地铁或城铁轨道检测车的全自动无人化收发系统的制作方法

本实用新型涉及一种轨道检测车的收发系统，特别涉及一种地铁或城铁轨道检测车的全自动无人化收发系统。

背景技术：

轨道检测是保障轨道交通安全运行的重要组成部分，由于轨道机车的运行密度大时间间隔短乘客密度大的特点所以轨道的磨损比较严重，长时间运行容易出现各种隐患，所以地铁和城铁轨道的检测也成为轨道交通运输安全环节的重中之重。

目前采用的检测方式是夜间结束运营后由检测人员推着检测车上轨道进行检测，仪器使用的还是比较老的模拟机，由检测人员根据实时报警情况进行现场判读。其缺点明显：1）能不能检测出缺陷与检测人员推检测车的姿势状态等经验有关，2）不能对检测数据进行对比，3）缺陷的判断与检测人员的经验有关，4）使用大量的检测人员。

北京2015年的地铁运行总里程666公里，到2020年将达到1036公里，每天夜间地铁停运用于检测的时间不足4小时，两人一台检测车，步行检测速度约3公里/小时，检测完所有轨道线路将需要大量的人员设备及时间。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种地铁或城铁轨道检测车的全自动无人化收发系统，能够在投放和回收轨道检测车和救援车方面实现自动化、无人化，提高轨道检测速度缩短检测循环周期。

本实用新型的技术方案是：

一种地铁或城铁轨道检测车的全自动无人化收发系统，包括：

全自动安全检测装置，设置在地铁或城铁站内，用于对检测车和救援车进行安全检查、对检测车和救援车的供电系统进行充电、耦合水补给；

全自动超声标定装置，设置在地铁或城铁站内，用于记录标定数据和校验数据，并根据标定数据和校验数据验证检测数据的有效性；

全自动投放和回收装置，设置在地铁或城铁站内，用于将轨道检测车和救援车顺序投放到被检测轨道上的释放位置，检测完毕后再将轨道检测车和救援车回收到存放位置；

全自动控制装置，设置在地铁或城铁站内，用于控制所述全自动安全检测装置、所述全自动超声标定装置以及所述全自动投放和回收装置的运行，接收轨道检测车发送的检测数据和位置数据并上传到总控制系统，并向检测车和救援车下发指令，指令可以是继续检测、返回、原地待命等信息接收检测车或救援车发送的故障信号，并发送到所在地铁或城铁站管理人员。

优选地，所述全自动安全检测装置包括一套智能化的多轴机器人，所述多轴机器人设有单个或多个工作头，当所述多轴机器人设有单个工作头时，至少包括三个多轴机器人，分别安装有安全检查工作头、充电工作头和耦合水补给工作头，当所述多轴机器人设有多个工作头时，至少包括安全检查工作头、充电工作头和耦合水补给工作头，各所述工作头能够依次或同时执行安全检查工作、充电工作和耦合水补给工作，属于对检测车和救援车的日常养护。

优选地，所述充电工作头设有UPS不间断供电装置，保证供电的可靠性，削弱异常断电对检测车和救援车造成的干扰。

优选地，所述全自动超声标定装置包括两条与轨道同规格的标定试块及其他辅助标定设备，对超声探头磨损情况进行评估并完成探头的校准工作。

优选地，所述全自动安全检测装置、所述全自动超声标定装置以及所述存放位置依次通过轨道连接，即检测车和救援车能够自动沿轨道移动或行驶移动到各相关装置的工作位置，不需要其他辅助移动设备且定位准确。

优选地，所述全自动投放和回收装置包括底座和与底座固定或转动连接的悬臂梁，所述悬臂梁设有滑移轨道和沿轨道移动并吊取检测车或救援车的滑移装置，所述释放位置和所述存放位置位于所述悬臂梁的工作范围之内。

这只是一种优选方案，当然还有其他能够将检测车和救援车从所述存放位置转移到所述释放位置的方案，例如直接在所述存放位置与所述释放位置之间设置固定的或活动的连接轨道。

优选地，所述检测车的存放位置和所述救援车的存放位置彼此隔开，这样就不需要有专门的设备对检测车和救援车进行区分和识别。

优选地，所述全自动投放和回收装置顺序执行吊取检测车、释放检测车、吊取救援车和释放救援车完成轨道检测车和救援车的释放，所述全自动控制装置发送指令控制先后释放的检测车和救援车完成自动对接。

