一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车的制作方法

1.本实用新型涉及铁路道床无损检测技术领域，具体涉及一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车。


背景技术：

2.铁路道床作为轨枕、钢轨的直接支撑体，可将荷载扩散、减小并传递给基床，使列车重复荷载作用下保持安全行驶状态。因此，铁路道床的定期检测对列车运营安全起着至关重要的作用。传统靠肉眼观察或者钻探等低效率、有损的检测方法已经无法满足高速发展的铁路需求。探地雷达凭借快速、高效、高精度、连续以及无损等优点广泛应用于工程检测和铁路、道路病害检测中。
3.目前，铁路道床检测也常常应用探地雷达方法，但大多数还是采用人工拖拽天线的方式进行检测，其无论是在有砟轨道还是无砟轨道上，天线均会因轨枕或者道砟的凹凸不平产生颠簸抖动，导致探地雷达出现一系列的假异常信号，严重影响雷达图像的正确判读和解译。
4.此外，在铁路检测中存在天窗点，即要求我们在天窗开放区间点完成所有的检测任务，但目前，地面耦合的探地雷达道床病害检测还停留在单个天线和单一主频多次来回进行检测的阶段，经多次来回检测达到检测整个轨道道床状态，这对整个道床的检测效率和准确性均会受到影响，兼顾不了探测深度和探测精度而造成漏判和误判，且效率低，可能在天窗点结束还未完成所有的检测任务。
5.最后，随着铁路的高速发展，针对上道点和轨道车的严格控制，大体积的一体式探地雷达轨道车会受限使用，而且大部分的一体式轨道车设计复杂、体积较大，遇到紧急情况上下道不便捷，影响检测效率和人员、设备的安全。
6.综上所述，急需一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型目的在于提供一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车，旨在解决现有对道床病害的监测方式及设备存在漏判和误判，且效率低下、上下道不方便的问题，具体技术方案如下：
8.一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车，包括车架、活动卡扣、行走轮组和托盘，所述托盘设置于车架的下方且两者之间通过活动卡扣连接，所述托盘用于安装雷达天线，所述车架的下方还设有行走轮组；
9.所述车架包括横梁、纵梁和折叠机构，所述横梁在端部的两侧均铰接有纵梁，所述横梁与单个纵梁之间连接有折叠机构。
10.以上技术方案中优选的，所述折叠机构包括两件连杆，所述连杆包括第一端和第二端，两件连杆的第一端之间转动连接，两件连杆的第二端分别与横梁、纵梁铰接。
11.以上技术方案中优选的，所述横梁包括中部段和设置于中部段两端的外侧段，所述中部段的宽度大于外侧段的宽度，所述中部段与外侧段之间形成台阶，所述连杆铰接在外侧段上。
12.以上技术方案中优选的，所述车架还包括推杆，所述中部段的一侧设有耳板，所述推杆的一端与耳板连接，所述推杆的另一端设有手柄和显示终端。
13.以上技术方案中优选的，所述推杆上设有凹槽，所述耳板设置于凹槽中，所述推杆与耳板之间通过铰接销进行铰接，推杆与耳板之间的夹角通过锁定件进行固定。
14.以上技术方案中优选的，所述纵梁远离横梁的一端安装有行走轮组；所述行走轮组包括安装架和行走轮，所述行走轮通过转动轴设置于安装架上，所述安装架与纵梁的底面连接。
15.以上技术方案中优选的，所述行走轮的内侧设有防止脱轨的凸缘，所述行走轮为尼龙材料。
16.以上技术方案中优选的，其中一件行走轮组上设有编码器，所述编码器与行走轮的传动轴之间齿轮啮合，所述编码器与雷达天线之间连接。
17.以上技术方案中优选的，所述托盘上设有至少一台雷达天线，所述雷达天线通过绑定组件固定在托盘上。
18.以上技术方案中优选的，所述雷达天线为双频探地雷达天线。
19.应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：
20.本实用新型的探地雷达轨道车，能够便捷、高效、准确的对铁路道床状态进行检测，及时发现并圈定疑似问题的范围和埋深，保障整个铁路道床处于安全、稳定状态；实现了在行进过程中检测的稳定性和便捷性，并且一次覆盖完成对整个道床的检测，保证了检测结果的准确性和高效性。
21.本实用新型的探地雷达轨道车，托盘通过活动卡扣与车架进行连接，可以将雷达天线调整至最佳离地高度进行探测(活动卡扣的长度能调节)，有效减小探地雷达天线摆动，避免由待测面起伏造成探地雷达天线颠簸或撞击造成雷达图像的假异常信号，有效的保障检测图像的平稳性。
22.本实用新型的探地雷达轨道车，一次性可搭载多台探地雷达天线，并可根据探测需要搭载双频探地雷达天线，单次检测就可得到多条高、低频的探地雷达数据，节省了检测时间并提高了检测数据准确性。
