一种梁轨高差测量系统的制作方法

本发明创造涉及一种测量系统，尤其是一种梁轨高差测量系统。

背景技术：

铁路高速化、重载化是铁路运输发展的趋势，在我国目前运营的大跨度铁路桥梁中，明桥面结构仍是主要结构形式。对于明桥面结构来说，木质桥枕健康状态则是影响列车运行平稳程度的重要因素之一。在列车长时间的运行和自然条件的作用下，明桥面桥枕不可避免地发生腐朽、变形，进而导致明桥面轨道平整度状态劣化，轨道状态的恶化加剧，甚至会引起列车脱轨等事故的发生。如何对明桥面桥枕进行行之有效的维护，已成为铁路各项工作的重难点。明桥面桥枕检测设备的准确性、可靠性间接的决定了铁路轨道的安全性、舒适性。传统的人工检测方式不仅危险、易引入额外偶然误差，而且费时费力，不能满足当前铁路高速发展的要求。轨道专用大型检轨车精度高，但是使用费用较高，影响铁路运输，不利于在我国铁路工段的推广使用。因此，有必要设计出一种梁轨高差测量系统，能够将机械化的非接触无损检测技术应用到明桥面桥枕的日常检测中，不但能够提高检测的效率，而且还有助于降低工人的劳动强度。

技术实现要素：

发明创造目的：提供一种梁轨高差测量系统，能够将机械化的非接触无损检测技术应用到明桥面桥枕的日常检测中，不但能够提高检测的效率，而且还有助于降低工人的劳动强度。

技术方案：本发明创造所述的梁轨高差测量系统，包括车身、四个轨道轮、远程监测装置、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器、右侧轨测距传感器以及左右侧用于安装传感器的安装支架；四个轨道轮通过轮轴安装在车身的左右两侧；在车身内设有驱动电机、减速器、电机驱动器、控制器、无线通信模块、GPS定位模块以及电源模块；在车身的顶部设置有GPS天线以及无线通信天线；远程监测装置包括上位机以及与上位机电连接的无线基站；左侧梁测距传感器和左侧轨测距传感器通过安装支架安装在车身的左侧；右侧梁测距传感器和右侧轨测距传感器通过安装支架安装在车身的右侧；控制器分别与电机驱动器、无线通信模块、GPS定位模块、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器电连接；电机驱动器与驱动电机电连接；驱动电机通过减速器驱动轮轴旋转；GPS天线与GPS模块电连接；无线通信天线与无线通信模块电连接；无线通信模块通过无线通信天线与无线基站无线通信；电源模块分别为电机驱动器、控制器、无线通信模块、GPS定位模块、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器供电。

进一步地，安装支架包括安装板、紧固螺栓、悬挑梁、内传感器安装梁、外传感器安装梁、高度调节螺栓、紧固螺母、传感器套管以及夹紧螺栓；安装板的上侧边通过合页铰接安装在车身的侧面上；在安装板上设有安装孔，在车身的侧面设有与安装孔相对应的螺纹孔；紧固螺栓穿过安装孔旋合在螺纹孔上；悬挑梁的一端垂直安装在安装板的板面上，并在悬挑梁与安装板的连接处设有加强筋板；在悬挑梁上沿其长度方向设有条形安装孔；内传感器安装梁和外传感器安装梁均通过定位螺栓安装在悬挑梁上，且在内传感器安装梁和外传感器安装梁的下侧面上均设有滑动式嵌入条形安装孔内的条形滑块；在内传感器安装梁和外传感器安装梁上均设置高度调节螺纹孔；高度调节螺栓竖向旋合在高度调节螺纹孔上；紧固螺母旋合在高度调节螺栓上；传感器套管竖向固定安装在高度调节螺栓的下端部上；在传感器套管的管壁上设有夹紧螺纹孔，夹紧螺栓旋合在夹紧螺纹孔上；左侧梁测距传感器插装在车身左侧外传感器安装梁下方的传感器套管中；左侧轨测距传感器插装在车身左侧内传感器安装梁下方的传感器套管中；右侧梁测距传感器插装在车身右侧外传感器安装梁下方的传感器套管中；右侧轨测距传感器插装在车身右侧内传感器安装梁下方的传感器套管中。

进一步地，在车身顶部的左右侧边上均设有一个用于对安装支架向上翻折限位的限位机构。

进一步地，限位机构包括限位座、拉杆以及旋转臂；限位座固定安装在车身的顶部边缘处，并在限位座的侧面上竖向设置有限位槽；拉杆的一端垂直固定在限位槽的槽底部上；旋转臂的中部旋转式安装在拉杆的另一端端部上；悬挑梁向上摆动后部分嵌入限位槽中，拉杆和旋转臂穿过条形安装孔；旋转臂旋转后卡扣在条形安装孔的孔边上。

