复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车的制作方法

本发明涉及复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车。

背景技术：

隧道衬砌无损检测技术以其快速、连续、高效等特点成为目前隧道工程衬砌质量检测的主要手段。地质雷达隧道衬砌无损检测法是目前隧道衬砌无损检测技术中应用较广泛的一种，现有的地质雷达隧道衬砌无损检测设备一般是人工托举天线对隧道衬砌进行无损检测，如此易发生安全事故，且由于体力等因素，不能确保天线时刻与衬砌表面保持紧密贴合，测线位置定位不准确，直接影响到部分测线段落的数据采集质量，导致对部分衬砌存在误判、漏判。

因此，设计一种可实时快速、准确对铁路隧道衬砌质量进行无损检测的复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车，解决现有技术对隧道衬砌无损检测时依靠人工托举天线对隧道衬砌进行无损检测导致检测效率低、检测结果误差大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车，包括用于在隧道内平稳运行且能水平自调的工程车，以及设于所述工程车上用于对隧道衬砌进行无损检测的一套或多套检测设备；

所述工程车包括呈水平与等高状态的工作平台，两对行走轮胎组，以及四个自伸缩机构；两对所述行走轮胎组中的一组行走轮胎组位于所述工作平台的前部两侧，另一组行走轮胎组位于所述工作平台的后部两侧，两组所述行走轮胎组中的四个行走轮胎分别通过四个所述自伸缩机构与所述工作平台连接；所述自伸缩机构为缸筒固定于所述工作平台上的伸缩式液压缸，所述伸缩式液压缸的活塞杆的底端与相应所述行走轮胎连接，用于调节所述工作平台的高度与水平状态；

所有所述检测设备均安装于所述工作平台的顶面，所述检测设备包括安装于所述工作平台的顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器，安装于所述双级回转式减速器上的三级起重臂，安装于所述三级起重臂上用于实时对所述三级起重臂的长度进行补偿的浮动臂，安装于所述浮动臂上的曲面自适应机构，以及安装于所述曲面自适应机构上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构；

所述雷达天线夹持机构包括安装于所述曲面自适应机构上的安装座，以及固定于所述安装座上的雷达天线安装盒；所述雷达天线安装盒包括正面和背面均开口、内腔用于容置雷达天线的雷达天线安装盒主体，设于所述雷达天线安装盒主体内用于将雷达天线固定于所述雷达天线安装盒主体内的紧固板，以及固定于所述雷达天线安装盒主体前端面上用于在工作时与隧道衬砌壁持续贴合的防护板，所述雷达天线安装盒主体的底板中央纵向开设有一个腰形孔，所述紧固板在与所述腰形孔相对应的位置处开设有一个大小与所述腰形孔相同的紧固板腰形孔，所述雷达天线安装盒主体的底板上位于所述腰形孔两侧分别开设有一个螺纹孔，每个所述螺纹孔内均连接有一根紧固螺杆，两个所述紧固螺杆的顶端均与所述紧固板的底面活动连接。

进一步地，连接于同一对所述行走轮胎组的两个行走轮胎上的两个所述自伸缩机构之间设有一根横梁。

进一步地，所述双级回转式减速器包括水平安装于所述工作平台顶面用于调整水平角度的水平蜗轮蜗杆，以及竖直固定于所述水平蜗轮蜗杆上用于调整竖直角度的竖直蜗轮蜗杆，所述水平蜗轮蜗杆上连接有用于驱动所述水平蜗轮蜗杆运行的水平驱动电机，所述竖直蜗轮蜗杆上连接有用于驱动所述竖直蜗轮蜗杆运行的竖直驱动电机，所述三级起重臂安装于所述竖直蜗轮蜗杆上。

进一步地，所述曲面自适应机构为万向浮动机构。

进一步地，所述浮动臂为液压套筒，并且该液压套筒的底端与所述三级起重臂的顶端连接，该液压套筒的顶端与所述万向浮动机构连接。

进一步地，所述防护板包括紧密贴合并固定于所述雷达天线安装盒主体前端面上的防护平板，以及分别连接于所述防护平板两端的两块弧形防护板，所述弧形防护板与所述雷达天线安装盒主体相应侧的外侧壁之间设有至少一条加强筋板。

