解地，上述缺槽63自阻尼套6 的其中一侧侧壁向另一侧侧壁延伸但并不贯通该另一侧侧壁，则未贯通部分62 可构成两个阻尼瓣61的铰接体，两个阻尼瓣61可相对于该未贯通部分62相对摆动，而通过上述锁紧螺栓可以实现两个阻尼瓣61之间的相对摆动量，也即控制该缺槽63的槽口大小，从而实现对安装支杆4的夹持效果的阻尼调节。优选地，上述阻尼套6为橡胶套，当然也可采用其它的阻尼材料。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。