23.本实用新型的探地雷达轨道车，其中纵梁可进行折叠，工作时展开与横梁垂直，车架呈工字型结构，非工作时折收与横梁平行，车架呈一字型结构，便于拆卸和安装，保证了其运输和检测上下道的便捷和安全。
24.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
25.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1是探地雷达轨道车的整体结构示意图；
27.图2是折叠机构、横梁和纵梁之间的连接示意图；
28.图3是含编码器的行走轮组的结构示意图；
29.图4是推杆与横梁之间的连接示意图；
30.图5是探底雷达轨道车的应用示意图；
31.其中，1、轨道，2、横梁，2.1、耳板，3、纵梁，4、活动卡扣，5、折叠机构，5.1、连杆，6、行走轮组，6.1、安装架，6.2、行走轮，7、托盘，8、雷达天线，9、绑定组件，10、传输线，11、推杆，11.1、手柄，12、显示终端，13、编码器，14、锁定件，15、铰接销。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述，并给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
34.实施例1：
35.参见图1-图5，一种铁路道床病害检测的探地雷达轨道车，包括车架、活动卡扣4、行走轮组6、托盘7、雷达天线8和显示终端12，所述托盘7设置于车架的下方且两者之间通过活动卡扣4连接，所述车架的下方还设有行走轮组6，所述行走轮组6用于实现轨道车沿着轨道1行走；所述雷达天线8设置于所述托盘7上，所述显示终端12设置于车架上且与雷达天线8之间进行信号传输，所述雷达天线与所述显示终端是通过蓝牙无线连接；所述雷达天线8用于对道床进行检测，所述显示终端12用于显示道床的检测结果(以图像形式显示检测区地下状态)。
36.参见图1和图2，所述车架包括横梁2、纵梁3和折叠机构5，所述横梁2在端部的两侧均铰接有纵梁3，具体地，所述横梁2在两个端部均铰接有纵梁，单个端部的两侧对称设置两件纵梁；所述横梁2与单个纵梁3之间连接有折叠机构5。
37.进一步地，所述折叠机构5包括两件连杆5.1，所述连杆5.1包括第一端和第二端，两件连杆5.1的第一端之间转动连接(优选通过关节轴承进行连接)，两件连杆5.1的第二端分别与横梁2、纵梁3铰接。
38.优选的，所述横梁2包括中部段和设置于中部段两端的外侧段，所述中部段的宽度大于外侧段的宽度，所述中部段与外侧段之间形成台阶，所述连杆5.1铰接在外侧段上；如此设置的好处在于，两件连杆5.1折叠后可以存放在台阶处，实现车架折叠后呈一字型，减小了轨道车体积，此时纵梁的长度方向和横梁的长度方向平行。
39.两件连杆5.1展开呈180
°
，两件连杆相互受力支撑，实现对横梁2和纵梁3之间进行固定和支撑，即横梁、纵梁和折叠机构形成稳定的三角形结构，使得车架为工字型的稳定状态，此时横梁的长度方向与纵梁的长度方向为垂直状态。本实施例中，横梁和纵梁之间的夹角可以在0
°
和90
°
之间进行切换，满足工作和运输等不同环境的要求。
40.参见图1和图4，所述车架还包括推杆11，所述中部段的一侧设有耳板2.1，所述推杆11的一端与耳板2.1连接，所述推杆11的另一端设有手柄11.1和显示终端12，具体地，所述显示终端通过安装框架设置于手柄上。
41.如图4所示，所述推杆11上设有凹槽，所述耳板设置于凹槽中，所述推杆和耳板之间通过铰接销15进行铰接，推杆11与耳板2.1之间的夹角通过锁定件14进行固定。
42.具体地，锁定件上设有外螺纹，所述推杆11上设有用于安装锁定件14的安装孔，所述耳板上呈圆弧形式布置多个螺纹孔，将锁定件14依次穿过安装孔和单个螺纹孔即可实现将推杆和耳板之间固定在不同的夹角处；在这种结构形式中，耳板上设置的也可以是通孔，那么锁定件可以是销轴之类的零件，锁定件穿过安装孔和通孔后其端部可以通过开口销进行固定；在这种结构形式中，推杆和耳板之间的夹角调节为定值，例如30
°
、45
°
、60
°
等，本领域人员可以根据实际情况设置耳板上螺纹孔或通孔的位置，以满足不同的角度需求。
43.除此之外，也可以是推杆上设有螺纹孔，锁定件上设置外螺纹，所述锁定件拧入螺纹孔中，其端部顶住耳板，实现推杆和耳板之间夹角固定；在这种结构形式中，推杆和耳板之间的夹角能无级调节，本实施例优选在30
°‑
60
°
进行调节。
44.本实施中设置推杆和耳板之间的夹角可调节的目的是为了适应不同检测人员的身高，方便推着轨道车行走。
45.参见图1和图3，所述纵梁3远离横梁2的一端安装有行走轮组6，本实施例中共有四件纵梁，对应的行走轮组6也有四件；所述行走轮组6包括安装架6.1和行走轮6.2，所述行走轮6.2通过转动轴设置于安装架6.1上，所述安装架6.1与纵梁3的底面连接(优选为通过螺栓连接)。