进一步地，所述雷达天线安装盒通过螺钉固定于所述安装座上。

进一步地，所述检测设备有五套，其中两套安装于所述工作平台前部两侧，剩余三套并排安装于所述工作平台后部，也可根据检测要求灵活布置检测设备的套数及位置。

进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括设于所述工作平台上的水平传感器和距离传感器，设于所述双级回转式减速器上的角度传感器，以及设于所述工作平台上并分别与所述水平传感器、所述距离传感器、所述角度传感器、所述水平驱动电机、所述竖直驱动电机、以及所述浮动臂连接的plc电控箱。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，检测效率高、检测结果精准。

本发明工程车包括工作平台，两对行走轮胎组和四个自伸缩机构，工作平台通过四个自伸缩机构与两对行走轮胎组连接，工程车可挂接在相应的车头上，使用灵活，扩大适用范围，工作平台上设五套检测设备，两套检测设备位于工作平台前端两侧，三套检测设备并排分布于工作平台后端(也可根据检测要求灵活布置检测设备的套数及位置)，相比于现有技术，可对隧道衬砌的五条测线同时进行高效、精准检测，可极大提高检测效率、质量和作业安全性。

本发明检测设备包括依次连接的双级回转式减速器、三级起重臂、浮动臂、曲面自适应机构和雷达天线夹持机构，雷达天线夹持机构夹持雷达实时对隧道衬砌进行精准检测，自伸缩机构实时对工作平台进行调整，使工程车上的工作平台实时处于水平状态，工程车在车头的作用下在隧道内运行以实时对隧道衬砌进行检测，当工程车运行至坑洼不平的隧道路面上时，四个自伸缩机构实时动作，保证工作平台处于水平状态，如此当工程车运行至坑洼不平的隧道路面上时，也可以实时保证工作平台保持相同竖直高度及实时处于水平状态运行，只需对四个自伸缩机构进行调整即可，调整效率高，反应灵敏，可有效保证雷达天线夹持机构贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，其运行方向始终与隧道纵轴线平行，从而保证检测结果的精确性。

当工程车在隧道路面运行过程中遇到障碍物时，需要绕道而行，此时可以通过双级回转式减速器和浮动臂来对绕道时所产生的角度偏差和三级起重臂的距离偏差进行调整，双级回转式减速器通过水平蜗轮蜗杆和竖直蜗轮蜗杆可以在水平和竖直方向上进行角度补偿，将绕道所形成的角度偏差进行补偿，而工程车与隧道衬砌壁之间的距离因绕道所增加或缩短的部分，则可由浮动臂来进行调整补偿，可有效保证雷达天线夹持机构贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，从而保证检测结构的精确性。

本发明雷达天线夹持机构在使用时雷达天线安装于雷达天线安装盒主体内，并通过紧固板紧固，使雷达天线能够稳固于雷达天线安装盒主体的内腔，确保检测结果的精度；在雷达天线安装盒主体的前端面紧密贴合固定有防护板，防护板包括防护平板和弧形防护板，在检测过程中能够紧密贴合隧道衬砌壁，防护板的设计不仅可以有效对雷达天线起到保护作用，可有效避免雷达天线直接持续贴合于隧道衬砌壁而产生磨损，延长雷达天线使用寿命，节约使用成本；同时，还能有效缓冲辅助机构在动作时对雷达天线造成冲击，避免雷达天线因冲击而损坏，进一步延长雷达天线使用寿命，节约使用成本；防护板的弧形防护板能很好的通过隧道衬砌施工缝，可使设备运行更加顺畅，进一步保证检测结果的精度的同时，避免了因防护板卡在衬砌施工缝导致三级起重臂的损坏；腰形孔和紧固板腰形孔方便雷达天线走线，加强筋板可使防护板和雷达天线安装盒主体结合更加稳固，紧固调节窗口可方便安装雷达天线，雷达天线安装盒主体内的内腔、紧固板和紧固螺杆的结构可以使本发明的雷达天线安装盒主体能与市面销售的各主流厂家生产的不同尺寸雷达天线相匹配。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中a部放大图

