一种基于动态基准弦的钢轨短波不平顺检测装置

1.本发明涉及钢轨检测技术领域，尤其涉及一种基于动态基准弦的钢轨短波不平顺检测装置。


背景技术：

2.短波不平顺是轨道不平顺的一种重要表现形式，分布广、发展快。短波长不平顺使振动、噪音和对轨道冲击荷载增大，对行车安全不利，因此，短波不平顺必须加以检测和防治。尤其是，受焊接材质、焊接工艺水平、养护维修及环境等因素的影响，焊接接头是轨道短波不平顺的高发区域。焊接接头的短波不平顺会增加轮轨冲击荷载，加剧轮轨噪声，严重时会带来行车安全隐患。
3.目前，国内外钢轨短波不平顺检测的方法分为惯性基准法和弦测法两种，其代表有：电子平直尺、轨检车、英国的cat波磨仪及德国的rmf1100小车等。其中，电子平直尺采用弦测法，属于静态检测，仅适用于短距离短时间测量，同时，每个接头的逐个检测耗费了大量的天窗时间；轨检车采用惯性基准法进行测量，车体上的加速度数据传感器反映频率较低的长波，轴箱之间的位移传感器反映频率较高的短波，但轨检车费用昂贵，且由于缺少稳定的基准弦，短波检测精度也难以保障；cat波磨仪原理类似于轨检车的惯性基准法，但由于低速手推使用，检测精度受到检测速度影响非常大；rmf1100小车原理基于弦测法，检测结果不受速度影响，但rmf型小车采用的是接触式位移传感器测量，精度易受振动等影响。
4.因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案，以至少解决其中一个问题。


技术实现要素：

5.本发明旨在提供一种基于动态基准弦的钢轨短波不平顺检测装置，以克服现有技术中存在的不足。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
7.一种基于动态基准弦的钢轨短波不平顺检测装置，包括连杆和分别连接在所述连杆两侧的两机箱，至少一所述机箱内设置有用于检测钢轨短波的检测机构，所述检测机构包括激光位移传感器，设有所述检测机构的所述机箱的两端设置有用于在钢轨上行走的排轮机构，所述排轮机构包括若干沿所述钢轨的长度方向前后依次排列的滚轮。
8.优选地，所述连杆和所述机箱可拆卸连接，所述连杆的端头设置有定位插头，所述机箱的对应侧边设置有与所述定位插头相适配的连接座，所述定位插头与所述连接座垂直插拔，以使所述机箱和所述连杆连接或脱离。
9.优选地，所述连杆包括固定杆部和移动杆部，且两者通过氮气弹簧连接。
10.优选地，所述连杆包括首尾铰接的两杆体，且任一所述杆体包括所述固定杆部和所述移动杆部。
11.优选地，一所述杆体上设置有主搭扣锁，另一所述杆体上设置有相配合的副搭扣锁，以用于两杆体折叠后所述主搭扣锁、副搭扣锁锁合使两杆体保持闭合。
12.优选地，所述机箱的内侧设置有靠轮机构，所述靠轮机构包括用于抵靠所述钢轨内侧的靠轮，所述靠轮通过调距组件与所述排轮机构连接，以调整所述靠轮与所述排轮机构的距离。
13.优选地，所述机箱上设置有电池座，所述电池座呈箱体状，且所述电池座的侧边设置有开口以供电池由开口滑入电池座内。
14.优选地，靠近所述电池座的开口设置有电源锁紧组件，所述电源锁紧组件包括延伸板、抵靠板和锁紧件，所述延伸板靠近电池座的开口设置，所述抵靠板与所述延伸板铰接，所述锁紧件用于所述抵靠板与所述电池抵靠后贯穿所述抵靠板与所述延伸板连接。
15.优选地，所述连杆的材质为炭纤维，所述连杆上设置有多个支撑块，所述支撑块的材质为铝合金。
16.优选地，所述连杆或任一所述机箱上连接有推杆，所述推杆的顶端设置有把手。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.(1)本发明基于弦测法测量钢轨短波，并通过在设置在机箱两端的排轮机构提供动态基准弦，保证所测位移值的基准弦始终可以位于波峰面顶，在弦测法的原理基础上达到提高1米范围内短波不平顺检测精度的目的。
