一种模块化轨道几何状态测量装置的制作方法

本实用新型属于轨道检测技术领域，具体涉及一种模块化轨道几何状态测量装置。

背景技术：

高速铁路，简称高铁，通常是指新建设计开行客货250公里/小时及以上动车组列车行驶的客运专线铁路，其往往具有行车速度高、安全性高、舒适性好等优点。随着我国高铁技术的迅速发展和人们出行需求的不断提高，高铁的建设与运营已经越来越广泛。

在高铁的运行过程中，运行轨道的平顺性十分重要，其直接影响着高铁的运行速度、安全性和舒适性，因而高铁轨道在设计与建设时，往往需要对其平顺性指标和空间位置进行检测，保证两者符合设计要求。通常情况下，轨道平顺性的主要技术指标包括轨距、超高(水平)、轨向、高低、正矢、扭曲(三角坑)等相对平顺性指标，以及轨道平面、高程与设计值间偏差的绝对平顺性指标，且轨道平顺性指标的检测通常通过轨道几何状态测量仪(简称“轨检小车”)来测量、分析、计算得到。

目前，国内应用的轨道几何状态测量仪大多通过国外进口，其不仅价格高，可维护性差，而且寿命较短(通常在4年左右)，维修与维护不便，造成了高铁轨道建设成本的增加，降低了高铁应用的经济性；通过多年的研究、应用与改进，国产的轨道几何状态测量仪技术已经越来越成熟，已经取得了不小的研究及应用成果，例如专利申请CN201310603751公开的一种新型高铁轨道测量仪的机械结构，其包括横梁、纵梁、高低光纤陀螺仪机构、位移传感器、倾角传感器机构、连接块、支撑架、显示屏、控制器、连接线、走轮、手柄、电池盒、编码器和轨向光纤陀螺仪机构，通过横梁和纵梁的固定连接以及横纵梁下方走轮的走行，可完成轨道测量仪在轨道上的走行，再由各传感器采集相关信号数据，一定程度上测量得到轨道的几何状态数据；但是，上述机械机构中的高低光纤陀螺仪机构、位移传感器、倾角传感器机构和电池盒等部件均暴露在装置外，缺乏相应的保护措施，加之轨道几何状态测量仪往往需要在户外相对恶劣的环境中应用，因此其部件极易损坏，导致测量精度的降低和应用成本的增加，且部件的更换、维修较为复杂，一定程度上限制了轨道几何状态测量的效率、精度和成本，无法充分满足测量装置的稳定性，具有一定的应用局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种模块化轨道几何状态测量装置，其通过设置呈“T型”的主车架，在其底部设置对应的行走轮，由其对应抵接轨道两钢轨的上端面并完成在轨道上的稳定走行，且在主车架内对应设置模块化形式的传感器组件和主控单元，不仅可快速完成轨道几何状态的测量，还可实现相应部件的快速装配与更换，有效提升轨道几何状态测量的效率和装置检修维护的效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种模块化轨道几何状态测量装置，包括呈“T型”的主车架和设置在该主车架底部并可带动其在铁路轨道上走行的行走轮，其特征在于，该主车架上还设置有测量组件、传感器单元和主控单元，其中，

所述测量组件包括设置在所述主车架上的棱镜和设置于所述主车架底部的测量轮，且对应所述棱镜设置有全站仪，其与所述棱镜相互匹配以用于测量所述主车架上的棱镜三维坐标；

所述传感器单元包括模块化设置并可单独更换的轨距传感单元和倾角传感单元，且所述轨距传感单元与所述测量轮以电连接；

所述主控单元对应所述传感器单元设置，其分别与所述轨距传感单元和所述倾角传感单元以电连接，以分别接收所述轨距传感单元和所述倾角传感单元所检测的轨道几何状态数据，且对应所述主控单元设置有无线通信模块，其与该主控单元以电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述行走轮的设置数量为三个，其分别设置在所述主车架端部的下方，且对应各所述行走轮分别设置有导向轮，所述导向轮可在各所述行走轮抵接所述铁路轨道的上端面时抵接对应轨道的内侧面。

作为本实用新型的进一步改进，各所述行走轮和所述测量轮分别为精密加工打磨处理的氧化锆陶瓷轮。

作为本实用新型的进一步改进，各所述导向轮为精密加工打磨处理的氧化锆陶瓷轮。

作为本实用新型的进一步改进，所述主车架包括可相互组合连接的第一车架和第二车架，所述第一车架呈长方体框架结构，其一端底部设置有所述行走轮，另一端与所述第二车架对应连接，所述第二车架的主体呈长方体框架结构，其一侧设置有轴线垂直于该第二车架轴线的中部凸出轴，该中部凸出轴的一端可与所述第一车架的端部快速连接或者快速分离。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器单元和所述主控单元密封设置在所述主车架内。