图3为本发明结构另一示意图。

图4为本发明后视图。

图5为本发明三级起重臂示意图。

图6为本发明横截面示意图。

图7为本发明雷达天线夹持机构结构示意图。

图8为本发明控制系统连接框图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-工程车、2-检测设备、3-工作平台、4-行走轮胎组、5-自伸缩机构、6-双级回转式减速器、7-三级起重臂、8-浮动臂、9-雷达天线夹持机构、10-曲面自适应机构、11-水平传感器、12-距离传感器、13-角度传感器、14-plc电控箱、15-横梁、61-水平蜗轮蜗杆、62-竖直蜗轮蜗杆、63-水平驱动电机、64-竖直驱动电机、91-安装座、92-雷达天线安装盒、921-雷达天线安装盒主体、922-紧固板、923-防护板、924-腰形孔、925-紧固板腰形孔、926-紧固螺杆、927-防护平板、928-弧形防护板、929-加强筋板。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1-8所示，本发明复杂工况自适应式隧道衬砌无损检测台车，主要解决现有技术对隧道衬砌无损检测时依靠人工托举天线对隧道衬砌进行无损检测时导致的检测效率低、检测结果误差大的问题。本发明包括用于在隧道内平稳运行且能水平自调的工程车1，以及设于所述工程车1上用于对隧道衬砌进行无损检测的一套或多套检测设备2。本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，检测效率高、检测结果精准。

本发明所述工程车1包括呈水平状态的工作平台3，两对行走轮胎组4，以及四个自伸缩机构5；两对所述行走轮胎组4中的一组行走轮胎组位于所述工作平台3的前部两侧，另一组行走轮胎组位于所述工作平台3的后部两侧，两组所述行走轮胎组4中的四个行走轮胎分别通过四个所述自伸缩机构5与所述工作平台3连接；所述自伸缩机构5为缸筒固定于所述工作平台3上的伸缩式液压缸，所述伸缩式液压缸的活塞杆的底端与相应所述行走轮胎连接，用于调节所述工作平台3的等高与水平，连接于同一对所述行走轮胎组4的两个行走轮胎上的两个所述自伸缩机构5之间设有一根横梁15，每一辆工程车1上的所述检测设备2优选设置五套，其中两套安装于所述工作平台3前部两侧，剩余三套并排安装于所述工作平台3后部。

本发明工程车包括工作平台，两对行走轮胎组和四个自伸缩机构，工作平台通过四个自伸缩机构与两对行走轮胎组连接，工程车可挂接在相应的车头上，使用灵活，扩大适用范围，工作平台上设五套检测设备，两套检测设备位于工作平台前端两侧，三套检测设备并排分布于工作平台后端，相比于现有技术，可对隧道衬砌的五条测线同时进行检测，可极大提高检测效率。

本发明所有所述检测设备2均安装于所述工作平台3的顶面，所述检测设备2包括安装于所述工作平台3的顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器6，安装于所述双级回转式减速器6上的三级起重臂7，安装于所述三级起重臂7上用于实时对所述三级起重臂7的长度进行补偿的浮动臂8，安装于所述浮动臂8上的曲面自适应机构10，以及安装于所述曲面自适应机构10上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构9，所述曲面自适应机构10优选万向浮动机构，所述浮动臂8优选液压套筒，并且该液压套筒的底端与所述三级起重臂7的顶端连接，该液压套筒的顶端与所述万向浮动机构连接。

本发明所述双级回转式减速器6包括水平安装于所述工作平台3顶面用于调整水平角度的水平蜗轮蜗杆61，以及竖直固定于所述水平蜗轮蜗杆61上用于调整竖直角度的竖直蜗轮蜗杆62，所述水平蜗轮蜗杆61上连接有用于驱动所述水平蜗轮蜗杆61运行的水平驱动电机63，所述竖直蜗轮蜗杆62上连接有用于驱动所述竖直蜗轮蜗杆62运行的竖直驱动电机64，所述三级起重臂7安装于所述竖直蜗轮蜗杆62上。

本发明所述雷达天线夹持机构9包括安装于所述曲面自适应机构8上的安装座91，以及固定于所述安装座91上的雷达天线安装盒92；所述雷达天线安装盒92包括正面和背面均开口、内腔用于容置雷达天线的雷达天线安装盒主体921，设于所述雷达天线安装盒主体921内用于将雷达天线固定于所述雷达天线安装盒主体921内的紧固板922，以及固定于所述雷达天线安装盒主体921前端面上用于在工作时与隧道衬砌壁持续贴合的防护板923，所述雷达天线安装盒主体921的底板中央纵向开设有一个腰形孔924，所述紧固板922在与所述腰形孔924相对应的位置处开设有一个大小与所述腰形孔924相同的紧固板腰形孔925，所述雷达天线安装盒主体921的底板上位于所述腰形孔924两侧分别开设有一个螺纹孔，每个所述螺纹孔内均连接有一根紧固螺杆926，两个所述紧固螺杆926的顶端均与所述紧固板922的底面活动连接。使用时将雷达夹持在雷达天线安装盒主体921内。