46.进一步地，其中一件行走轮组6上设有编码器13，所述编码器13与设置编码器的行走轮组中行走轮6.2的传动轴之间齿轮啮合，所述编码器13与雷达天线8之间进行信号传输，实现行走轮转动触发雷达天线工作，即方便检测者通过控制轨道车的运行来触发雷达天线距离传感器进行数据的采集和记录检测长度。
47.优选的，所述行走轮6.2的内侧设有防止脱轨的凸缘(即单边轮)，所述行走轮6.2为尼龙材料，使用尼龙材料是为了避免两轨道1间短路而造成铁路运行事故的发生。
48.优选的，所述托盘7上设有至少一台雷达天线8，所述雷达天线8通过绑定组件9固定在托盘7上。
49.所述托盘通过活动卡扣连接在车架的下方，通过活动卡扣可以调节托盘与地面之间的距离，从而将雷达天线调至最佳离地高度，有效避免雷达天线离地面太远导致的耦合效果不佳，避免雷达天线离地面太近碰撞道砟导致的颠簸假异常。经过实际使用，托盘使用活动卡扣连接在车架下方，在工作过程中托盘稳定无晃动，可以实现顺利的对道床进行探测，同时也可以实现托盘与车架的快速拆卸和连接；所述绑定组件包括绑带和卡扣，所述雷达天线通过纵向和横向设置的绑定组件进行固定，使其不出现摇摆现象。优选的，所述活动卡扣和绑定组件均为现有技术，可以直接购买现成的产品；例如可以为插扣和绑带的组合。
50.所述雷达天线8为屏蔽型探地雷达天线，优选为双频探地雷达天线，其主频为160mhz&670mhz，一次并行检测可兼顾探测深度和探测精度，完成对上道床和下道床基底的检测。
51.本实施例中，所述车架为尼龙材料，所述托盘为高强度的薄壁塑料，所述绑定组件
为非金属材料。
52.所述雷达天线包括蝶形偶极子天线、探地雷达主机和屏蔽材料。
53.所述蝶形偶极子天线是成对的，一个用来发射信号，另一个用来接收信号，其中双频探地雷达天线即在一个探地雷达天线里面有两对蝶形偶极子天线，即高频(小)天线和低频(大)天线；所述屏蔽材料用于屏蔽外界铁磁性、电性干扰，保证信号发射和接收数据的准确性。
54.所述探地雷达主机具有信号控制单元和处理单元，所述信号控制单元与所述编码器及所述蝶形偶极子天线连接；所述信号控制单元是通过所述编码器触发后，将命令发送给所述蝶形偶极子天线，从而来控制天线脉冲的发射和接收。
55.所述处理单元与所述的信号控制单元连接，用于处理接收的反射信号，包括数模转换处理、数据读取处理、数据存储和删除处理、采集示波处理等。所述处理单元把来自信号控制单元的数据转换成显示终端所需的图像信号，最终将图像显示在显示终端的屏幕上。
56.本实施例还提供了所述探地雷达轨道车的作业方法，具体如下：
57.将车架的纵梁3转动展开，此时车架呈工字型；在纵梁3的底面安装行走轮组6，并在其中一个行走轮组6上安装编码器13，使编码器13与安装编码器13的行走轮组6中的行走轮6.2同步转动；
58.将托盘7通过活动卡扣4与车架的纵梁3连接，将至少一台雷达天线8通过绑定组件9固定在托盘7上，将编码器13通过传输线10与雷达天线8连接；
59.将轨道车放置于轨道1上，并通过活动卡扣4调节托盘7与地面的距离，使雷达天线8处于最佳离地高度；
60.将推杆11与横梁2上的耳板2.1通过铰接销15进行铰接，将推杆与耳板之间的夹角调节至方便检测人员操作处；此时，整个轨道车装备完整；
61.开启雷达天线上的开关后，再将显示终端上的开关打开，进行雷达天线和显示终端的蓝牙无线连接；然后设置采集参数，包括雷达天线主频，采样频率，采样道间距和时间窗长度；将采集参数设置完保存后，通过推杆上的手柄推动轨道车沿着轨道运动正式进行检测；
62.实际检测中，编码器驱动使得信号控制单元控制雷达天线向地下发射电磁波信号，如图5所示，处理单元处理来自信号控制单元的反射信号，对信号进行数模转换处理、数据读取处理、数据存储和删除处理、采集示波处理等，最终以图像形式显示在显示终端上。
63.在检测过程中，如果遇到紧急情况需要下道避让，可做到立即暂停检测，保存好数据，记录暂停地点位置，将检测系统关闭，迅速拆解轨道车；避让后在此位置快速安装继续进行检测，而不影响检测数据的准确性和完整性。
64.检测结束后，一次性可得到多条探地雷达rd3/rd7格式数据，再用专业处理软件对多条数据进行三维立体成像处理，后期根据其时间深度切片、波形、相位和振幅判断整个道床检测面下方是否存在不密实或者油污等病害，并可对存在的病害进行三维立体显示。
65.本实施例的轨道车结构简单、体积小、易于操作，实现了行进过程中的检测稳定性，保证了铁路道床检测的全面性以及检测结果的准确性，提高检测效率的同时也保障了设备和工作人员的安全。
66.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。