优选地，所述全自动控制装置包括服务器和通讯系统。

优选地，所述服务器采用现有市场上的具有高性能处理能力的设备，所述通讯系统采用基于光纤传输的网络。

优选地，所述检测车包括设有行走机构的检测车体和安装在所述检测车体上的超声波检测系统、视频检测系统、轨道截面轮廓测量系统、通讯控制系统和供电系统，所述救援车至少包括设有行走机构的救援车体、安装在所述救援车体上的通讯控制系统和安装在所述救援车体上的供电系统；

所述行走机构包括驱动电机、电磁离合器、驱动轮和A-GPS定位装置，所述A-GPS定位装置用于实时记录所述检测车的位置，并将位置信号传入所述通讯控制系统；

所述超声波检测系统包括轮式探头、超声数据采集系统、超声数据本地存储分析系统和耦合水供水系统，所述超声数据采集系统的输入端和输出端分别连接所述轮式探头的输出端和所述超声数据本地存储分析系统的输入端，所述轮式探头包括滚轮和安装在所述滚轮上的探头靴，所述探头靴上设置有多个不同安装角度的探头晶片，所述轮式探头的滚轮同时作为所述检测车的一对行走轮，所述耦合水供水系统包括水箱、供水管路、水泵以及控制阀门，用于向探头提供超声探测的耦合水，所述水箱内和所述供水管路内设有水位传感器；

所述视频检测系统包括高清摄像头、视频数据采集系统和视频数据本地存储分析系统，所述视频数据采集系统的输入端和输出端分别连接所述高清摄像头的输出端和所述视频数据本地存储分析系统的输入端，所述高清摄像头设置在所述检测车前方且位于轨道正上方并向下倾斜一定角度；

所述轨道截面轮廓测量系统包括阵列激光器、激光数据采集系统和激光数据本地存储分析系统，所述激光数据采集系统的输入端和输出端分别连接所述阵列激光器的输出端和所述激光数据本地存储分析系统的输入端，所述阵列激光器设置在所述检测车前方且位于轨道正上方；

所述通讯控制系统，与安装在所述检测车体上的检测系统通讯连接，用于接收检测系统发送的相应检测信号，还可以用于控制所述检测系统的运行；与远程控制中心通讯连接，用于向远程控制中心发送数据，并接收远程控制中心发送的指令；

所述供电系统，包括一个或多个锂电池组，用于为所述检测车的各用电部分提供电力来源；

所述检测车和所述救援车通过快速对接与自动脱离装置连接，所述检测车和所述救援车通过快速对接与自动脱离装置连接，所述快速对接与自动脱离装置包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件包括用于连接检测车或救援车的连接端和用于相互对接的挂接端，所述第二连接件的挂接端设有伞状挂钩，所述第一连接件的挂接端设有若干与所述伞状挂钩配套的外挂钩，所述外挂钩与所述第一连接件的挂接端铰接并设有使其前端向内移动至与所述伞状挂钩挂接的挂接弹力机构，所述外挂钩的数量为多个，沿圆周分布，所述第一连接件设有使各所述外挂钩同时向外撑开的推动装置，所述推动装置位于所述第一连接件的轴向空腔，设有锥形件，所述锥形件与所述轴向空腔移动配合且小端向外，所述外挂钩上设有径向向内延伸的支撑杆，所述支撑杆穿过所述第一连接件上的径向支撑杆孔，外端外挂钩连接，里端延伸至所述轴向空腔内，所述外挂钩连接所述支撑杆的部位位于所述外挂钩铰接第一连接件的部位的前面，所述外挂钩的里端延伸至所述锥形件的小端的行程范围内，各所述外挂钩的支撑杆位于同一横截面上，所述锥形件设有用于带动其轴向移动的脱钩驱动机构，所述脱钩驱动机构为电动机或油气缸，所述电动机通过丝杠螺母传动机构与所述锥形件的外端连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型能够在投放和回收轨道检测车和救援车方面实现自动化和无人化，减少轨道检测所需的人力投入，提高轨道检测速度缩短检测循环周期；所述全自动安全检测装置、所述全自动超声标定装置以及所述存放位置依次通过轨道连接，检测车和救援车能够自动沿轨道移动到相应的位置，不需要其他辅助移动设备且定位准确。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型对接完成的检测车与救援车示意图；

图3是图2所示后视图；

图4是图2所示侧视图；

图5是本实用新型快速对接与自动脱离装置示意图；

图6是图4所示俯视示意图；

图7是图4所示剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1-图7所示，本实用新型涉及一种地铁或城铁轨道检测车的全自动无人化收发系统，包括：

