專利名稱：軌道檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種軌道檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前我國鐵路對軌道的維護(hù)，主要是通過人工巡視確認(rèn)與測量，這種傳統(tǒng)的檢測 方法不僅需要耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間，而且檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，給鐵路軌道的維護(hù)帶來極 大的不變，加之鐵路軌道等本身的不確定性因數(shù)，傳統(tǒng)方式已不能滿足實(shí)際工作的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種軌道檢測裝 置，該軌道檢測裝置是檢查線路病害、指導(dǎo)線路維修、保障行車安全的大型動態(tài)檢測設(shè)備， 為地鐵線路建設(shè)、運(yùn)營期間線路驗(yàn)收、維護(hù)、保養(yǎng)提供依據(jù)，也是軌道現(xiàn)代化科學(xué)管理的重 要手段。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種軌道檢測裝置，包括安裝在機(jī)車 上的傳感器，所述傳感器通過模擬信號處理裝置與計(jì)算主機(jī)相連。所述計(jì)算主機(jī)與編輯主機(jī)相連。所述傳感器與模擬信號處理裝置均與電源裝置相連。所述傳感器包括加速度傳感器、位移傳感器、搖頭速率陀螺、側(cè)滾速率陀螺、傾角 儀和光電編碼器。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型采用世界上最先進(jìn)的慣性基準(zhǔn)檢測原理、捷聯(lián)式檢測系統(tǒng)和非接 觸測量方法，綜合利用進(jìn)口光纖陀螺、2D激光輪廓掃描傳感器、激光位移傳感器、伺服加速 度計(jì)等高精度傳感器，運(yùn)用激光、數(shù)字濾波和高速圖像處理技術(shù)等高新技術(shù)，完全消除了由 于車體自身復(fù)雜振動、車輛運(yùn)行速度和行駛方向的變化對檢測結(jié)果可能造成的畸變，輸出 真實(shí)的反映軌道自身的狀態(tài)。(2)本實(shí)用新型能對線路的彈性變形和永久變形的疊加狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)檢測；且能 對軌距、軌向、高低、水平(超高)、三角坑、車體垂直振動加速度、車體水平振動加速度、鋼 軌頂面磨耗、鋼軌側(cè)面磨耗和軌底坡等項(xiàng)目進(jìn)行檢測，檢測速度和精度均能夠滿足用戶的需求。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí) 施方式不僅限于此。[0013]實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型包括安裝在機(jī)車上的傳感器，該傳感器通過模擬信號處 理裝置與計(jì)算主機(jī)相連，所述計(jì)算主機(jī)還與編輯主機(jī)相連；所述傳感器與模擬信號處理裝 置均與電源裝置相連。上述傳感器檢測到的信號通過模擬信號處理裝置進(jìn)行處理后傳輸?shù)接?jì)算主機(jī)，同 時(shí)向計(jì)算主機(jī)輸入里程速度信號，通過將檢測到的信號與里程速度信號一起進(jìn)行計(jì)算，得 到需要檢測的數(shù)值，為地鐵線路建設(shè)、運(yùn)營期間線路驗(yàn)收、維護(hù)、保養(yǎng)提供依據(jù)；同時(shí)，計(jì)算 主機(jī)與編輯主機(jī)相連，工作人員可以通過編輯主機(jī)將計(jì)算主機(jī)計(jì)算出的數(shù)值進(jìn)行顯示和打 印，方便了工作人員的操作。本實(shí)用新型的檢測原理和檢測方法如下(1)左右鋼軌的縱向高低定義軌道高低不平順是指左右軌頂面縱向起伏變化。