轨道车及隧道检测车的制作方法

本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及轨道车及隧道检测车。

背景技术：

目前在铁道和地铁等轨道交通建筑物检测中使用的各种类型的轨道车在轨道上的行驶轨迹都是蛇行轨迹。因此，在对位置精度要求高的检测场合，通常都采用停在轨道上处于静止状态下测量，然后移动到下一个测量点。由于轨道车在运动或移动后，轨道车以随机蛇行轨迹前进后其位置发生了横向的随机移动，很多基于精密位置的测量检测技术，需要重新测量轨道车或检测设备的位置。这样导致检测效率大幅度降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轨道车，其能避免轨道车在行进时出现蛇形运动，保证轨道车于垂直于前进方向上的方向能精确定位。

本发明的另一目的在于提供一种隧道检测车，其能够避免隧道检测车在行进时出现蛇形运动，保证隧道检测车于垂直于前进方向上的方向能精确定位。

本发明提供一种技术方案：

一种轨道车，所述轨道车用于滚动连接于轨道，所述轨道车包括车体和车轮，所述车轮转动连接于所述车体，并且所述车轮用于与所述轨道滚动连接。所述轨道车还包括两组横向定位轮组，每组所述横向定位轮组包括定位轮和回位轮，所述定位轮用于与轨道的同一侧滚动接触，所述回位轮相对于所述定位轮用于与所述轨道的另一侧滚动接触，所述定位轮固定连接于所述车体，所述回位轮弹性连接于所述车体，并且所述定位轮与所述回位轮之间的最小可调节距离小于所述轨道横向相对的两侧之间的距离。

进一步地，两个所述定位轮连线所在方向为第一方向，与所述第一方向垂直的方向为第二方向，所述回位轮于所述第一方向上与所述车体刚性连接，所述回位轮于所述第二方向上与所述车体弹性连接。

进一步地，所述轨道车还包括纵向距离定位装置和姿态检测记录装置，所述纵向距离定位装置和所述姿态检测记录装置均设置于所述车体上。

进一步地，两组所述横向定位轮组均连接于所述车体的同一侧的前部和后部，两组所述横向定位轮组连接于所述轨道车具有多个所述车轮的一侧。

进一步地，所述轨道车还包括推扫相机和图像处理模块，用于轨道与路基的成像，所述推扫相机和所述图像处理模块均固定连接于所述车体，并且所述推扫相机和所述图像处理模块电连接，所述车体上还设置有用于朝向成像区域的辅助光源。

进一步地，所述定位轮的截面呈v字形，与所述轨道内侧接触的为v字形的尖端。

进一步地，所述横向定位轮组中的所述定位轮为多个，并且多个所述定位轮通过刚性结构连接，多个所述定位轮用于沿轨向前后布置，多个所述定位轮的轮缘外公切线与轨道侧面始终平行，与所述轨道的侧面同时滚动接触，所述回位轮为多个。

进一步地，所述轨道车还包括轨距检测单元，所述轨距检测单元包括测距装置、轨距变化探测装置和计算控制装置，所述测距装置于所述轨距变化探测装置连接，所述测距装置用于测量轨距变化量，所述轨距变化探测装置用于探测并放大轨距变化量，所述计算控制装置与所述轨距变化探测装置电连接，并且所述的计算控制装置用于数据的采集与计算。

进一步地，所述测距装置为激光测距装置，所述轨距变化探测装置为一个杠杆结构，所述杠杆结构的一端设置有探测轮，所述探测轮始终滚动接触于远离所述横向定位轮组的轨道的内侧，所述杠杆结构的另一端设置有反光板，所述杠杆结构具有支点，所述支点固定连接于所述车体，所述杠杆结构能绕支点转动，所述激光测距装置固定连接于所述车体上，所述激光测距装置的测距激光束正对于所述反光板，所述反光板至所述支点的距离大于所述探测轮至所述支点的距离。