19.(2)本发明通过采用激光位移传感器测距技术获得不平顺数据，无需接触钢轨轨面，区别于传统的机械探头式传感器需要接触轨面，避免了振动对测量的影响，且激光测距法具有频率高、精度高、安装距离大、测量光斑小、无磨损、非接触等特点，更加适合短波不平顺测量。
20.(3)本发明通过连杆、两机箱的可拆卸设置，方便装置整体拆装，从而便于携带运输；通过在连杆两端设置定位插头以及在机箱侧板设置相适配的连接座，两者可垂直插拔，在实现机箱和连杆便捷拆装的基础上，同时确保两侧与机箱连接的排轮机构的下表面位于同一水平面上，从而提高测量的准确性。
21.(4)本发明通过氮气弹簧向外侧的压力实现靠轮紧贴钢轨内侧，从而实现自适应钢轨轨距，保持左右侧机箱与钢轨相对位置保持不变；同时，再通过调距组件配合，实现相距检测轨面中心左右15mm范围内的检测位置可调，从而进一步提高测量准确性。
22.(5)本发明通过铰接的两杆体组成连杆，实现连杆可折叠，从而进一步缩短携带运输时装置长度，缩小体积，提高携带便捷度；通过主副搭扣锁的设置，实现两杆体折叠后保持闭合，避免携带运输过程中两杆体分离晃动，提高装置安全性。
23.(6)本发明通过设置电池座，使得电池可以根据是否在使用状态安装或拆卸，在非使用状态下可以给电池提前充电，避免下次使用时馈电异常；并通过电源锁紧组件确保位于电池座内的电池位置稳定性，避免电池掉落，提高装置安全性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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的附图。
25.图1为本发明的结构示意图；
26.图2为本发明中左侧部件的俯视、仰视结构示意图；
27.图3为本发明中右侧部件的俯视、仰视结构示意图；
28.图4为本发明中连杆的结构示意图；
29.图5为本发明的一使用状态示意图；
30.图6为本发明中靠轮机构的结构示意图；
31.图7为本发明中电池座的结构示意图；
32.图8为本发明中的定位插头和连接块的结构示意图。
33.具体地，1、钢轨；2、轨道；
34.10、连杆；101、定位插头；102、固定杆部；103、移动杆部；11、左杆体；12、右杆体；13、支撑块；14、电脑支架；15、氮气弹簧；16、直线轴承；
35.20、机箱；201、连接座；21、排轮机构；211、排轮把手；22、靠轮机构；221、背板；222、固定板；223、调距旋钮；224、滑动块；225、连接杆；226、靠轮；23、电池座；231、延伸板；232、抵靠板；233、锁紧件；24、推杆；25、辅助走行轮；
36.30、激光位移传感器；
37.40、里程测量机构；41、编码器；42、走行轮；
38.50、电池。
具体实施方式
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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装置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保护范围的限制。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.实施例1：
42.如图1所示，一种基于动态基准弦的钢轨短波不平顺检测装置，包括连杆10和分别连接在连杆10两侧的两个机箱20。如图5所述，本装置在使用时，两个机箱20分别位于两个钢轨1上，从而对位于轨道2上的钢轨1进行检测。
