隧道衬砌无损检测台车及其工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种隧道衬砌无损检测台车及其工作方法。台车包括机架、行走轮、拱形轨道和检测装置,行走轮安装在机架的底部,行走轮用于带动机架沿隧道的长度方向移动;拱形轨道固接在机架上;检测装置具有检测雷达,检测装置可移动地设置在拱形轨道上。本发明提供的检测台车减少人工操作，安全性提高，并且台车的运行比较稳定。
【专利说明】
隧道衬砌无损检测台车及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及隧道衬砌的无损检测工作领域，具体地说，主要涉及一种隧道衬砌无损检测台车及其工作方法。
【背景技术】
[0002]在隧道施工过程中，衬砌的无损检测工作已经纳入施工自检工作中。并且，根据后期隧道竣工验收工作要求，衬砌的无损检测标准在逐渐提高。如图1所示，隧道I包括拱形隧道主体2、隧道仰拱3、隧道仰拱填充(砼)4，仰拱填充4的两侧还具有水沟5及通信信号电缆槽6，其中，图1中的标号的虚线7是隧道主体2的中间的中心线。
[0003]现有的隧道施工阶段无损检测装置主要采用地质雷达进行检测，但是这种地质雷达检测时必须将天线紧贴在衬砌表面，同时，需要通过纵向、环向移动实现区域性隧道衬砌质量检测工作，这样才能保证拱形隧道检测的准确性。
[0004]在现有的检测装置中，基本采用高空作业车或者在施工机械上焊制简易支架，由检测人员站在操作框中手举雷达天线，并将其紧贴在衬砌表面以配合完成检测工作。通常，纵向检测线为5至7条不等。
[0005]以上两种操作平台均存在安全隐患，并且存在雷达天线检测速度和位置不稳定等问题。同时，这两种检测方式均要求操作人员长时间手举天线，这就会因操作人员的疲劳造成天线和衬砌表面的紧贴性产生波动或误差，进而对无损检测结果产生不良影响。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的问题你，本发明的主要目的是提供一种减少人工操作、安全性高、运行平缓稳定的。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供的隧道衬砌无损检测台车包括机架、行走轮、拱形轨道和检测装置，行走轮安装在机架的底部，行走轮用于带动机架沿隧道的长度方向移动；拱形轨道固接在机架上;检测装置具有检测雷达，检测装置可移动地设置在拱形轨道上。
[0008]由上述方案可见，减少人工操作，安全性提高，并且台车的运行比较稳定。
[0009]—个优选的方案是，机架具有主体机架和多个支架，支架的两端分别与主体支架和拱形轨道固定连接，多个支架沿拱形轨道均匀布置;机架上具有电机，电机通过链条传动带动行走轮运行。
[0010]进一步优选的方案是，行走轮具有两个并排设置的车轮，行走轮为两组以上;主体机架具有门形框架，第一组行走轮和第二组行走轮对称地布置在门形框架的两端下侧。
[0011 ] 一个优选的方案是，在靠近行走轮的位置，机架上设置有延伸架，延伸架的末端具有导向轮，导向轮的外侧用于与隧道的衬砌表面接触。
[0012]—个优选的方案是，检测装置具有伸缩件，伸缩件带动检测雷达靠近拱形轨道或者远离拱形轨道。
[0013]一个优选的方案是，检测装置具有移动单元，移动单元具有电机、移动齿轮和定位轮，定位轮设置在拱形轨道的内壁，移动齿轮设置在拱形轨道的外壁;拱形轨道为齿条拱形轨道，电机通过减速齿轮传动后带动移动齿轮沿拱形轨道移动。
[0014]进一步优选的方案是，机架上还设有电源和控制器，控制器分别控制连接行走轮的动力单元和检测装置。
[0015]进一步优选的方案是，检测装置具有安装机壳，检测雷达设置在安装机壳内；伸缩件具有丝杆和与丝杆配合的套筒，套筒固定在安装机壳的底壁上，安装机壳的底壁上具有穿线孔;电源与检测雷达通过第一连接线连接，控制器与检测雷达通过第二连接线连接，第一连接线和第二连接穿过穿线孔;安装机壳内具有缓冲板，缓冲板与底壁之间设有弹性件，检测雷达抵接在缓冲板上。