一种隧道检测车，所述轨道车包括车体和车轮，所述车轮转动连接于所述车体，并且所述车轮用于与所述轨道滚动连接。所述轨道车还包括两组横向定位轮组，每组所述横向定位轮组包括定位轮和回位轮，所述定位轮用于与轨道的同一侧滚动接触，所述回位轮相对于所述定位轮用于与所述轨道的另一侧滚动接触，所述定位轮固定连接于所述车体，所述回位轮弹性连接于所述车体，并且所述定位轮与所述回位轮之间的最小可调节距离小于所述轨道横向相对的两侧之间的距离。包括隧道检测设备和轨道车，所述隧道检测设备与所述轨道车连接。

相比现有技术，本发明提供的轨道车及隧道检测车的有益效果是：

本发明提供的轨道车通过设置于车体上的横向定位轮组能使得轨道车在轨道上行驶时不出现蛇形运动。其中，横向定位轮组中的定位轮与轨道的一侧滚动接触，并且定位轮采用与车体固定连接的方式，另外，横向定位轮组中的回位轮相对于定位轮与轨道的另一侧滚动接触，并且回位轮采用与车体弹性连接的方式，通过回位轮提供的弹性力使得定位轮始终贴合于轨道的一侧，即使得轨道车始终沿直线运动，避免了轨道车的蛇形运动。

另外，基于一个没有横向随机移位的轨道车与设置了精密距离定位与姿态测量的轨道车平台，可以保证隧道检测装置在连续运动中的准确定位而不需要每到达一个新的检测点都要重新定位。

本发明的轨道车沿轨直线匀速运动时，使用推扫相机所得到的图像没有原有技术轨道车上相机跟随车体蛇行带来的图像扭曲变形，有利于基于图像对轨道和路基病害的正确分析，并且减少了图像处理的时间。

本发明的轨道车沿轨直线运动时，基于测距装置与车体的刚性结构关系，以及定位轮与车体的刚性结构，测距装置始终与定位轮一侧的轨道内侧位置相对应，杠杆放大结构中的支点与车体也是刚性结构关系，杠杆一端与另一条轨道内侧接触的探测轮会随着轨距变化而绕支点运动，并且这种运动代表的轨距变化通过杠杆放大使反光板具有更大的位移，测距装置检测到与反光板之间的距离变化就是放大了的轨距变化，通过比例换算得到的实际长度加上基数就是轨距，这种方案其优点一是可以使用较低精度的测距装置获得较高精度的轨距，其二是可以连续测量轨距并且具有更高的检测效率。

具有平面准确定位和姿态量测功能的轨道车，可以为其它需要沿轨道作业而且必须准确定位的工作提供设备平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的轨道车第一视角的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的轨道车第二视角的结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的轨道车第三视角的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的轨距检测单元的结构示意图。

图标：10-轨道车；100-车体；200-车轮；210-第二旋转轴；220-踏面；300-横向定位轮组；310-定位轮；311-第一旋转轴；320-回位轮；400-轨距检测单元；410-激光测距装置；421-反光板；422-杠杆结构；423-支点；424-探测轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种轨道车10，其能够避免轨道车10在行进时出现蛇形运动，保证轨道车10于垂直于前进方向上的方向能精确定位。

请参阅图2，其中，轨道车10用于滚动连接于轨道(图未标)。轨道车10包括车体100、车轮200和横向定位轮组300，车轮200滚动连接于车体100，并且车轮200用于与轨道连接。横向定位轮组300连接于车体100，并且横向定位轮组300用于与轨道滚动接触，其能使轨道车10在行进时避免轨道车10出现蛇形运动的情况，能保证轨道车10不产生横向的偏差。

需要说明的是，在本实施例中，当轨道车10与轨道上行进时，垂直于行进方向的方向为横向。本实施例提供的轨道车10能消除轨道车10行进时产生的蛇形运动，保证轨道车10不与轨道产生横向相对位置变化。