43.至少一机箱20内设置有用于检测钢轨短波的检测机构，即本装置可双轨检测也可单轨检测，双轨检测时，如图1-3所示，两个机箱20内均设置有检测机构，单轨检测时，如图5所示，一个机箱20内设置有检测机构，另一机箱20设置辅助走行轮25，以辅助行走。一机箱20内还可以设置有里程测量机构40，例如本实施例中，相对于右侧机箱20，如图2所示，左侧机箱20中还安装有里程测量机构40，里程测量机构40包括走行轮42以及编码器41，走行轮42与编码器41安装在同一轴上，随走行轮42转动而转动，即编码器41与走行轮42在圆周方向上的运动角度与位移一致，而增量式编码器41是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，编码器41每圈的脉冲数为一定
值d，走行轮42周长c＝π*d(d为走行轮42直径)，则走行轮42位移精度l＝c/d，当编码器41旋转了n个脉冲时，则里程s＝n*l。
44.为提高测量精度，设有检测机构的机箱20的两端设置有排轮机构21，排轮机构21用于在钢轨1上行走，实现快速检测。排轮机构21包括侧翼架和设置在侧翼架下方的排轮组。侧翼架设置在机箱20的两侧，与本装置的行进方向位于同一直线，且整体呈直角三角形，侧翼架的上方可设置排轮把手211。排轮组包括若干沿钢轨1的长度方向前后依次排列的滚轮，密集排布的滚轮使得位于机箱20内的检测机构能够在一定位移内保持在较为平稳的高度上，即提供动态基准弦，保证所测位移值的基准弦始终可以位于波峰面顶，在弦测法的原理基础上达到提高1米范围内短波不平顺检测精度的目的。
45.本装置还包括靠轮机构22，靠轮机构22包括用于抵靠钢轨1内侧的靠轮226。靠轮机构22设置在机箱20的内侧，更为具体地，靠轮机构22设置在排轮机构21的内侧，本实施例中，四个排轮机构21的内侧均设置有靠轮机构22，从而提高本装置在钢轨1上移动的稳定性。
46.如图4所示，连杆10包括固定杆部102和移动杆部103，且两者通过氮气弹簧15连接，例如，氮气弹簧15的缸筒可以与固定杆部102的一端连接，活塞杆可以与移动杆部103的一端连接，并且可以理解的是，此时，一机箱20与固定杆部102的另一端连接，另一机箱20与移动杆部103的另一端连接，通过氮气弹簧15向外侧的压力实现靠轮226紧贴钢轨1内侧，当轨距缩小时，钢轨1通过挤压靠轮226压缩氮气弹簧15，氮气弹簧15行程变小，此时本装置可适用缩小的轨距；当轨距变大，同样原理，从而实现自适应钢轨1轨距，保持左右侧机箱20与钢轨1相对位置保持不变，提高本装置的通用性。固定杆部102或移动杆部103的对应端头还可以连接有直线轴承16，通过直线轴承16提高氮气弹簧15直线移动的稳定性。
47.靠轮226可通过调距组件与排轮机构21连接，从而实现相距检测轨面中心左右15mm范围内的检测位置可调，进而进一步提高测量准确性。具体地，如图6所示，调距组件包括与排轮机构21连接的背板221，背板221远离排轮机构21的一端设置有固定板222，固定板222上螺纹连接有调距旋钮223，调距旋钮223的杆部穿过固定板222并连接与背板221滑动连接的滑动块224，滑动块224通过连接杆225连接靠轮226，以调整靠轮226与排轮机构21的距离，进而实现主动调整机箱20内的检查机构相对与轨面中心的距离。
48.检测机构包括激光位移传感器30，无需接触钢轨1轨面，区别于传统的机械探头式传感器需要接触轨面，避免了振动对测量的影响，且激光测距法具有频率高、精度高、安装距离大、测量光斑小、无磨损、非接触等特点，更加适合短波不平顺测量。并且，激光位移传感器30嵌在机箱20底部，呈一定角度安装，对打磨后或光亮的钢轨1表面上数据的采集具有很好的效果。针对钢轨的激光测距法可参考现有技术中的方案，例如cn107554553b基于二维激光位移传感器的轨道几何不平顺检测方法。
