定位式钢轨爬行检测仪及其检测方法与流程

本发明属于钢轨检测技术，具体涉及一种定位式钢轨爬行检测仪及其检测方法。

背景技术：

随着我国铁路交通事业的快速发展，在高速铁路线路里程不但增加，列车大提速的背景下，无缝钢轨随着使用年限的增加，有些路段铁轨会发生弯曲、下沉等形变，从而导致铁轨平直度等参数超过设计容许的参数误差，对列车运行会产生安全隐患。为了预防因线路老化、铁轨变形带来的安全问题，那么定期观测分析钢轨的纵向爬行位移，是搞好线路尤其是无缝线路技术管理的主要内容之一。

目前对于无缝钢轨爬行量位移测量手段主要采用以下办法：

1，弦线法：在无缝线路路基两侧埋设永久观测桩，在观测桩上标记一个固定点，在钢轨上同样标记一个基准点，在两个基准点之间拉一条水平线来测定钢轨的位移量。此种方法测量无缝线路钢轨的爬行位移虽然简单，但给测量工人造成了极大的安全隐患，而且需要三四个人配合。具体实施是确定好列车的运行时间间隙，横跨线路在上下行线路的两侧的观测桩基准点上由甲乙两人拉一条水平直线，由第三人在水平线和轨头之间测量读数记录。尤其是在线路转弯视角不佳的情况下，为保证安全，还需要一个人守望。由于是拉线测量，测量的精准度也很差，一般只能达到±5mm范围内，而且人工成本很高。

2，经纬仪测量法：由于目前铁路现有的固定观测桩根本不适合光学经纬仪观测，还需要另设永久观测点需要大量的人力财力。另外主要的一点，经纬检测仪成本昂贵，机构复杂，使用者需要一定的专业知识，使用不方便，因此对各工务段养路工来说，使用难度较大，而且每个班组配备一台经纬仪，购买直接成本也不太现实。

至于其他双频激光干涉仪测量和激光准直测量法虽然精度高，但是成本会比经纬仪更高，使用难度更大，因此都不适合广泛推广普及。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有钢轨爬行位移测量方式存在的精确度差、成本高的缺陷，提供一种新型的定位式钢轨爬行检测仪及其检测方法。

本发明采用如下技术方案实现：

定位式钢轨爬行检测仪，包括观测望远镜1、立杆组件2、定位罩3、固定座4和定位块5；

所述观测望远镜1通过固定座4固定在立杆组件2的顶部，所述立杆组件2的底部与定位罩3固定连接，并通过定位罩3固定在定位块5上；

所述定位块5固定在钢轨一侧的唯一位置，所述观测望远镜1在定位罩3和定位块5固定装配后，具有唯一的观测朝向。

进一步的，所述观测望远镜1与固定座4之间铰接连接，并在铰接处设置有用于调整观测望远镜1在观测朝向内的俯仰角度调节组件。

进一步的，所述俯仰角度调节组件包括第一调节齿轮41和第二调节齿轮42，所述第一调节齿轮41固定设置在观测望远镜1上，所述第二调节齿轮42固定套装在固定座4与观测望远镜1的铰接轴，并与第一调节齿轮41啮合。

进一步的，所述第二调节齿轮42与调倾角手轮43固定连接。

进一步的，所述立杆组件2包括套杆21、立杆22和锁紧螺母23，所述套杆21滑动套装在立杆22上，并且相互之间周向限位装配，所述套杆21和立杆22的两端分别与定位罩3和固定座4固定连接，所述套杆21上设有用于抱紧和松开立杆22的锁紧螺母23。

进一步的，所述定位块5为具有屋脊结构的方形块，所述定位罩3具有对应定位块外形结构的内腔，所述定位罩3和定位块5上设有位置相对应的销孔，通过销钉穿过定位罩3和定位块5上的销孔实现固定装配。

在本发明的定位式钢轨爬行检测仪中，所述观测望远镜1的观测朝向垂直于钢轨。

进一步的，所述观测望远镜1的目镜设有十字分划板。

本发明还公开了上述定位式钢轨爬行检测仪的检测方法，包括如下两个步骤：

1、首次定标，将检测仪的定位罩3固定在定位块5上，在观测望远镜的观测朝向内的钢轨上沿纵向贴放标尺101，通过观测望远镜1调节标尺的位置直至标尺上的参照刻度与观测望远镜1上的十字分划板中心线重合，在钢轨上对应标尺参照刻度的位置做初始标记；