作为本实用新型的进一步改进，还包括有电池组件，所述电池组件设置在所述主车架内，并在所述主车架上对应设置有电池舱盖。

作为本实用新型的进一步改进，所述主车架通过航空铝块在数控机床上进行精加工整体成型。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的模块化轨道几何状态测量装置，其通过设置呈“T型”的主车架，在其底部设置对应的行走轮，由其对应抵接轨道两钢轨的上端面并完成在轨道上的稳定走行，且在主车架内对应设置模块化形式的传感器组件和主控单元，不仅可快速完成轨道几何状态的测量，还可实现相应部件的快速装配与更换，有效提升了轨道几何状态测量的效率和装置检修维护的效率；

(2)本实用新型的模块化轨道几何状态测量装置，其通过对应各行走轮分别设置导向轮，使得导向轮抵接轨道上端面时可分别抵接对应轨道的内侧面，从而为导向轮的走行导向，防止测量装置走行过程中的偏移或者脱轨，提升测量装置测量结果的准确性，减少测量误差的产生；

(3)本实用新型的模块化轨道几何状态测量装置，其通过将导向轮、行走轮和/或测量轮设置为经过精密加工打磨处理而成的氧化锆陶瓷轮，可使得行走轮行走时轮缘跳动小且行走轮的耐磨损性能好，继而有效提升了测试装置的绝缘性、耐磨损和通用性；

(4)本实用新型的模块化轨道几何状态测量装置，其通过将主车架设置为两段式可拆装的结构，使得主车架在需要测量时完成拼装，并在测量完以后拆分为两部分，提升主车架搬运、应用过程中的便携性，降低搬运过程中的劳动强度；

(5)本实用新型的模块化轨道几何状态测量装置，其结构简单，拆装便捷，能有效实现轨道几何状态的测量，并可实现各模块化单元或组件的快速装配与更换，提升检修维护的效率，间接提升测量装置测量的效率，降低轨道几何状态测量的经济成本，具有较好的应用推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中模块化轨道几何状态测量装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中模块化轨道几何状态测量装置的结构正视图；

图3是本实用新型实施例中模块化轨道几何状态测量装置的结构俯视图；

图4是本实用新型实施例中模块化轨道几何状态测量装置的结构仰视图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.主车架，2.推杆，3.棱镜杆，4.棱镜，5.设备舱盖，6.电池舱盖，7.推杆拆装机构，8.推杆转轴，9.第一行走轮，10.轨距传感器，11.倾角传感器，12.主控单元，13.电池，14.第一导向轮，15.第二导向轮，16.测量轮，17.第二行走轮，18.第三行走轮，19.张紧机构，20.棱镜杆拆卸机构，21.绝缘片，22.快速拆分面，23.刹车机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中的模块化轨道几何状态测量装置如图1～4中所示，其中，包括呈“T型”的主车架1，其优选包括呈长方体框架结构的第一车架和具有中部凸出轴并呈“T形”的第二车架，第一车架和第二车架可以快速拆分面22迅速拆装，优选实施例中的快速拆分面22包括第一车架上的第一拆分面和第二车架上的第二拆分面，第一拆分面即为第一车架垂直于长度方向的侧面，第二拆分面为第二车架中部凸出轴的侧面；进一步地，优选实施例中的第一拆分面和第二拆分面对正后可以锚固件进行匹配连接，从而使得第一车架和第二车架可组合成如图1～4中所示的“T型”结构。

进一步优选地，第一车架和第二车架可通过航空铝块在数控机床上进行精加工整体成型，不仅保证了小车严格的几何尺寸，又保证了小车的结构强度及美观。

进一步地，主车架1的底部设置有行走机构，该行走机构包括设置在主车架1各端部下方的第一行走轮9、第二行走轮17和第三行走轮18，即在第一车架背离快速拆分面22的一端下方设置有第一行走轮9，在第二车架分设于中部凸出轴两侧的端部下方分别设置有第二行走轮17和第三行走轮18，继而三个行走轮可形成三点不共线布置结构，测量装置与轨道匹配工作时，第一行走轮9抵接铁路轨道的一根钢轨上端面，第二行走轮17和第三行走轮18分别抵接另一根钢轨的上端面，从而保证测量装置可在轨道上平稳走行。

进一步地，对应第二行走轮17和第三行走轮18分别在主车架1的底部设置有第一导向轮14和第二导向轮15，两导向轮的轴线竖向设置，即两导向轮水平设置，当第二行走轮17和第三行走轮18分别抵接钢轨上端面时，第一导向轮14和第二导向轮15可分别抵接该钢轨的内侧面，从而为两行走轮的走行导向；进一步优选地，可对应第一行走轮9设置第三导向轮，该第三导向轮可在三个行走轮(9、17、18)分别抵接轨道上端面，且另外两个导向轮(14、15)分别抵接一轨道内侧面后，抵接另一轨道的内侧面，从而为第一行走轮9的走行导向，防止测量装置在走行过程中左右偏移或者脱轨，确保测量装置走行的稳定性和可靠性，从而提高测量结果的准确性。