49.由于检测车类检测装置需要长距离、长时间检测，一般都配备有外接电池50，电池50与机箱20内设备可采用无线触点式连接。为实现快速拆装电池50，本装置还设置有电池座23，电池座23设置于机箱20的侧边，电池座23呈箱体状，且电池座23的侧边设置有开口以供电池50由开口滑入电池座23内，从而实现快速拆装，同时电池50可以根据是否在使用状态安装或拆卸，在非使用状态下可以给电池50提前充电，避免下次使用时馈电异常。并且为了固定电池座23内的电池50，避免电池50掉落，提高装置安全性，靠近电池座23的开口设置
有电源锁紧组件。如图7所示，电源锁紧组件包括延伸板231、抵靠板232和锁紧件233，延伸板231靠近电池座23的开口设置，抵靠板232与延伸板231铰接，锁紧件233用于抵靠板232与电池50抵靠后贯穿抵靠板232与延伸板231连接。锁紧件233可以但不限于为插销、螺杆等，具体地，当锁紧件233为插销时，延伸板231对应位置开设有通孔或凹槽，锁紧件233依次插入抵靠板232和延伸板231，从而固定电池50；锁紧件233为螺杆时，延伸板231对应位置开设有螺纹孔或螺纹槽，锁紧件233贯穿抵靠板232后与延伸板231螺纹连接。
50.如图1所示，连杆10或任一机箱20上连接有推杆24，推杆24的顶端设置有把手。实现手推移动本装置进行检测。本装置上还可以设置有电脑支架14，从而固定检测电脑，在测量过程中进行人机交互工作。电脑支架14可以设置在连杆10上，也可以设置在机箱20上。
51.实施例2：
52.在实施例1的基础上，本实施例中，本装置采用可拆卸、可折叠、可拼装的结构，方便装置整体拆装，从而便于携带运输。具体地，两机箱20与连杆10可拆卸连接，本装置能够拆装为左、中、右三个部件，便于携带运输和上下道搬运。
53.如图4和图8所示，连杆10的端头设置有定位插头101，机箱20的对应侧边设置有与定位插头101相适配的连接座201，定位插头101与连接座201垂直插拔，以使机箱20和连杆10连接或脱离，同时通过垂直插入固定，确保两侧与机箱20连接的排轮机构21的下表面位于同一水平面上，从而提高测量的准确性。具体地，本实施例中，定位插头101呈爪状，连接座201的侧面设置限位块，通过两者限定连杆10和机箱20在前后方向以及左右方向上不分离。当然也定位插头101和连接座201也可以采用其他结构，确保两者垂直插拔连接即可。定位插头101或连接座201内可设置有绝缘挡板，使得两侧机箱20相互之间绝缘，满足铁路上要求左右两根钢轨1绝缘的要求，且设置方便，当机箱20与连杆10连接后必然形成绝缘，不会造成误连通。
54.为方便连杆10收纳、携带，连杆10包括首尾铰接的两杆体，即左杆体11和右杆体12，从而使得连杆10能够折叠。如图4所示，两杆体的铰接处a基本位于连杆10的中心。本实施例中，氮气弹簧15与右杆体12连接，具体地，右杆体12包括固定杆部102和移动杆部103。
55.为提高折叠后的稳定性，右杆体12上设置有主搭扣锁，左杆体11上设置有相配合的副搭扣锁，以用于两杆体折叠后主搭扣锁、副搭扣锁锁合使两杆体保持闭合，避免携带运输过程中两杆体分离晃动，提高装置安全性。主搭扣锁、副搭扣锁可以采用现有技术中的搭扣锁结构。
56.连杆10的材质为炭纤维，从而能够尽量轻量化。同时，为了保证强度，连杆10上设置有多个支撑块13，支撑块13的材质为铝合金。
57.综上所述，本发明基于弦测法测量钢轨短波，并通过在设置在机箱两端的排轮机构提供动态基准弦，保证所测位移值的基准弦始终可以位于波峰面顶，在弦测法的原理基础上达到提高1米范围内短波不平顺检测精度的目的；并且通过氮气弹簧向外侧的压力实现靠轮紧贴钢轨内侧，从而实现自适应钢轨轨距，保持左右侧机箱与钢轨相对位置保持不变，同时，再通过调距组件配合，实现相距检测轨面中心左右15mm范围内的检测位置可调，从而进一步提高测量准确性。
58.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。