2、检测钢轨的爬行量，将检测仪的定位罩3再次固定在定位块5上，将标尺101贴放在钢轨上，并且将标尺的参照刻度与钢轨上的初始标记对齐，然后通过观测望远镜1观察标尺，观测望远镜1上的十字分划板中心对齐标尺上的即时刻度与参照刻度之间的差值即为钢轨的爬行量。

进一步的，所述标尺采用磁性标尺，以标尺中心的0刻度作为参照刻度。

本发明具有如下有益效果：

1，操作简便。只需将观察仪置于固定位置的定位块上，插紧定位销即可观测；标尺为磁性标尺，放置于钢轨的轨腰上简单方便。使用完了标尺可以拿走，无需长期贴至于轨腰上

2，精确度高。传统的弦线法测量准确性受基桩高度，弦线粗线张紧状态及测量时风力的影响，而我们这次研发的新型钢轨延展定位观察仪采用望远镜的十字分划板，其受外部影响较小，因此提高了观测精度；由于采用望远镜的光学原理，并在望远镜目镜中安装了一块十字分划板，使用观测及读数方便，清晰，测尺的刻度误差只有±0.5mm，提高了测量精度；使用配套的定位套和定位块机械加工达到了一定精度，定位精准，有效的保证了整个仪器的测量精度

3，具有良好的社会经济效益且安全性强。主要体现在定位块埋设简单，也可利用现有的观测桩改造，固定块的设置成本较弦线法较少一半以上，操作员减少，只需一人即可测量，不需上道，能确保工作人员安全。

综上所述，本发明的定位式钢轨爬行检测仪可以取代传统的弦线观察法和光学经纬仪测量法，改进了观测手段，具有结构简单、成本较低、操作携带方便、测量精度高的优点，完全能满足当前铁路线路钢轨爬行量测量的使用需求，适合于养路工区工班使用，是目前观测无缝线路长轨爬行位移的比较理想的观测工具，可以在铁路工务部门进行广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的定位式钢轨爬行检测仪的整体结构示意图。

图2为实施例中的定位块结构示意图。

图3为实施例中的定位块的一种埋设固定示意图。

图4为实施例中的定位块的另一种埋设固定示意图。

图5为实施例中的定位式钢轨爬行检测仪的检测原理示意图。

图中标号：1-观测望远镜，11-目镜，12-调焦手轮，2-立杆组件，21-套杆，22-立杆，23-锁紧螺母，3-定位罩，31-第一销孔，4-固定座，41-第一调节齿轮，42-第二调节齿轮，43-调倾角手轮，5-定位块，51-第二销孔，6-铁板，7-钢筋，8-混凝土，9-废旧钢轨，100-待测钢轨，101-标尺。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的定位式钢轨爬行检测仪为本发明的优选方案，具体包括观测望远镜1、立杆组件2、定位罩3、固定座4和定位块5。观测望远镜1通过固定座4、立杆组件2与定位罩3固定连接，并通过定位罩3固定立在定位块5上，安装在钢轨一侧的固定位置，对钢轨进行对比观测来得到钢轨的爬行量。

具体的，本实施例中的观测望远镜1采用一台放大倍数为20x的单筒正像望远镜，观测距离1.5-25米，也就是观测者与铁轨之间的距离至少在1.5米以上，最大观测距离达到25米，有效避免了测量者因工作需要在线路上横穿和活动，最大限度的减少了安全隐患。

观测望远镜1安装在固定座4上，固定座4底部与立杆组件2顶端固定连接，立杆组件2的底端与定位罩3固定连接，定位罩3可以且只能从一个方向罩装在定位块5上，并且定位块5固定在钢轨一侧的唯一位置，这样就保证了通过定位罩3安装在定位块5上的观测望远镜1只朝向钢轨一侧进行观测，定位罩3和定位块5之间的装配关系限定了观测望远镜1不能够转动。

为了微调观测望远镜1使其能够准确观测到钢轨上，本实施例将观测望远镜1的机体与固定座4之间采用铰接连接，使得观测望远镜1在朝向钢轨观测的前提下，在观测朝向内进行上下摆动微调俯仰观测角度。在固定座4上设置与观测望远镜1铰接的铰接轴，铰接轴平行钢轨纵向，在观测望远镜1上固定设置第一调节齿轮41，铰接轴上固定套装第二调节齿轮42，相互啮合的第一调节齿轮41和第二调节齿轮42组成调整观测望远镜1摆动的俯仰角度调节组件，第二调节齿轮42与调倾角手轮43同轴连接，通过调倾角手轮43转动第二调节齿轮42，通过齿轮啮合驱动观测望远镜1相对固定座4进行摆动。