全自动安全检测装置，设置在地铁或城铁站内，用于对检测车和救援车进行安全检查、对检测车和救援车的供电系统进行充电、耦合水补给；

全自动超声标定装置，设置在地铁或城铁站内，用于记录标定数据和校验数据，并根据标定数据和校验数据验证检测数据的有效性；

全自动投放和回收装置，设置在地铁或城铁站内，用于将轨道检测车和救援车顺序投放到被检测轨道上的释放位置，检测完毕后再将轨道检测车和救援车回收到存放位置；

全自动控制装置，设置在地铁或城铁站内，用于控制所述全自动安全检测装置、所述全自动超声标定装置以及所述全自动投放和回收装置的运行，接收轨道检测车发送的检测数据和位置数据并上传到总控制系统，并向检测车和救援车下发指令，指令可以是继续检测、返回、原地待命等信息接收检测车或救援车发送的故障信号，并发送到所在地铁或城铁站管理人员

所述全自动控制装置包括承载该系统控制软件的的服务器及通讯系统；所述服务器可以采用现有市场上的具有高性能处理能力的设备，所述该服务器具有能够存储大量数据的能力，所述服务器同时能够接收来自总控制系统的指令，所述系统采用基于光纤传输的网络，能够具有良好的通讯能力，全自动安全检测装置的检查及控制、全自动超声标定装置标定及控制、全自动投放和回收装置的控制均在所述全自动控制装置的控制下按照程序执行。

所述全自动安全检测装置包括在地铁或城铁站内的某个位置设置一套智能化的多轴机器人，用于检测轨道检测车的状态，补充耦合水，对检测车及救援车进行充电，与检测车进行数据传输以及与所述全自动控制装置进行数据传输。

所述安全检查完成后将在轨道检测前执行超声标定程序，所述轨道检测车和救援车完成安全检查程序后，所述全自动控制装置将向轨道检测车发送指令，轨道检测车在接收到指令后行进到指定位置进行超声标定，标定合格后，轨道检测车向所述全自动控制装置发送合格信号，如果标定没有通过，轨道检测车将退回到标定的起始位置重新标定直至标定合格。

所述全自动控制装置接收到标定合格可以进行下一个动作的信号，如果可以执行检测，所述全自动控制装置将向轨道检测车发送行走指令，轨道检测车在接收到指令后行走到所述存放位置。

所述全自动投放和回收装置将所述存放位置的检测车投放到待检轨道上，检测车将向前行走一小段距离等待救援车，救援车被投放到轨道上后，检测车向救援车行走与其对接，一起执行轨道检查工作。

本实用新型涉及的检测车和救援车，如图2-图7所示，所述检测车包括设有行走机构的检测车体和安装在检测车体上的超声波检测系统、视频检测系统、轨道截面轮廓测量系统、通讯控制系统和供电系统，还包括与所述检测车连接的救援车，所述救援车至少包括设有行走机构的救援车体、安装在所述救援车体上的通讯控制系统1和安装在所述救援车体上的供电系统，所述检测车和所述救援车通过快速对接与自动脱离装置11连接在一起，还包括轨道除尘装置10，所述轨道除尘装置10安装在所述检测车的前方。

如图3所示，检测车体/救援车体3承载所有的其它系统，所述行走机构的驱动轮8安装在所述检测车体/救援车体3上，优选前轮为所述超声波检测系统的轮式探头，负责轨道超声波无损探伤检测，后轮为驱动轮8，负责驱动所述检测车/救援车运动。

驱动电机7通过电磁离合器连接到所述驱动轮8上，当所述检测车/救援车处于轨道上并且无故障时，所述电磁离合器始终处于连接状态，所述驱动电机7带电，所述检测车/救援车能够稳定停止于任意坡度上的位置，当所述检测车发生故障时所述电磁离合器断开连接，由救援车提供动力。

所述检测车和所述救援车都自带动力，速度由所述通讯控制系统1统一控制，相互对接的所述检测车和所述救援车以相同的速度移动；所述水箱5能够自动供水，检测车处于非检测状态时停止供水，其供水通过水路设置的控制阀门控制，所述控制阀门优选电磁阀，检测时所述电磁阀打开，延迟3s后检测车开始行走进行检测记录数据，检测完毕后所述电磁阀关闭。

所述检测车回到站点进行水源补给时，所述水箱通过设置在内部的水位传感器发送的信号停止供水，当所述水箱内的水位传感器故障时，设置在供水管路内的水位传感器可以起到第二层保障，感应到有液体时停止供水；所述通讯控制系统1控制所述电机的启停和调速、所述电磁离合器的连接脱开、所述检测车和所述救援车的连接与自动脱离，以及通讯，实时向全自动控制装置发送本机位置状态等信息。