本发明所述防护板923包括紧密贴合并固定于所述雷达天线安装盒主体921前端面上的防护平板927，以及分别连接于所述防护平板927两端的两块弧形防护板928，所述弧形防护板928与所述雷达天线安装盒主体921相应侧的外侧壁之间设有至少一条加强筋板929，所述雷达天线安装盒92通过螺钉固定于所述安装座91上。

本发明雷达天线夹持机构在使用时雷达天线安装于雷达天线安装盒主体内，并通过紧固板紧固，使雷达天线能够稳固于雷达天线安装盒主体的内腔，确保检测结果的精度；在雷达天线安装盒主体的前端面紧密贴合固定有防护板，防护板包括防护平板和弧形防护板，在检测过程中能够紧密贴合隧道衬砌壁，防护板的设计不仅可以有效对雷达天线起到保护作用，可有效避免雷达天线直接持续贴合于隧道衬砌壁而产生磨损，延长雷达天线使用寿命，节约使用成本；同时，还能有效缓冲辅助机构在动作时对雷达天线造成冲击，避免雷达天线因冲击而损坏，进一步延长雷达天线使用寿命，节约使用成本；防护板的弧形防护板能很好的通过隧道衬砌施工缝，可使设备运行更加顺畅，进一步保证检测结果的精度的同时，避免了因防护板卡在衬砌施工缝导致三级起重臂的损坏；腰形孔和紧固板腰形孔方便雷达天线走线，加强筋板可使防护板和雷达天线安装盒主体结合更加稳固，紧固调节窗口可方便安装雷达天线，雷达天线安装盒主体内的内腔、紧固板和紧固螺杆的结构可以使本发明的雷达天线安装盒主体能与市面销售的各主流厂家生产的不同尺寸雷达天线相匹配。

本发明还包括控制系统，所述控制系统包括设于所述工作平台3上的水平传感器11和距离传感器12，设于所述双级回转式减速器6上的角度传感器13，以及设于所述工作平台3上并分别与所述水平传感器11、所述距离传感器12、所述角度传感器13、所述水平驱动电机63、所述竖直驱动电机64、以及所述浮动臂8连接的plc电控箱14。

值得注意的是，本发明中的水平传感器11、距离传感器12、角度传感器13和plc电控箱14均为现有常规设备仪器，其结构及工作原理均为现有成熟技术，并且上述设备仪器的具体结构、电路原理和外围电路等结构也并非本发明的发明点，因此这部分相关内容在此不作赘述，plc电控箱14分别与水平传感器11、距离传感器12、角度传感器13、水平驱动电机63、竖直驱动电机64、以及浮动臂8之间的连接以及控制联动原理等也是现有已知的成熟技术，因此关于这一部分内容在此也不作赘述。

本发明三级起重臂7为现有结构，具体结构不赘述，本实施例所用三级起重臂7如图5所示。

本发明检测设备包括依次连接的双级回转式减速器、三级起重臂、浮动臂、曲面自适应机构和雷达天线夹持机构，雷达天线夹持机构夹持雷达实时对隧道衬砌进行精准检测，自伸缩机构实时对工作平台进行调整，使工程车上的工作平台实时处于水平状态，工程车在车头的作用下在隧道内运行以实时对隧道衬砌进行检测，当工程车运行至坑洼不平的隧道路面上时，四个自伸缩机构实时动作，保证工作平台处于水平状态，如此当工程车运行至坑洼不平的隧道路面上时，也可以实时保证工作平台保持相同竖直高度及实时处于水平状态运行，只需对四个自伸缩机构进行调整即可，调整效率高，反应灵敏，可有效保证雷达天线夹持机构贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，其运行方向始终与隧道纵轴线平行，从而保证检测结果的精确性。

当工程车在隧道路面运行过程中遇到障碍物时，需要绕道而行，此时可以通过双级回转式减速器和浮动臂来对绕道时所产生的角度偏差和三级起重臂的距离偏差进行调整，双级回转式减速器通过水平蜗轮蜗杆和竖直蜗轮蜗杆可以在水平和竖直方向上进行角度补偿，将绕道所形成的角度偏差进行补偿，而工程车与隧道衬砌壁之间的距离因绕道所增加或缩短的部分，则可由浮动臂来进行调整补偿，可有效保证雷达天线夹持机构贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，从而保证检测结构的精确性。

所述工程车1可以选用轮胎式运输车，也可以选用轨行式运输车。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。