进一步地，在车身的前侧安装有用于轨道上侧面清理的轨道清理装置。

进一步地，轨道清理装置包括升降调节螺栓、升降座、两根侧边梁、两根升降杆以及条形压板；在车身的前侧面上竖向设置有T形滑槽；在升降座上设有滑动式嵌入T形滑槽的T形滑块；在车身前侧面上且位于升降座的上方设有固定块；升降调节螺栓竖向螺纹旋合安装在固定块上，且升降调节螺栓的下端部旋转式安装在升降座上；两根侧边梁分别设置在升降座的左右两侧，并在两根侧边梁均竖向设有一个升降滑孔；两根升降杆分别竖向滑动式安装在两个升降滑孔上，并在升降杆的上端部上设有防止从升降滑孔中脱落的限位凸圈；两根升降杆的下端部均固定安装在条形压板的上侧面上；在条形压板的下侧面上设置有用于按压在轨道上侧面上的柔性压条。

进一步地，在升降座的前侧设有用于清理梁面的清扫装置。

进一步地，清扫装置包括连接梁、前横梁、两根竖向方柱、两块条形板以及两个滚筒；连接梁的一端垂直固定在升降座的前侧面上；前横梁的中部固定安装在连接梁的另一端上，且前横梁与条形压板相平行；在前横梁的两端上均竖向设置有一个方形安装孔；两根竖向方柱分别插装在两个方形安装孔上，并在竖向方柱上间隔设置有限位销孔；在前横梁上设有贯穿方形安装孔孔壁的限位销插装在限位销孔上；两块条形板分别固定设置在两根竖向方柱的下端部上；两个滚筒分别旋转式安装在两块条形板上，且滚筒的滚轴与前横梁相平行；在条形板上设有用于驱动滚筒旋转的旋转传动机构；在滚筒的外壁上设有用于清理梁面的柔性刮板。

进一步地，旋转传动机构包括第一带轮、第一齿轮、第二齿轮、第二带轮、第一皮带以及第二皮带；在车身前侧的两个轨道轮上均同轴固定安装有一个驱动带轮；在两个滚筒上均同轴固定安装有一个从动带轮；第一带轮、第一齿轮、第二齿轮以及第二带轮均旋转式安装在条形板上，且第一带轮与第一齿轮同轴传动，第二齿轮与第二带轮同轴传动；第一齿轮与第二齿轮相啮合；第一带轮与驱动带轮通过第一皮带传动；第二带轮与从动带轮通过第二皮带传动。

本发明创造与现有技术相比，其有益效果是：利用无线通信模块与无线基站进行无线通信，能够便于将传感器的采集数据和GPS定位模块的定位数据发送至远程的上位机进行分析处理，并定位出存在变形的木质桥枕的位置，相比于人工检测大大提高了检测效率；利用左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器分别测得其与左右两侧梁面以及钢轨轨面的间距，相减后求得木质桥枕的实际高度，从而判断出木质桥枕是否发生了较大的变形。

附图说明

图1为本发明创造的整体左侧结构示意图；

图2为本发明创造的安装支架俯视结构示意图；

图3为本发明创造的电路原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造技术方案进行详细说明，但是本发明创造的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1-3所示，本发明创造提供的梁轨高差测量系统包括：车身1、四个轨道轮2、远程监测装置、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器、右侧轨测距传感器以及左右侧用于安装传感器的安装支架；四个轨道轮2通过轮轴23安装在车身1的左右两侧；在车身1内设有驱动电机、减速器、电机驱动器、控制器、无线通信模块、GPS定位模块以及电源模块；在车身1的顶部设置有GPS天线3以及无线通信天线4；远程监测装置包括上位机以及与上位机电连接的无线基站；左侧梁测距传感器和左侧轨测距传感器通过安装支架安装在车身1的左侧；右侧梁测距传感器和右侧轨测距传感器通过安装支架安装在车身1的右侧；控制器分别与电机驱动器、无线通信模块、GPS定位模块、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器电连接；电机驱动器与驱动电机电连接；驱动电机通过减速器驱动轮轴23旋转；GPS天线3与GPS模块电连接；无线通信天线4与无线通信模块电连接；无线通信模块通过无线通信天线4与无线基站无线通信；电源模块分别为电机驱动器、控制器、无线通信模块、GPS定位模块、左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器供电。