所述超声波检测系统、所述视频检测系统和所述轨道截面轮廓测量系统的数据采集系统4负责相关检测数据的采集及预处理，所述超声波检测系统、所述视频检测系统和所述轨道截面轮廓测量系统的本地存储分析系统2负责相关检测数据的分析，预警超过阀值的检测结果，其结果通过所述通讯控制系统1发送到全自动控制系统进行预警，信息包含但不限于：本次检测结果、检测速度、耦合状态、与上次检测的对比结果、所处轨道的位置。

所述锂电池组6能够提供系统所用的48VDC直流，使所述检测车/救援车能够连续匀速行走140公里，每次检测60公里，然后返回站点，或者检测100公里，然后到达最近的一个站点，可由全自动控制装置进行统一调度。

如图5-图7所示，所述快速对接与自动脱离装置11包括第一连接件21和第二连接件24，所述第一连接件21和所述第二连接件24设有用于外部装置（例如检测车或救援车）连接的连接端和用于相互对接的挂接端，所述第二连接件24的挂接端设有伞状挂钩25，所述伞状挂钩25整个周向上具有相同的结构，任何位置都可以实现准确挂接，省去了对接时的周向限位，所述第一连接件21的挂接端设有若干与所述伞状挂钩25配套的外挂钩23，所述外挂钩23与所述第一连接件21的挂接端铰接并设有使其前端向内移动至与所述伞状挂钩25挂接的挂接弹力机构，所述外挂钩23的数量为多个，沿圆周分布。

所述外挂钩23可以绕铰接位置22转动（前端向外或向内翻转），使所述外挂钩23向内侧收拢或外侧撑开，所述伞状挂钩25伸入所述外挂钩23内侧并在所述挂接弹力机构的作用下与所述外挂钩23实现对接，当所述伞状挂钩25沿轴向移动与所述外挂钩23对接时，所述外挂钩23向外侧撑开使所述伞状挂钩25能够自由穿过，当所述外挂钩23与所述伞状挂钩25对接完成之后，所述外挂钩23向内侧收拢实现锁紧，避免工作过程中意外脱离。

优选地，所述外挂钩23为前端呈挂钩状的长杆，所述外挂钩23与第一连接件21铰接的铰接位置22位于所述长杆的中部或未设挂钩的一端，当所述外挂钩的铰接位置22位于所述长杆的中部时，所述挂接弹力机构为设置在所述长杆未设挂钩一端的预压缩弹簧27，所述预压缩弹簧27的弹力方向与所述预压缩弹簧27在所述长杆上的接触点的运动方向一致，通过弹簧的弹力将所述外挂钩23的挂钩端压紧在所述伞状挂钩25上，当所述外挂钩的铰接位置22位于所述长杆未设挂钩的一端时，所述挂接弹力机构为设置在所述长杆的中部的预拉伸弹簧，所述预拉伸弹簧的弹力方向与所述预拉伸弹簧在所述长杆上的连接点的运动方向一致，通过弹簧的拉力将所述外挂钩的挂钩端压紧在所述伞状挂钩25上，结构简单便于控制且连接可靠。

优选地，所述第一连接件21设有容纳所述外挂钩的的铰接部位长条形凹槽26，形成对所述外挂钩23的限位，避免所述外挂钩23的左右摆动。

优选地，所述外挂钩23的数量为至少两个，优选为3个或4个，沿周向均匀布置。

优选地，所述第一连接件21设有使各所述外挂钩23同时向外撑开的推动装置。

优选地，所述推动装置位于所述第一连接件21的轴向空腔，设有锥形件29，所述锥形件29与所述轴向空腔移动配合且小端向外，所述外挂钩23上设有径向向内延伸的支撑杆28，所述支撑杆28穿过所述第一连接件21上的径向支撑杆孔，外端外挂钩23连接，里端延伸至所述轴向空腔内，所述外挂钩23连接所述支撑杆28的部位位于所述外挂钩铰接第一连接件的部位的前面，所述外挂钩23的里端延伸至所述锥形件的小端的行程范围内，各所述外挂钩23的支撑杆28位于同一横截面上，由此，在所述锥形件29向前移动的过程中，其锥形面与各所述支撑件的里端接触并向外推，进而带动各所述外挂钩23克服挂接弹簧机构的弹力同步向外翻转（前端向外翻转），使各外挂钩的前端挂钩脱离第二连接件的伞状挂钩25，实现两连接件之间的脱钩。