进一步地，对应第一行走轮9设置有测量轮16，其优选设置在第一车架的底部，如图4中所示；进一步优选地，上述所记载的走行轮、导向轮、和/或测量轮为氧化锆陶瓷轮，其经过精密加工打磨处理而成，能保证行走时轮缘跳动小、耐磨损，继而确保了测试装置的绝缘性、耐磨损和通用性，不仅可进行传统铁路轨道的几何状态测量，还可有效适用于现行有轨电车具有U型槽的轨道测量，适用性较强。

进一步地，如图1～4中所示，优选实施例中的主车架1顶部设置有推杆2、棱镜杆3、棱镜4、设备舱盖5、电池舱盖6、推杆拆装机构7、推杆转轴8、张紧机构19和棱镜杆拆卸机构20等部件。

其中，推杆2可便捷拆装，其通过推杆拆装机构7与推杆转轴8连接；棱镜杆3竖向设置在推杆2的一侧，其底部通过棱镜杆拆卸机构20与主车架1实现可拆卸连接，棱镜杆3的顶端连接棱镜4。设备舱盖5与电池舱盖6覆盖于主车架1表面；张紧机构19位于主车架1的一侧。

进一步优选地，在主车架1的侧面上设置有张紧机构19，其可在外部对装置进行张紧操作，提高工作效率，降低维修成本。此外，优选实施例中的推杆2可通过推杆拆装机构7与推杆转轴8连接并固定于主车架1，棱镜杆顶端连接棱镜并通过棱镜杆拆卸机构固定于主车架，便于组装与拆解、零部件的更换与维修，提高装置运输的安全性。

进一步地，优选实施例中的第一车架内密封设有轨距传感器10、倾角传感器11、主控单元12和电池13，其中，轨距传感器10可用于测量轨距，倾斜传感器11可用于测量轨道超高(水平)，主控单元12可进行各传感器的控制管理，以及信息的运算、处理与反馈，上述部件均优选封装在主车架1内部，并进一步优选进行胶化和防潮处理，保证设备的稳定性和耐用性；进一步地，轨距传感器10对应测量轮16设置，其信号输入端与测量轮16的信号输出端连接，可接收来自测量轮16的测量信号，获取轨距测量机构准确的伸缩变化值，而倾角传感器11可对应测量两钢轨上端面的倾角；进一步地，轨距传感器10和倾角传感器11的信号输出端与主控单元12的信号输入端连接，以将轨距传感器10和倾角传感器11测量的信号数据输送到主控单元12中，由主控单元12对采集的数据进行分析和处理。

进一步地，电池13设置在电池舱盖6下方，电池舱盖6覆盖于主车架1的表面，通过其关闭可实现电池13与外部环境的隔离，从而完成电池13的保护；进一步地，优选实施例中的第二车架上设置有如图2～4中所示的绝缘片21，其对应插入第一车架的中部凸出轴截面内部；且对应主车架1上的棱镜4设置有全站仪，其可用于测量主车架1上的棱镜三维坐标，进而可结合线路设计参数计算轨道的几何状态，最后可利用相关处理软件对检测数据进行分析处理，按一定的数学模型计算得到轨道的轨向、高低、正矢、扭曲及轨道平面、高程与设计值间偏差等平顺性相关技术指标，上述计算过程运用现有的技术手段可有效实现，故而在此不做赘述。

进一步地，优选实施例中的轨距传感器10、倾角传感器11、主控单元12和电池13及其配套线材均采用单元模块化设计，即设置轨距传感器模块、倾角传感器模块、主控单元模块和电池模块等，各模块之间优选采用高质量的航空接插件进行连接，并可进行快速更换，从而提升现场故障判断与设备维修、更换的效率；进一步地，对应主控单元模块设置有无线通信模块，其与主控单元模块之间以电连接，使得主控单元模块可通过无线通信模块将采集、分析、处理后的数据传输到外接显示设备上，从而使得测试人员可快速获取测试结果。

本实用新型中的模块化轨道几何状态测量装置，其通过设置呈“T型”的主车架1，在其底部设置对应的行走轮，由其对应抵接轨道两钢轨的上端面，并可使测量装置可在轨道上稳定走行，可完成轨道几何状态的测量；且通过对应设置导向轮，由导向轮来对测量装置的走行进行导向，可进一步提升测量装置走行测量的准确性，防止测量装置的偏移或者脱轨；以及对应将各走行轮、导向轮和/或测量轮优选设置为经过精密加工打磨处理而成的氧化锆陶瓷轮，可使得行走轮行走时轮缘跳动小且行走轮的耐磨损性能好，继而确保了测试装置的绝缘性、耐磨损和通用性；此外，通过将轨距传感器10、倾角传感器11、主控单元12和电池13及其配套线材均采用单元模块化设计，可实现快速装配和更换，提升检修维护的效率，间接提升测量装置测量的效率，降低轨道几何状态测量的经济成本，具有较好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。