进一步地，如图2所示，安装支架包括安装板5、紧固螺栓6、悬挑梁7、内传感器安装梁9、外传感器安装梁8、高度调节螺栓13、紧固螺母16、传感器套管21以及夹紧螺栓22；安装板5的上侧边通过合页15铰接安装在车身1的侧面上；在安装板5上设有安装孔，在车身1的侧面设有与安装孔相对应的螺纹孔；紧固螺栓6穿过安装孔旋合在螺纹孔上；悬挑梁7的一端垂直安装在安装板5的板面上，并在悬挑梁7与安装板5的连接处设有加强筋板10；在悬挑梁7上沿其长度方向设有条形安装孔11；内传感器安装梁9和外传感器安装梁8均通过定位螺栓14安装在悬挑梁7上，且在内传感器安装梁9和外传感器安装梁8的下侧面上均设有滑动式嵌入条形安装孔11内的条形滑块12；在内传感器安装梁9和外传感器安装梁8上均设置高度调节螺纹孔；高度调节螺栓13竖向旋合在高度调节螺纹孔上；紧固螺母16旋合在高度调节螺栓13上；传感器套管21竖向固定安装在高度调节螺栓13的下端部上；在传感器套管21的管壁上设有夹紧螺纹孔，夹紧螺栓22旋合在夹紧螺纹孔上；左侧梁测距传感器插装在车身1左侧外传感器安装梁8下方的传感器套管21中；左侧轨测距传感器插装在车身1左侧内传感器安装梁9下方的传感器套管21中；右侧梁测距传感器插装在车身1右侧外传感器安装梁8下方的传感器套管21中；右侧轨测距传感器插装在车身1右侧内传感器安装梁9下方的传感器套管21中。利用条形安装孔11与条形滑块12的配合，能够便于调节内传感器安装梁9和外传感器安装梁8的安装位置；利用高度调节螺栓13能够实现安装的传感器高度进行微调校准；利用夹紧螺栓22能够方便更环传感器。

进一步地，在车身1顶部的左右侧边上均设有一个用于对安装支架向上翻折限位的限位机构。限位机构包括限位座17、拉杆19以及旋转臂20；限位座17固定安装在车身1的顶部边缘处，并在限位座17的侧面上竖向设置有限位槽18；拉杆19的一端垂直固定在限位槽18的槽底部上；旋转臂20的中部旋转式安装在拉杆19的另一端端部上；悬挑梁7向上摆动后部分嵌入限位槽18中，拉杆19和旋转臂20穿过条形安装孔11；旋转臂20旋转后卡扣在条形安装孔11的孔边上。利用限位机构对折叠后的悬挑梁7进行限位，防止安装支架上的各个传感器在周转运输过程中碰撞受损。

进一步地，在车身1的前侧安装有用于轨道上侧面清理的轨道清理装置。轨道清理装置包括升降调节螺栓25、升降座28、两根侧边梁30、两根升降杆29以及条形压板36；在车身1的前侧面上竖向设置有T形滑槽26；在升降座28上设有滑动式嵌入T形滑槽26的T形滑块27；在车身1前侧面上且位于升降座28的上方设有固定块24；升降调节螺栓25竖向螺纹旋合安装在固定块24上，且升降调节螺栓25的下端部旋转式安装在升降座28上；两根侧边梁30分别设置在升降座28的左右两侧，并在两根侧边梁30均竖向设有一个升降滑孔；两根升降杆29分别竖向滑动式安装在两个升降滑孔上，并在升降杆29的上端部上设有防止从升降滑孔中脱落的限位凸圈31；两根升降杆29的下端部均固定安装在条形压板36的上侧面上；在条形压板36的下侧面上设置有用于按压在轨道上侧面上的柔性压条37。利用轨道清理装置能够对两根轨道48的上轨面进行清理，将上轨面上的灰尘、水滴等擦除，确保轨测距传感器的检测精度；利用升降调节螺栓25对升降座28的高度进行调节，从而进一步调节两个滚筒45的高度，满足梁面50的清扫强度调节需求。

进一步地，在升降座28的前侧设有用于清理梁面50的清扫装置，梁面50即为钢梁上盖板顶面。清扫装置包括连接梁32、前横梁33、两根竖向方柱34、两块条形板38以及两个滚筒45；连接梁32的一端垂直固定在升降座28的前侧面上；前横梁33的中部固定安装在连接梁32的另一端上，且前横梁33与条形压板36相平行；在前横梁33的两端上均竖向设置有一个方形安装孔；两根竖向方柱34分别插装在两个方形安装孔上，并在竖向方柱34上间隔设置有限位销孔35；在前横梁33上设有贯穿方形安装孔孔壁的限位销插装在限位销孔35上；两块条形板38分别固定设置在两根竖向方柱34的下端部上；两个滚筒45分别旋转式安装在两块条形板38上，且滚筒45的滚轴与前横梁33相平行；在条形板38上设有用于驱动滚筒45旋转的旋转传动机构；在滚筒45的外壁上设有用于清理梁面的柔性刮板46。旋转传动机构包括第一带轮39、第一齿轮41、第二齿轮42、第二带轮43、第一皮带40以及第二皮带44；在车身1前侧的两个轨道轮2上均同轴固定安装有一个驱动带轮47；在两个滚筒45上均同轴固定安装有一个从动带轮；第一带轮39、第一齿轮41、第二齿轮42以及第二带轮43均旋转式安装在条形板38上，且第一带轮39与第一齿轮41同轴传动，第二齿轮42与第二带轮43同轴传动；第一齿轮41与第二齿轮42相啮合；第一带轮39与驱动带轮47通过第一皮带40传动；第二带轮43与从动带轮通过第二皮带44传动。利用清扫装置实现梁面50的清理，确保左侧梁测距传感器和右侧梁测距传感器的检测精度；利用第一齿轮41与第二齿轮42相啮合传动，使得轨道轮2与滚筒45的旋转方向相反，从而通过柔性刮板46将梁面50上的异物向前方清扫，而不会影响后续传感器检测；利用限位销与限位销孔35的配合能够便于快速抬升滚筒45，方便快速收回，不影响正常行驶。