其中，在本实施例中，轨道车10包括两组横向定位轮组300，两组横向定位轮组300分别连接于轨道车10的同一侧，以使两组横向定位轮组300能同时连接于同一条轨道，保证轨道车10不出现蛇形运动的情况。

基于所述的轨道车10垂直轨道方向的精确定位，结合轨道向的精确定位和两个方向的精确倾角角度值为沿轨道进行精密测量和检测的仪器提供了一个精密移动平台。轨道车10上还设置有纵向距离定位装置(图未示)和姿态检测记录装置(图未示)，纵向距离定位装置和姿态检测记录装置均设置在车体100上。其中，纵向距离定位装置用于保证轨道车10在相对于横向的纵向上保证轨道车的位置的绝对定位与相对定位。姿态检测记录装置用于检测在轨道车10运行时轨道车10的三维姿态角。

基于所述轨道车10动态运动下没有蛇行横向误差，安装了沿轨道方向的推扫相机(图未示)，用于成像检测轨道几何形态和轨道板的破损。其中，轨道车10还包括推扫相机、推扫相机控制模块和图像处理模块(图未示)，推扫相机固定连接于车体，并且推扫相机和图像处理模块、推扫相机控制模块电连接。推扫相机的镜头用于朝向轨道和轨道板，并且车体100上还设置有用于朝向轨道成像区域的辅助光源(图未示)。推扫相机控制模块控制辅助光源将成像目标区照亮，控制轨道车匀速运动下推扫相机以恰当的匹配帧率持续地采集轨道和轨道板的图像信息，并将图像信息发送至图像处理模块，通过图像处理模块处理图像信息以图像形式呈现。

横向定位轮组300包括定位轮310和回位轮320。在同一个轨道车10中，两个定位轮310用于与轨道的同一侧滚动连接，两个回位轮320则相对于两个定位轮310用于与轨道的另一侧滚动接触。其中，定位轮310固定连接于车体100，回位轮320弹性连接于车体100，并且定位轮310与回位轮320之间的距离小于或等于轨道横向相对的两侧之间的距离，即定位轮310与回位轮320之间的距离与轨道横向相对的两侧之间的距离相适配。在本实施例中，定位轮310和回位轮320均为单轮，即同一组横向定位轮组300中包括一个定位轮310和一个回位轮320。应当理解，在其他实施例中，同一组横向定位轮组300中的定位轮310也可以是多个，多个定位轮310的轮缘的外公切线与轨道侧面始终平行，并与轨道同时接触，并且其中每两个相邻的定位轮310之间的距离应大于轨道的接缝的宽度。另外，在其他实施例中，同一组横向定位轮组300中也可以包括多个回位轮320，多个回位轮320同时向定位轮310提供弹力，使得定位轮310与轨道一侧保持接触。

需要说明的是，上述轨道的横向相对的两侧的距离指的是一条轨道横向上相对的两个侧面之间的距离。

在本实施例中，两个横向定位轮组300用于与同一条轨道相连，即使得两个定位轮310和两个回位轮320夹持于同一条轨道，使得定位轮310能通过回位轮320的弹性力使得定位轮310能始终贴合轨道的侧面，保证轨道车10沿直线行驶，避免出现蛇形运动的情况。

进一步地，同一个轨道车10中，两个回位轮320的连线所在方向为第一方向，同一组横向定位轮组300中的定位轮310和回位轮320连线所在方向为第二方向。其中，回位轮320转动轴与车体100铰接，回位轮320于第一方向上与车体100刚性连接，回位轮320于第二方向上与车体100弹性连接。即，回位轮320能沿第二方向上产生弹性形变，使得回位轮320选择性地远离定位轮310或者靠近定位轮310。

在本实施例中，由于定位轮310与回位轮320之间的距离小于轨道横向上相对两侧的距离，使得横向定位轮组300连接于轨道时能使回位轮320远离定位轮310偏移一定距离，即使得回位轮320具有朝向定位轮310运动的趋势，使得定位轮310和回位轮320夹持轨道，保证定位轮310始终与轨道滚动接触，保证轨道车10在行进时不产生蛇形运动。

