专利名称：一种动态检测铁路轨道左右钢轨轨向的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路轨道的检测装置，更具体的，涉及一种动态检测铁路轨道左右钢轨轨向的检测装置，能实时检测铁路轨道左右钢轨的轨向。
技术背景随着我国运输事业的不断发展，高速化、舒适化已经成了各个运输部门所追求的目标，铁路部门对此也采取了相应的措施。我国铁路干线已经大规模提速，还有多条客运专线正在修建，但对钢轨的不平顺性的检测仍很薄弱。随着我国干线铁路列车运行速度的不断提高，对轨道的不平顺性的检测也提出更高的要求。其表现在不仅对已经通车线路上的轨道不平顺性的检测提出了更高的要求，同时在正在建设中的线路的轨道不平顺性的检测也提出了更高的要求。其中轨向不平顺是一项重要的指标。轨向指的是轨道中线位置应与它的设计位置一致。但在机车车辆运行过程中，往往可使直线轨道不直，曲线轨道不圆顺。具体来说就是轨道中线的走向。轨道的平顺度，直接影响列车的安全平稳运行，特别是高速铁路行车，对轨道平顺性的敏感更加强列，要求也更高。列车高速行驶中，轨道微小的不平顺都会引起轮轨的强烈振动冲击，对轨道和列车形成巨大的破坏作用，轻则缩短轮轨的寿命，引起乘坐人员的不舒适感；重则增大列车脱轨系数，引起车辆产生振动和轮轨作用力，引发安全事故。轨向不平顺的检测是为了消除列车的蛇行摇晃，保证行车安全。因此必须对轨道的各种不平顺进行严格管理，及时进行检修，消除超限处所，使轨道经常保持在平顺和完整状态，以确保列车按规定的最高速度安全、平稳运行。一方面，在轨道变形早期阶段，进行轨道检测有助于制定合理的铁路维护时间表，避免危险状况的出现；另一方面，有效的轨道检测将为轨道从周期性检测向状态检修转变奠定基础，使有限的人力和仪器设备资源得到很好的利用，有效节约轨道维护成本。而目前轨道检测中左右钢轨的轨向的检测基本依靠人工手推车，耗费大量的人力物力，整个检测过程速度慢、耗时较长，并且由于测量中不可避免的引入了测量者的人为因素，直接影响了测量的精度和可靠性。
实用新型内容针对目前轨道检测中左右钢轨的高低的检测的整个检测过程速度慢、耗时较长，精度低的现状，为了克服现有技术的不足与缺陷，将铁路沿线上的轨道轨向不平顺与里程数对应，本实用新型提供一种智能化、易安装、通用性强的轨道轨向检测装置，该检测装置可实现在线实时地对左右钢轨的轨向进行检测，具有运行稳定、抗干扰能力强的特性，计算方便、精度高且耗时短，能满足高速电气化电路发展的需要。本实用新型提供一种动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向的检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号数据处理部分、供电设备，其特征在于，信号检测部分设置在转向架上，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的轨向不平顺的结果；信号检测部分与信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。进一步的，信号检测部分包括加速度检测装置、位移检测装置，分别获取有关车体横向的惯性 位移、左侧轨距和右侧轨距的信号。进一步的，所述加速度检测装置包括加速度传感器，所述位移检测装置包括激光2D轮廓传感器。进一步的，所述信号检测部分左右对称地设置在转向架上，其中所述加速度传感器设置在转向架的正中心，在转向架的左侧和右侧对称地设置两个激光2D轮廓传感器。进一步的，所述激光2D轮廓传感器的输出信号包括含有截面图形信息的数据信号。进一步的，所述加速度检测装置包括加速度传感器，所述位移检测装置包括图像传感器。进一步的，信号数据处理部分包括计算机，该计算机上安装有相关的软件程序，根据惯性位移、左侧轨距和右侧轨距的数据，通过计算机上的相关软件程序，计算左侧和右侧轨距点相对于惯性空间的纵向轨迹，从而计算得到轨迹数据。进一步的，信号数据处理部分对轨向的惯性位移信号还进行补偿修正。进一步的，所述供电设备为电源。本实用新型的有益效果是，可以在不改变原有车辆底部环境的情况下，安装该检测装置，并且在车辆运行过程中，通过计算机端进行程序解析，准确地计算出当前公里标对应的左右钢轨的轨向参数。
下面根据实施例与附图对本实用新型作进一步详细说明。图I是本实用新型中采用的轨向检测原理的示意图；图2是本实用新型中轨向检测信号的流程示意图；说明书附图中的附图标记所指代的技术特征分别为1、加速度计；2、左侧激光位移传感器；3、右侧激光位移传感器；4、转向架；5、左侧钢轨轨道；6、右侧的钢轨轨道。
具体实施方式
如图I至3所示，给出了本实用新型所述检测装置的一个具体实施例，该实施例中的检测装置包括信号检测部分、信号采集部分、信号数据处理部分、电源，其中，信号检测部分设置在机车的车体内以及车体下方的位置，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；信号采集部分采集信号检测部分输出的上述信号数据，对其进行转换、编码，并将其传送到数据处理部分；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的高低不平顺的结果；信号检测部分、信号采集部分与信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。