本发明创造提供的梁轨高差测量系统中，电源模块为蓄电池和充放电电路构成；电机驱动器与驱动电机相配合，用于根据控制器的占空比输出调节驱动电机的转速；控制器由单片机构成的小系统；无线通信模块采用长距离无线通信模块，例如433M数传无线模块或3G/4G模块；GPS定位模块用于接收GPS定位数据；左侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器、右侧梁测距传感器以及右侧轨测距传感器均采用红外测距传感器；上位机采用笔记本电脑，用于分析处理传感器数据以及对驱动电机的远程驱动控制。

本发明创造提供的梁轨高差测量系统在进行测量时，有如下操作：

安装支架就位：转动旋转臂20，使旋转臂20从条形安装孔11中脱离，悬挑梁7向下摆动至水平位置，安装板5支撑在车身1的侧面上，再利用紧固螺栓6将安装板5固定安装在车身1的侧面上；根据左右两根轨道48的位置调节左右两根内传感器安装梁9的位置，使内传感器安装梁9位于轨道48的正上方；再利用高度调节螺栓13调节传感器套管21的安装高度，从而调节左侧轨测距传感器和右侧轨测距传感器的安装高度，实现对左右测量高度进行比对校准，并利用紧固螺母16对调节好的高度调节螺栓13进行定位固定；再调节左右两根外传感器安装梁8的位置，使得左侧梁测距传感器和右侧梁测距传感器位于木质桥枕49所安装的梁面50上方，且在传感器检测时不受木质桥枕49的端部阻挡；再利用高度调节螺栓13调节传感器套管21的安装高度，从而调节左侧梁测距传感器和右侧梁测距传感器的安装高度，实现对左右测量高度进行比对校准，并利用紧固螺母16对调节好的高度调节螺栓13进行定位固定。

远程监测装置工作：控制器接收左侧梁测距传感器、右侧梁测距传感器、左侧轨测距传感器以及右侧轨测距传感器的检测数据，并利用无线通信模块发送至无线基站，由上位机对各个传感器的检测数据进行分析处理，利用梁测距传感器的测距值减去轨测距传感器的测距值获取木质桥枕49的高度值，从而检测各个木质桥枕49是否发生腐朽、变形；控制器在发送传感器检测数据的同时将GPS定位模块的定位数据一并发送，从而在上位机检测到木质桥枕49高度值变化较大时进行定位，便于检修人员迅速找到发生变形的木质桥枕49。

轨道清理装置工作：两根升降杆29在重量作用下按压在条形压板36上，条形压板36横跨在两根轨道48上，从而使柔性压条37对轨道48的上轨面进行清理，将上轨面上的灰尘、水滴等擦除，避免影响轨测距传感器的检测精度。

清扫装置工作：由驱动带轮47通过第一皮带40带动第一带轮39旋转，第一带轮39与第一齿轮41同轴传动，第一齿轮41驱动第二齿轮42旋转，第二齿轮42与第二带轮43同轴传动，再由第二带轮43通过第二皮带44驱动从动带轮旋转，从动带轮与滚筒45同步转动，由两个滚筒45上柔性刮板46对两根轨道48外侧的梁面50进行清理，刮扫掉上面的灰土或其他异物，避免影响左侧梁测距传感器和右侧梁测距传感器的检测精度；通过升降调节螺栓25能够调节升降座28的高度，从而进一步调节滚筒45的高度，实现梁面50清扫强度的调节需求。

回收操作：在全部检测完成后，通过限位销与限位销孔35的配合抬升起两个滚筒45；通过折叠安装支架，并通过旋转臂20对悬挑梁7进行固定，防止传感器碰撞损坏。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明创造，但其不得解释为对本发明创造自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明创造的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。