原理慣性基準(zhǔn)原理測量左右軌高低不平順的傳感器包括加速度傳感器和位移傳感器，且數(shù)目均為兩 個(gè)，呈左右對稱分布；加速度傳感器用于測量車體的慣性位移，位移傳感器用于檢測加速度 傳感器安裝測點(diǎn)的車體與軸箱的相對位移，據(jù)此計(jì)算軌頭表面相對于慣性空間的位移變化 進(jìn)行處理，即得到高低不平順數(shù)值。(2)橫向水平(超高)定義軌道同一橫斷面內(nèi)左右鋼軌頂面的高度差(在曲線上定義為超高)。原理慣性基準(zhǔn)原理水平定義為軌道同一橫斷面內(nèi)兩鋼軌頂面之高差，曲線上的水平不平順稱為超 高，在這里采用補(bǔ)償加速度系統(tǒng)(CAS)測量水平。利用CAS測量車體相對地垂線滾動角θ。， 利用位移傳感器測量車體與軌道相對滾動角θ。t (車體與輪軸間的相對夾角)，二者結(jié)合計(jì) 算出軌道傾角9t。CAS系統(tǒng)有六個(gè)傳感器，除了曲率測量中的搖頭速率陀螺GT Ψ。、光電編 碼器ETV。之外，還得使用傾角計(jì)IT來測量車體滾角低頻分量，同時(shí)使用側(cè)滾速率陀螺6ΤΦ。 來測量側(cè)滾角高頻分量。車體搖頭會對傾角計(jì)IT輸出產(chǎn)生附加影響，搖頭陀螺GTU/。為IT 提供補(bǔ)償信號，從而計(jì)算出相對地垂線滾動角θ 采用左右兩側(cè)位移傳感器計(jì)算出相對滾 動角θ 2，二者結(jié)合可以獲得軌道傾角θ。(3)軌距定義在軌道同一橫截面、鋼軌頂面以下16mm處、左右兩根鋼軌之間的最小內(nèi)側(cè) 距離相對于標(biāo)準(zhǔn)軌距值1435mm的偏差原理激光三角測距和圖像處理原理采用激光三角測距原理，利用2D激光輪廓傳感器對軌面和內(nèi)軌腰、軌底進(jìn)行掃 描，運(yùn)用高速圖像處理技術(shù)對輪廓曲線進(jìn)行提取和分析，確定軌距的變化，計(jì)算合成動態(tài)的 軌距值?？紤]到轉(zhuǎn)向架的垂向振動和側(cè)滾運(yùn)動對檢測結(jié)果的影響，系統(tǒng)在左右轉(zhuǎn)向架和軸 向間加裝輔助的激光位移傳感器，實(shí)時(shí)的對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行糾正和補(bǔ)償。這種軌距測量系統(tǒng)沒有任何移動部件，其安裝位置可以置于車體的一系減震彈簧 上，解決了安全問題，具有量程大、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)檢測速度精度 和可靠性。
4[0030](4)軌向定義軌向指鋼軌內(nèi)側(cè)面軌距點(diǎn)沿軌道縱向水平位置的變化原理慣性基準(zhǔn)原理軌向測量包括兩個(gè)部分一部分是安裝于檢測梁梁中央位置的加速度傳感器 ATYt,用于測量檢測梁中央位置的橫向慣性位移；另一部分是左右軌距測量裝置所測得的 左、右軌距分量LX和RX。將慣性位移和軌距結(jié)合可得到左(右)軌距點(diǎn)相對慣性空間的縱 向軌跡，即軌向LY、RY和Y。軌向加速度信號ATYt信號因軌道水平、離心加速度等因素的影 響，需使用曲率、水平測量中的相應(yīng)信號進(jìn)行補(bǔ)償修正。(5)鋼軌側(cè)磨、垂磨檢測原理激光輪廓測量和圖像處理原理定義垂直磨耗在鋼軌頂面寬1/3處的測量值。側(cè)面磨耗在鋼軌踏面(標(biāo)準(zhǔn)斷面)下16mm處的測量值運(yùn)用非接觸、數(shù)字化、光學(xué)圖像技術(shù)將軌距檢測系統(tǒng)中提取的軌頭輪廓圖形與標(biāo) 準(zhǔn)軌頭輪廓進(jìn)行對比，提取磨耗檢測點(diǎn)位置的變化值就是磨耗值。(6)曲率定義曲率測量定義為一定弦長的曲線軌道(如30M)對應(yīng)之園心角θ (度/30 米)。度數(shù)大、曲率大、半徑小。反之，度數(shù)小，曲率小，半徑大。原理搖頭速率陀螺自動補(bǔ)償原理軌檢車通過曲線時(shí)(直線亦如此)，測量車輛每通過30米后車體方向角的變化值， 同時(shí)測量車體相對兩轉(zhuǎn)向架中心連線轉(zhuǎn)角的變化值，即可計(jì)算出軌檢車通過30米曲線后 的相應(yīng)圓心角θ變化值。在處理GT V。所表示的空間域頻率信號時(shí)，其頻域特性是變化的。