同时为了进一步增加观测望远镜1的观测高度，立杆组件2采用可以伸缩调节的多级伸缩杆件，包括套杆21、立杆22和锁紧螺母23，套杆21滑动套装在立杆22上，套杆21底端与定位罩3通过螺纹固定连接，立杆22的顶部则与固定座4通过螺纹固定连接。套杆21和立杆22之间通过非圆截面套装实现周向限位装配，这样套杆21和立杆22之间只能够轴向滑动伸缩调整观测望远镜1的观测高度，而不会因为相互之间的转动而导致观测望远镜1对钢轨的观测朝向发生变化。套杆21的顶端套装有用于抱紧和松开立杆22的锁紧螺母23，通过拧松和拧紧锁紧螺母23分别实现立杆组件2的伸缩调整和锁紧定位。

结合图2所示，本实施例中的定位块5为具有∧形屋脊结构的方形块，定位罩3则为具有对应定位块外形内腔的金属罩壳，能够贴合定位块5罩装而不会发生任何移动和转动，有效保证了观测望远镜1观测朝向的稳定性。在定位罩3的两个平行侧壁对应位置设有第一销孔31，在定位块5对应的位置设有贯穿的第二销孔51，定位罩3罩装在定位块51上后，第一销孔31与第二销孔51对齐，将与销孔截面相同的定位销同时穿插在第一销孔31和第二销孔51中，将定位罩3固定在定位块5上，实现观测望远镜1的定位安装。

结合图3和图4所示，定位块5采用金属定位块，可以通过以下两种方式埋设固定在钢轨一侧距离1.5米以上的安全距离。

如图3所示，通过钢筋混凝土埋设固定定位块5。先在钢轨一侧的路肩挖一个长宽200mm*200mm深500mm的基坑，裁一块120mm*100mm*10mm的铁板6，将定位块5及“l”钢筋7分别焊接固定在铁板6的两面，注意定位块5与钢轨之间的位置关系要保证观测望远镜1能够朝向钢轨进行观测，最后在基坑内灌入混凝土8即可。基坑内的混凝土8和钢筋7也可以预制后进行埋设。

如图4所示，通过废旧钢轨埋设固定定位块5。先在钢轨一侧的路肩挖一个基坑，将废旧钢轨9裁成500mm长，一端部焊上定位块5后插入基坑，插入时注意定位块5与钢轨之间的位置关系要保证观测望远镜1能够朝向钢轨进行观测，用混凝土或道渣夯实保持钢轨桩不变即可。

在实际应用中，最好将观测望远镜1的观测朝向直接垂直于钢轨设置。为了便于对观测过程中进行对比读数，本实施例中的观测望远镜1的目镜11设有十字分划板，观测望远镜1还具有调焦手轮12，用于调节观测钢轨的焦距，保证度数的准确性。

以下结合图5详细说明本实施例的定位式钢轨爬行检测仪对钢轨爬行量进行检测的步骤。

定位式钢轨爬行检测仪的技术参数如下：

1，观测望远镜1的放大倍率为正像20x；

2,定位块5与待测钢轨100的工作距离1.5米-20米均可；

3，观测望远镜1的分辨率为1mm；

4，立杆22的长度为1m，仪器高度可调节范围0.3m；

5，观测望远镜1的十字分划板上的精度为±1mm；

6，环境工作温度为-22℃-48℃。

采用长220mm的磁性标尺作为标尺101，能够磁吸固定在待测钢轨100轨腰上，标尺101的刻度尺寸200mm，中间为0刻度，沿着左右方向各有100mm分成100格的刻度线，用于测量钢轨实际变化量的多少。

首次定标，将检测仪的定位罩3固定在定位块5上，在观测望远镜的观测朝向内的待测钢轨100上沿纵向贴放标尺101，通过观测望远镜1调节标尺101的位置直至标尺上的0刻度与观测望远镜1上的十字分划板中心线重合，在待测钢轨100上对应标尺0刻度的位置做初始标记；

在钢轨的检测周期到后检测钢轨的爬行量，将检测仪的定位罩3再次固定在定位块5上，将标尺101贴放在钢轨上，并且将标尺101的0刻度与待测钢轨100上的初始标记对齐，然后通过观测望远镜1观察标尺101，观测望远镜1由于定位块5，其观测朝向固定不变，如果待测钢轨100发生爬行，则观测望远镜1上的十字分划板中心会与待测钢轨100一定后的位置对齐，此时通过观测望远镜1内部的十字分划板中心对齐标尺上的即时刻度与0刻度之间的差值即为钢轨的爬行量，可直接通过读取标尺上的刻度得出具体的爬行数据。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。