[0016]本发明提供的隧道衬砌无损检测台车检测隧道衬砌的工作方法:
台车包括机架、行走轮、拱形轨道和检测装置;行走轮安装在机架的底部，行走轮用于带动机架沿隧道的长度方向移动;拱形轨道，固接在机架上;检测装置，具有检测雷达，检测装置可移动地设置在拱形轨道上；
工作方法包括下面的步骤:
首先，把台车移动至隧道内的第一定点位置，台车的中线位置处于隧道的中线位置； 接着，把检测装置调整到拱形轨道的起始点；
接着，检测装置沿拱形轨道逐渐移动，同时，检测雷达检测隧道的衬砌的空隙并获取数据；
接着，检测装置移动至拱形轨道的终止点，从而完成第一定点的空隙检测；
接着，行走轮带动台车移动至隧道内的第二定点，并且台车在第二定点完成空隙检测； 最后，台车沿隧道的长度方向间隔性地移动，同时完成每一个定点的空隙检测。
[0017]—个优选的方案是，在靠近所述行走轮的位置，所述机架上设置有延伸架，所述延伸架的末端具有导向轮，当把所述台车移动至隧道内的第一定点位置的过程中，所述导向轮的外侧与所述隧道的衬砌表面接触。
【附图说明】
[0018]图1是现有的一种險道的不意图。
[0019]图2是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例在隧道应用时的正面示意图。
[0020]图3是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例在隧道应用时的侧面示意图。
[0021]图4是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例在隧道应用时的顶面示意图。
[0022]图5是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例的检测装置在拱形轨道上移动和检测隧道衬砌空隙的示意图。
[0023]图6是图5中移动单元的内部部件为可视状态时的示意图。
[0024]图7是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例的检测装置的分解示意图。
[0025]图8是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例的检测装置的安装框架的底壁示意图。
[0026]图9是本发明隧道衬砌无损检测台车实施例的检测装置的移动单元处于暴露状态时的示意图。
[0027]以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0028]如图2和图3所示，本实施例的隧道衬砌无损检测台车包括机架10、行走轮20、拱形轨道30和检测装置40。
[0029]拱形轨道30固接在机架10上，机架10具有主体机架和多个支架11，每一个支架11的两端分别与主体支架和拱形轨道30固定连接，且多个支架11沿拱形轨道30均匀布置。主体机架具有门形框架12和顶部框架13，门形框架12的内部可以作为车辆在隧道50内的行车区域，参见图2中虚线部分。机架1的制造材料可以由型钢材料或者其它金属材料制成。机架10上具有电机14，电机14通过链条15传动带动行走轮20转动。机架10上还设有电源和控制器17，控制器17分别控制连接行走轮20的动力单元(如电机)和检测装置40的工作。控制器17具体可以是单片机或者可编程逻辑控制器(PLC)。
[0030]行走轮20安装在机架10的底部，行走轮20用于带动机架10沿隧道50的长度方向移动。每一组行走轮20具有两个并排设置的车轮，且隧道衬砌无损检测台车共设有四组行走轮20，在其它实施方式中行走轮20也可以为三组、二组，其中，左侧两组行走轮和右侧两组行走轮20对称地布置在门形框架12的两端下侧，四组行走轮20对基架10起到很好得支撑和移动作用。在靠近行走轮20的位置，机架10上设置有延伸架18，延伸架18的末端具有导向轮19，导向轮19用于与隧道50的衬砌51表面接触。