定位轮310相对于轨道的轨平面之下的高度可以进行调节，定位轮310与轨道的接触点可以是任意指定位置。

需要说明的是，上述所提到的第一方向为轨道延伸的方向，即轨道车10连接于轨道时的行进方向。第二方向即为上述所提到的垂直于行进方向的轨道的横向。

另外，定位轮310具有第一旋转轴311，并且定位轮310能绕第一旋转轴311旋转，以能滚动连接与轨道。车轮200具有第二旋转轴210，并且车轮200能绕第二旋转轴210旋转，以能与轨道滚动连接。其中，第一旋转轴311垂直于第二旋转轴210，即使得定位轮310与车轮200在相互不产生干扰的情况下各自完成各自的工作。并且，能使得定位轮310位于横向的平面，使得定位轮310产生的横向定位效果更好。

进一步地，定位轮310的厚度由定位轮310的外缘至定位轮310的轴心逐渐增大。在本实施例中，定位轮310从轮缘到轮轴中心的剖面为“v”字形，即定位轮310经过第一旋转轴311并位于第一旋转轴311其中一侧的截面为“v”字形。回位轮320的厚度由回位轮320的外缘至回位轮320的轴心逐渐增大，在本实施例中，回位轮320的断面为“v”字形，即回位轮320经过轴线的截面并位于轴线的其中一侧的截面为“v”字形。以确保轨道侧面有油污和泥土的时候，横向定位轮组300中的定位轮310依然与轨道的侧平面紧密接触。应当理解，在其他实施例中，回位轮320也可以是其他形状的，例如柱形等。

在本实施例中，两组横向定位轮组300分别连接于车体100一侧的前部和后部，以使得两组横向定位轮组300之间的距离足够的长，以保持轨道车10行驶方向性。

另外，在本实施例中，两组横向定位轮组300可以根据轨道车10的车轮200的数量相应的安装。

其中，车轮200的数量为大于2的偶数时，两组横向定位轮组300连接于轨道车10的左侧或者右侧。即两组横向定位轮组300只能同时安装于轨道车10的同一侧，以保证两组横向定位轮组300能同时与同一边轨道滚动接触，保证轨道车10不会出现蛇形运动的情况。

在本实施例中，如图3，车轮200的数量为4个，两组横向定位轮组300连接于轨道车10的左侧，当然，两组横向定位轮组300也可以连接于轨道车10的右侧。

另外，车轮200为两个时，两组横向定位轮组300连接于车体100上安装车轮200的一侧。

车轮200的数量为奇数时，两组横向定位轮组300连接于车体100安装较多车轮200的一侧。其中，采用奇数数量的车轮200的轨道车10大多为三个车轮200，此时两组横向定位轮组300则安装于车体100上安装两个车轮200的一侧。

基于所述轨道车10动态运动下的精确定位和与单侧轨道相对位置不变，轨道车10安装了具有放大轨距变化的轨距检测单元400。请参阅图4，轨道车10还包括轨距检测单元400和放大机构，轨距检测单元400用于检测轨距，放大机构用于放大轨距的变化量。当轨道车10在轨道上行进时，通过轨距检测单元400检测轨道当前的轨距，当轨道车10前行，轨距发生改变，由于该改变的量值比较微小，所以通过放大机构将微小的变化放大以提高检测精度，即使采用精度不高的仪器也能测得较高的精度。

轨距检测单元400包括测距装置(图未标)、轨距变化探测装置(图未标)和计算控制装置(图未示)。测距装置和轨距变化探测装置连接，其中，测距装置用于测量轨距变化量，轨距变化探测装置用于探测并放大轨距变化量。另外，计算控制装置与轨距变化探测装置电连接，并且计算控制装置用于数据的采集与计算。通过测距装置测量轨距变化量，并通过轨距变化探测装置将测得的轨距变化量放大，以便于提高轨距变化量的测量精度，使得采用精度不高的仪器也能测得精度较高的值。