参考图1，本实用新型中信号检测部分包括加速度计I、左侧激光2D轮廓传感器2、右侧激光2D轮廓传感器3，分别获取有关车体梁中央的横向惯性位移信号D、左侧轨距分量LX和右侧轨距分量RX。[0023]其中，加速度计设置在车体转向架的正中间位置；激光2D轮廓传感器包括左侧、右侧两个激光2D轮廓传感器，分别对称设置在车体转向架的左侧、右侧。左激光2D轮廓传感器I和右激光2D轮廓传感器2用于扫描钢轨的顶面图形，其输出信号为包含截面图形信息的数据信号。[0024]上述所有的传感器均由位于车体内的电源进行供电。加速度计I、左侧激光2D轮廓传感器I和右侧激光2D轮廓传感器2的输入端分别与电源的正、负极相连接，上述传感器加速度计、左侧激光2D轮廓传感器I和右侧激光2D轮廓传感器2的输出端与位于车内的处理设备直接相连。[0025]其中，加速度计是研究飞行器颤振和疲劳寿命的重要工具。加速度计由检测质量(也称敏感质量)、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。本实用新型中的加速度计可选用压电式加速度计、压阻式加速度计和电位器式加速度计等。其中，激光2D轮廓传感器可以快速测量整个剖面，而不是几个有限的测量点，能更全面、精确的反映轨道表面轮廓情况，尤其适合精度及速度要求都很高的在线测量系统。采用激光2D轮廓传感器主要优点如下能够实现快速、全面、高精度的测量，对轨道轮廓条件即时进行评估和诊断。另外，也可以采用其他的传感器来测量左侧轨距、右侧轨距，例如摄像机等图像传感器。图2中示出的是本实用新型中轨向检测信号的流程示意图。计算机将惯性位移D和左侧轨距LX、右侧轨距RX相结合可得到左(右)轨距点相对惯性空间的纵向轨迹，即轨向LY、RY和Y。另外，轨向加速度计所获取的横向惯性位移信号因轨道水平、离心加速度等因素的影响，需使用曲率、水平测量中的相应信号进行补偿修正。具体过程是加速度计所得到的惯性位移信号D经过解偏、修正(包括重力修正、离心力修正、滚动修正等)之后，与左侧轨距LX进行卷积运算得到左侧轨向数据YL，与右侧轨距LY进行卷积运算得到右侧轨向数据YR。本实用新型在不改变原有车辆底部环境的情况下，安装本检测装置，在车辆运行过程中，传感器对有效参数进行检测，经采集、转换后，传输到电脑端由软件程序解析，准确地计算出当前车体所经过的钢轨的轨向变化，以轨向空间曲线的形式记录。该装置智能化程度高、易安装、通用性强、运行稳定、抗干扰能力强、精度高且耗时短，可实现在线实时地对左右钢轨的高低不平顺情况进行检测，能满足高速电气化铁路发展的需要。上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，容易想到的变化或替换实施方式，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号数据处理部分、供电设备，其特征在于，信号检测部分设置在转向架上，对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的轨向不平顺的结果；信号检测部分、信号数据处理部分均连接供电设备并由其提供电力供应。
2.根据权利要求I所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，信号检测部分包括加速度检测装置、位移检测装置，分别获取有关车体的惯性位移、左侧轨距和右侧轨距的信号。
3.根据权利要求2所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，所述加速度检测装置包括加速度传感器，所述位移检测装置包括激光2D轮廓传感器。
4.根据权利要求3所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，所述信号检测部分左右对称地设置在转向架上，其中所述加速度传感器设置在转向架的正 中心，在转向架的左侧和右侧对称地设置两个激光2D轮廓传感器。
5.根据权利要求3或4所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，所述激光2D轮廓传感器的输出信号包括含有截面图形信息的数据信号。
6.根据权利要求2所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，所述加速度检测装置包括加速度传感器，所述位移检测装置包括图像传感器。
7.根据权利要求2所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，信号数据处理部分对轨向的惯性位移信号进行补偿修正。
8.根据权利要求I所述的动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，其特征在于，所述供电设备为电源。
专利摘要本实用新型提供一种动态检测铁路轨道左右钢轨的轨向检测装置，该检测装置包括信号检测部分、信号数据处理部分、供电设备，其特征在于，信号检测部分对车体的运动状态进行监测，并获取车体的运动过程中的信号数据；数据处理部分对上述信号数据进行解析、计算，从而最终计算得到钢轨的轨向不平顺的结果。该检测装置可以在不改变原有车辆底部环境的情况下，在车辆运行过程中，准确地计算出当前公里标对应的左右钢轨的轨向。
文档编号B61K9/00GK202368605SQ20112040032
公开日2012年8月8日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者齐清涛 申请人:北京鼎汉检测技术有限公司