[0031]如图4所示，本实施例的导向轮19为四个，其中，两个导向轮19布置在机架10靠近左侧的一端，另外两个导向轮19布置在机架10靠近右侧的一端。导向轮19具体可以是普通的轮子。左侧两个导向轮19用于与隧道50的衬砌51表面的左侧接触，同时，右侧两个导向轮19用于与隧道50的衬砌51表面的右侧接触，这样就可以保证机架10的中线位置与隧道50的中线位置始终保持重合，避免台车在沿隧道50的长度方向移动过程中台车的中线位置发生偏移。
[0032]如图5、图6所示，检测装置40具有安装机壳41、伸缩件42、缓冲板43、检测雷达44和移动单元45。
[0033]检测雷达44设置在安装机壳41内，具体地，安装机壳41内具有缓冲板43，缓冲板43与安装机壳41的底壁46之间设有弹性件47，检测雷达44抵接在缓冲板43上。当检测雷达44意外地抵触到隧道50的衬砌51表面时，弹性件47压缩变形后可以对检测雷达44起到缓冲保护作用，弹性件47具体可以弹簧，缓冲板43可以是硬质材料板或者弹性材料板。
[0034]伸缩件42可以带动检测雷达44靠近拱形轨道30或者远离拱形轨道30。具体地，如图7和图8所示，伸缩件42具有丝杆48和与丝杆配合的套筒49，三个套筒49固定在安装机壳41的底壁46的三个均匀布置的安装孔58上，安装机壳41的底壁46上具有穿线孔52。电源与检测雷达44通过第一连接线连接，控制器17与检测雷达44通过第二连接线连接，第一连接线和第二连接穿过穿线孔52，穿线孔52的设置解决了检测雷达44的布线问题，且结构紧凑、合理。
[0035]如图9所示，通过移动单元45的设置，检测装置40可移动地设置在拱形轨道30上。具体地，移动单元45具有电机53、移动齿轮54和定位轮55，定位轮55设置在拱形轨道30的内壁，移动齿轮54设置在拱形轨道30的外壁。拱形轨道30为齿条拱形轨道(外壁为齿条形)，电机53通过减速齿轮56传动后带动移动齿轮54沿拱形轨道30移动。定位轮55与移动齿轮54对拱形轨道30起到夹持的作用，从而使得检测装置40能够更好地固定在拱形轨道30上的某个位置，并且，定位轮55与拱形轨道30的内壁之间的接触力是可以调节的，如通过螺栓旋转的的方式调整它们两者之间的贴合程度。
[0036]本实施例的隧道衬砌无损检测台车检测隧道50的衬砌51的工作方法包括以下步骤。
[0037]首先，把台车移动至隧道50内的第一定点位置，台车的中线位置处于隧道50的中线位置。
[0038]接着，把检测装置40调整到拱形轨道30的起始点。
[0039]接着，启动电源后，检测装置40沿拱形轨道30逐渐移动(逆时针方向)，此时，检测雷达44检测隧道50的衬砌51的空隙并获取数据。
[0040]接着，检测装置40移动至拱形轨道30的终止点，从而完成第一定点的空隙检测。在完成第一定点的衬砌51的空隙检测后，检测装置40需要重新移动到拱形轨道30的起始点位置，然后再完成下一个定点的检测工作。但是，在其它实施方式中，也可以把拱形轨道30的终止点作为检测的起始点，相应地更改控制程序即可。
[0041]接着，行走轮20带动台车移动至隧道50内的第二定点，并且台车在第二定点完成空隙检测。
[0042]最后，台车沿隧道50的长度方向间隔性地移动，同时完成每一个定点的空隙检测。
[0043]虽然上面限定了顺序步骤，但是对于一些具体的步骤之间的顺序关系，本领域技术人员可以对它们进行适当的调整。
[0044]需要说明的是，本实施例的台车的拱形轨道30的形状设计需要根据具体应用的隧道的断面形状而确定。相应地，支架11的安装位置和长度选择会根据拱形轨道30的具体形状而相应调节。这样才能够保证台车在隧道50内的每一个定点位置测定时，检测雷达44与隧道50的衬砌51的表面的距离是固定的或者基本上是固定的。两个相邻的检测定点之间的距离一般是2米，根据具体的检测需要或者标准要求，两个定点之间的距离是可以进行调整的。