进一步地，测距装置为激光测距装置410，轨迹变化探测装置为一个杠杆结构422，杠杆结构422的一端设置有探测轮424，探测轮424始终滚动接触于远离横向定位轮组300的轨道的内侧，杠杆结构422的另一端设置有反光板421，另外，杠杆结构422具有支点423，支点423固定连接于车体100，并且杠杆结构422能绕支点423转动。激光测距装置410的测距激光束(图未标)正对于反光板421。另外，在本实施例中，反光板421至支点423的距离大于探测轮424至支点423的距离。

另外，在本实施例中，探测轮424与轨道内侧的接触点在垂直于轨道平面的方向上可以进行调整，以调整到轨平面下指定的位置以便于定位轮310在进行高度调节时能同时对探测轮424进行高度调节，以使探测轮424与定位轮310高度相对应。并且探测轮424的截面形状与定位轮310的截面形状相同，以使探测轮424在移动时遇到泥土或油污等附着物时也能抵触于轨道的内侧。

激光测距装置410可以采用激光位移传感器等精确度较高的仪器。

另外，请继续参阅图1，车轮200具有踏面220，踏面220为平面，以使车轮200不会像锥形或者曲面踏面220那样因为与钢轨接触点不同而周长变化，本实施例提供的车轮200采用平面的踏面220使得车轮200的轨迹是否为蛇形均能保证车轮200转过的周长为常数。保证基于车轮200转动角度和车轮200周长计算距离时，具有精确的值。即能通过精确的转动角度和精确的轮周长计算处精确的行走距离值。

另外，需要说明的是，轨道车10没有安装横向定位轮组300的另一侧的车轮200不能有与横向定位轮组300相冲突的横向约束结构，以保证横向定位轮组300能顺利的工作。

本实施例提供的轨道车10通过设置于车体100上的横向定位轮组300能使得轨道车10在轨道上行驶时不出现蛇形运动。其中，横向定位轮组300中的定位轮310与轨道的一侧滚动接触，并且定位轮310采用与车体100固定连接的方式，另外，横向定位轮组300中的回位轮320相对于定位轮310与轨道的另一侧滚动接触，并且回位轮320采用与车体100弹性连接的方式，通过回位轮320提供的弹性力使得定位轮310始终贴合于轨道的一侧，即使得轨道车10始终沿直线运动，避免了轨道车10的蛇形运动。

第二实施例

本实施提供了一种隧道检测车(图未示)，其中，隧道检测车包括光栅编码器(图未示)和多个第一实施例中提供的轨道车10，多个轨道车10串珠式连接，光栅编码器集成于车轮200上。隧道检测车能够避免隧道检测车在行进时出现蛇形运动，保证隧道检测车于垂直于前进方向上的方向能精确定位。

隧道检测车在隧道内行进过程中，通过安装在隧道检测车上的检测装置获取隧道内的图像信息。通过车轮200周长和转过的角度相乘可以获得轨道车10走行的精确距离值，本发明提供的隧道检测车使用的车轮200的踏面220为平面，车轮200周长不会像锥形踏面220或曲面踏面220那样因为与轨道接触点不同而周长变化，因为踏面220为平面的车轮200，不论其轨迹蛇行与否均能保证车轮200转过的周长为常数。即只要保证车轮200转动角度即可以获得一个相对精确的行走距离值。

另外，隧道检测车由于横向定位轮组300的存在，在行进中和行进停止时与轨道横向的相对位置具有不变性，降低在后期的隧道图像和隧道断面数据处理中数据的误差。

在本实施例中，隧道检测车还包括姿态传感器(图未示)、成像检测单元(图未示)和测距单元(图未示)，其中，姿态传感器、成像检测单元和测距单元均设置于车体100上。

应当理解，在其他实施中，轨道车10还能用于需要在轨道上准确定位的其它设备平台。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。