可以将所述锥形件29的截面设为带有棱角的多边形，所述空腔与所述锥形件29的最大截面轮廓一致，或者将所述锥形件29的截面设为圆形，所所述锥形件29的最大截面处设有若干条形的导向凸起或导向槽，所述空腔与所述锥形件29的最大截面轮廓一致并对应地设有导向槽或导向凸起，还可以采用其他类似的方式使所述锥形件29只能沿轴向运动而不能转动。

优选地，所述支撑杆孔为外大内小的阶梯通孔，相应的所述支撑28杆为外大内小的阶梯轴，当所述支撑杆28的轴肩接触到所述支撑杆孔的台肩之后就不能再继续向内侧移动，形成对所述支撑杆的限位。

优选地，所述锥形件29设有用于带动其轴向移动的脱钩驱动机构，所述脱钩驱动机构为电动机或油气缸（油缸或气缸），所述电动机31通过丝杠螺母传动机构与所述锥形件29的外端连接，例如，在所述电机31的输出端连接丝杠30，在所述锥形件29的中央设有连接所述丝杠30的螺纹孔，这种丝杠螺母的结构将所述电机轴的回转运动转换为所述锥形件28的轴向移动，还可以采用其他任何现有的能够实现所述锥形件29直线运动的结构，例如齿轮齿条、连杆滑块或采用液压缸等。

优选地，所述伞状挂钩25的凸面朝外，所述第一连接件21的挂接端的顶端设有对所述伞状挂钩25形成限位的限位孔，所述限位孔为与所述伞状挂钩25的凸面轮廓相贴合的锥形孔，当所述伞状挂钩25接触到所述锥形孔时应能保证所述伞状挂钩与所述外挂钩完成对接，所述伞状挂钩25的凸面中央设有导向段，所述限位孔的顶端设有与所述导向段相配合的导向孔，所述锥形孔与所述导向孔相配合形成对所述伞状挂钩的定心和导向作用，使所述第一连接件21与所述第二连接件24位于同一条轴线上，防止对接时的偏斜。

优选地，所述第一连接件21的连接端和所述第二连接件24的连接端设有连接法兰，方便加工和拆装。

优选地，所述第一连接件21的外轮廓为方形，所述第二连接件24的外轮廓为圆形，且所述第一连接件21和所述第二连接件24内部为中空结构。

当检测车与救援车从站点设置的轨道车收发装置释放到轨道上后，所述轨道车与所述救援车开始对接，需要脱离时，由所述第一连接件的电机推动内部楔形件通过所述支撑杆将所述外挂钩撑开，所述轨道车或救援车任意一个移动即可脱离，对接完成后根据远程控制中心的指令去检测点待命。

对检测车和救援车的投放及回收采用下列步骤：

（1）所述全自动控制装置在接收到总控制系统的检测指令后将轨道检测车和救援车通过自动化控制系统使其运动到超声标定装置位置；

（2）轨道检测车在超声标定装置上进行自动超声标定，标定通过后行走到存放位置；

（3）轨道检测车和救援车通过所述全自动投放和回收装置被投放到待检测的轨道上执行轨道检测任务；

（4）在完成检测后轨道检测车和救援车返回到初始位置，由所述全自动投放和回收装置将轨道检测车和救援车收回到所述存放位置；

（5）轨道检测车自所述存放位置运动到超声标定装置位置进行超声校准，校准通过后轨道检测车运行到所述全自动安全检测装置处；

（6）所述全自动安全检测装置对轨道检测车和救援车进行故障检查、磨损评估、充电及耦合水补充等。

所述全自动无人化地铁或城铁轨道检测车收发系统在轨道检测车安全检查的同时进行数据传输，将轨道检测车的检测数据上传至总控制系统中央数据处理处。

本实用新型结构简单、合理，利用现有轨道系统，在收发系统涉及的场地上设有轨道（可称为收发系统轨道），收发系统轨道依次经过全自动安全检测装置、全自动超声标定装置和全自动投放和回收装置所需的各车辆位置，收发涉及的车辆经过上述各装置的车辆位置，进行相应的安全检测、补水（需要时）、充电（需要时）和超声标定，通过投放和回收装置投放到需要检测的轨道系统中或者从所检测的轨道系统中回收，所述全自动安全检测装置、全自动超声标定装置和全自动投放和回收装置可以采用任意适宜的现有技术，通常可以软件的支持下进行各种检测、维护和标定等工作，可以设置全自动控制装置，利用现代通信或物联网技术，形成控制网络，在相关管理或控制软件的支持下对所述全自动安全检测装置、全自动超声标定装置和全自动投放和回收装置及车辆(检测车及其救援车)进行统一调度和控制，由此实现了全自动无人化的检测车及其救援车的收发。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。