[0045]最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，诸如采用其它方式如轨道和滑轮的方式驱动检测装置沿拱形轨道移动的设计等也在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.隧道衬砌无损检测台车，其特征在于，包括: 机架； 行走轮，安装在所述机架的底部，所述行走轮用于带动所述机架沿隧道的长度方向移动； 拱形轨道，固接在所述机架上； 检测装置，所述检测装置上设置有检测雷达，且所述检测装置可移动地设置在所述拱形轨道上。2.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述机架具有主体机架和多个支架，所述支架的两端分别与所述主体支架和所述拱形轨道固定连接，多个所述支架沿所述拱形轨道均匀布置； 所述机架上具有电机，所述电机通过链条传动带动所述行走轮运行。3.根据权利要求2所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述行走轮具有两个并排设置的车轮，所述行走轮为两组以上； 所述主体机架具有门形框架，第一组所述行走轮和第二组所述行走轮对称地布置在所述门形框架的两端下侧。4.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 在靠近所述行走轮的位置，所述机架上设置有延伸架，所述延伸架的末端具有导向轮，所述导向轮的外侧与所述隧道的衬砌表面接触。5.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述检测装置具有伸缩件，所述伸缩件带动所述检测雷达靠近所述拱形轨道或者远离所述拱形轨道。6.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述检测装置具有移动单元，所述移动单元具有电机、移动齿轮和定位轮，所述定位轮设置在所述拱形轨道的内壁，所述移动齿轮设置在所述拱形轨道的外壁； 所述拱形轨道为齿条拱形轨道，所述电机通过减速齿轮传动后带动所述移动齿轮沿所述拱形轨道移动。7.根据权利要求5所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述机架上还设有电源和控制器，所述控制器分别控制连接所述行走轮的动力单元和所述检测装置的工作。8.根据权利要求7所述的隧道衬砌无损检测台车，其特征在于: 所述检测装置具有安装机壳，所述检测雷达设置在所述安装机壳内； 所述伸缩件具有丝杆和与所述丝杆配合的套筒，所述套筒固定在所述安装机壳的底壁上，所述安装机壳的底壁上具有穿线孔； 所述电源与所述检测雷达通过第一连接线连接，所述控制器与所述检测雷达通过第二连接线连接，所述第一连接线和所述第二连接穿过所述穿线孔； 所述安装机壳内具有缓冲板，所述缓冲板与所述底壁之间设有弹性件，所述检测雷达抵接在所述缓冲板上。9.隧道衬砌无损检测台车检测隧道衬砌的工作方法: 所述台车包括: 机架； 行走轮，安装在所述机架的底部，所述行走轮用于带动所述机架沿隧道的长度方向移动； 拱形轨道，固接在所述机架上； 检测装置，所述检测装置设置有检测雷达，所述检测装置可移动地设置在所述拱形轨道上； 所述工作方法包括下面的步骤: 把所述台车移动至隧道内的第一定点位置，所述台车的中线位置处于所述隧道的中线位置； 把所述检测装置调整到所述拱形轨道的起始点； 所述检测装置沿所述拱形轨道逐渐移动，且所述检测雷达检测所述隧道的衬砌的空隙并获取数据； 所述检测装置移动至所述拱形轨道的终止点，完成所述第一定点的空隙检测； 所述行走轮带动所述台车移动至所述隧道内的第二定点，并且所述台车在所述第二定点完成空隙检测； 所述台车沿所述隧道的长度方向间隔性地移动，同时完成每一个定点的空隙检测。10.根据权利要求9所述的隧道衬砌无损检测台车的工作方法，其特征在于: 在靠近所述行走轮的位置，所述机架上设置有延伸架，所述延伸架的末端具有导向轮，当把所述台车移动至隧道内的第一定点位置的过程中，所述导向轮的外侧与所述隧道的衬砌表面接触。
【文档编号】G01S13/88GK106054180SQ201610702310
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】杨新民
【申请人】中铁十九局集团第七工程有限公司