因此一階模擬 濾波器輸出信號經(jīng)采樣，進(jìn)入計(jì)算機(jī)還需要進(jìn)行數(shù)字濾波處理。數(shù)字濾波的作用，是對一階 模擬濾波器引起的頻率特性變化進(jìn)行校正，使得模擬濾波和數(shù)字濾波混合處理后，在設(shè)計(jì) 的通帶范圍內(nèi)，空間域幅值特性不受列車運(yùn)行速度的影響。搖頭速率陀螺產(chǎn)生的信號正比于軌檢車車體方向角變化的速率，該輸出信號經(jīng)過 一階模擬濾波器[頻率響應(yīng)為B (S)]處理后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)，再進(jìn)行數(shù)字處理。C (ζ)為一階數(shù) 字濾波器[頻率響應(yīng)為C(z)]，其輸出為單位采樣距離對應(yīng)車體方向角Δφ。/Δχ。由d” 屯計(jì)算出單位采樣距離相應(yīng)的車體與兩轉(zhuǎn)向架中心連線間相對夾角Δ Φε /ΔΧο結(jié)合算出 兩轉(zhuǎn)向架中心連線對應(yīng)于單位采樣距離的方向角。最后對其進(jìn)行低通濾波，最后獲得軌道 曲率。(7)三角坑(扭曲)定義三角坑反映了軌頂?shù)钠矫嫘?。若軌頂abed四點(diǎn)不在一個(gè)平面上，c點(diǎn)到abd 三點(diǎn)組成平面的垂直距離h為扭曲。原理由水平測量值計(jì)算三角坑使車輛產(chǎn)生三點(diǎn)支撐一點(diǎn)懸空，特別是當(dāng)列車從圓曲線向緩和曲線運(yùn)行 時(shí)，由于超高順坡不良引起的三角坑，易造成輪重減載，發(fā)生脫軌掉道事故。應(yīng)引起高度重 視和重點(diǎn)監(jiān)控三角坑計(jì)算公式為h= (a-b)-(c-d) = Ahl-Ah2[0050]其中Ahl為軌道斷面I-I的水平值。Ah2為軌道斷面II-II的水平值。h即為 基長L(斷面I-I與斷面II-II之間距)時(shí)兩軌道斷面的水平差。綜上可知，本實(shí)用新型能對線路的彈性變形和永久變形的疊加狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)檢 測；且能對軌距、軌向、高低、水平(超高)、三角坑、車體垂直振動加速度、車體水平振動加 速度、鋼軌頂面磨耗、鋼軌側(cè)面磨耗和軌底坡等項(xiàng)目進(jìn)行檢測，檢測速度和精度均能夠滿足 用戶的需求。如上所述，便可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求軌道檢測裝置，其特征在于，包括安裝在機(jī)車上的傳感器，所述傳感器通過模擬信號處理裝置與計(jì)算主機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道檢測裝置，其特征在于，所述計(jì)算主機(jī)與編輯主機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道檢測裝置，其特征在于，所述傳感器與模擬信號處理裝 置均與電源裝置相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道檢測裝置，其特征在于，所述傳感器包括加速度傳感器、 位移傳感器、搖頭速率陀螺、側(cè)滾速率陀螺、傾角儀和光電編碼器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種軌道檢測裝置。該軌道檢測裝置包括安裝在機(jī)車上的傳感器，所述傳感器通過模擬信號處理裝置與計(jì)算主機(jī)相連，計(jì)算主機(jī)與編輯主機(jī)相連。本實(shí)用新型是檢查線路病害、指導(dǎo)線路維修、保障行車安全的大型動態(tài)檢測設(shè)備，為地鐵線路建設(shè)、運(yùn)營期間線路驗(yàn)收、維護(hù)、保養(yǎng)提供依據(jù)，也是軌道現(xiàn)代化科學(xué)管理的重要手段。
文檔編號E01B35/02GK201746752SQ20102051105
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者陳唐龍 申請人:成都國鐵精工科技有限責(zé)任公司