一种钢轨及其部件线路巡检装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种钢轨及其部件线路巡检装置。

背景技术：

截止至2018年底，全国铁路营业里程已达到13.1万公里以上，其中高铁线路2.9万公里以上，进一步地，在城市轨道交通方面，截止至2018年底，全国共有32个城市开通了地铁线路，地铁总里程达到了4511.3公里。作为整个轨道交通系统中最为重要的基础设施，钢轨及其部件在车辆长期高强度的冲击下会导致钢轨的扣件产生裂纹或缺失、钢轨表面擦伤、道床及轨枕产生裂纹与破损、扣件螺栓松脱等问题，影响轨道交通系统的运行安全，因此，快速有效地检测出钢轨及其部件的缺陷是保证轨道交通安全运行的重要环节。

目前，针对轨道交通钢轨及其部件的检测主要是利用线路天窗期进行人工巡查，但是此方法需要耗费大量的人力，效率低下，并且由于人工检测通常依靠经验，导致部分缺陷不能及时发现从而发生漏检，最终埋下安全隐患。还有部分采用ccd线扫相机连续扫描成像装置，但是也存在一些问题，如机械结构不合理、散热效果差、设备故障率高、寿命短、不方便维修、光源亮度与均匀性不理想、光源视野不能覆盖全部道床加排水沟等，同时也不具备测量扣件螺栓松动的功能，因此，具有很大的局限性，不能真实反映钢轨线路情况。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本实用新型旨在于提供一种工作效率高、测量的准确性以及可靠性高，并且还能节省人力成本的钢轨及其部件线路自动巡检装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下：

一种钢轨及其部件线路巡检装置，包括光源组件、光源散热组件、道床及扣件成像组件、钢轨成像组件、3d成像组件以及分线盒，所述光源组件、光源散热组件、道床及扣件成像组件、钢轨成像组件、3d成像组件以及分线盒通过连接支撑组件安装在车辆底部；所述光源组件用于对道床及扣件成像组件以及钢轨成像组件补光，所述道床及扣件成像组件用于对道床和扣件的状态进行检测，所述光源散热组件用于对光源组件进行散热，所述钢轨成像组件用于对钢轨表面状态进行检测，所述3d成像组件用于对钢轨和扣件的状态进行3d成像检测，所述分线盒用于各个组件的供电与通信。

优选地，所述光源组件包括4个光源模块，所述光源模块包括光源安装座、led灯珠以及灯杯，光源安装座设置在连接支撑组件上，led灯珠和灯杯均安装在光源安装座上，并且led灯珠位于灯杯内，所述光源安装座位于led灯珠的一侧设置有钢化玻璃，钢化玻璃通过玻璃压板固定在光源安装座上，玻璃压板与光源安装座之间设置有防水胶圈，所述光源安装座的另一侧还设置有散热鳍片。

优选地，位于内侧的两个光源模块采用沿轨道方向发散角度为30°的灯杯；位于外侧的两个光源模块采用沿轨道方向发散角度为10°的灯杯。

优选地，所述光源散热组件包括光源散热模块，所述光源散热模块包括散热风扇以及风扇安装件，散热风扇固定在风扇安装件上并且正对光源模块的散热鳍片，风扇安装件设置在连接支撑组件上。

优选地，所述道床及扣件成像组件包括3个道床及扣件成像模块，道床及扣件成像模块与光源模块之间间隔设置在连接支撑组件上，并且3个道床及扣件成像模块分别位于两侧钢轨正上方以及轨枕中部正上方，其成像面均位于同一平面内，以形成完整且连续的钢轨线路图像，所述道床及扣件成像模块包括第一线阵相机、第一镜头和第一相机外壳，第一线阵相机设置在第一相机外壳内并与第一镜头连接，第一相机外壳固定在连接支撑组件上。

优选地，所述钢轨成像组件包括2个钢轨成像模块，分别位于两侧钢轨的正上方，所述钢轨成像模块包括第二线阵相机、第二镜头和第二相机外壳，第二线阵相机设置在第二相机外壳内并与第二镜头连接。

优选地，所述3d成像组件包括2个3d成像模块，分别位于两侧钢轨的正上方，所述3d成像模块包括3d成像相机以及激光结构光装置。

优选地，所述钢轨成像模块通过角度调整组件设置在连接支撑组件上，在角度调整组件的作用下，钢轨成像模块可在竖直平面内转动。

优选地，所述角度调整组件包括固定底座、旋转底座以及锁定机构，固定底座和旋转底座通过转轴转动连接，旋转底座为活动部件，可相对于固定底座转动，锁定机构用于限制和锁定旋转底座的转动角度，钢轨成像模块设置在旋转底座上；所述锁定机构包括锁定螺栓、设置在固定底座上的锁定通孔以及设置在旋转底座上的弧形滑槽，锁定螺栓的螺杆一端分别穿过锁定通孔以及弧形滑槽并与螺母相配合。

优选地，所述连接支撑组件由碳素结构钢、不锈钢或者铝合金材料制成。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型将钢轨及其部件的线路巡检装置通过连接支撑组件固定在车辆底部，车辆运行时带着线路巡检装置前进，线路巡检装置在随车辆前进过程中不断对钢轨及其部件进行拍照成像，最后利用线路巡检装置拍摄的图像对钢轨及其部件的状态和缺陷进行检查及分析。因此，本实用新型能够实现钢轨及其部件的自动巡检，不依靠人工进行检查，整个巡检过程不仅节省了人力成本，还提高了工作效率，并且整个巡检过程的准确性以及可靠性也更高。

2、本实用新型通过新颖的机械结构设计以及合理的结构布局达到了模块化、易维修的目的，构成线路巡检装置中的每一个组件都是独立可拆卸的，操作人员不仅维修方便，并且能够根据实际情况和需求对各个组件进行独立的拆卸和替换。

3、本实用新型中的钢轨成像组件采用转动角度的设计，可调性强，适配能力好，能够根据光源组件进行相应的角度调整，使得成像范围内的光照强度和均匀性都更好，图像始终能保持清晰，成像后的图像质量高，便于后期利用图像进行缺陷分析。

4、本实用新型中的3d成像组件不仅可以直观且有效的监控并检测钢轨及其部件的各种缺陷，同时还可以检测扣件螺栓的松动缺陷，便于预防钢轨病害。

5、本实用新型中，光源组件单独配置有光源散热组件用于对其进行散热降温，能够防止光源组件温度过高，导致发光效率降低，从而严重缩短光源组件的使用寿命。

6、本实用新型中，散热风扇安装时正对光源模块的散热鳍片，因此，散热效果更好。

7、本实用新型中，连接支撑组件采用轻质高强的材料制作而成，因此，整体结构更加坚固和轻量化。

附图说明

本实用新型的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本实用新型整体立体示意图；

图2为本实用新型整体安装侧视示意图；

图3为光源模块内部结构示意图；

图4为道床及扣件成像模块内部结构示意图；

图5为钢轨成像模块立体示意图；

图6为钢轨成像模块内部结构示意图；

图7为固定底座立体示意图。

图中：

1、光源组件；2、光源散热组件；3、道床及扣件成像组件；4、钢轨成像组件；5、3d成像组件；6、分线盒；7、连接支撑组件；8、钢化玻璃；9、玻璃压板；10、防水胶圈；11、散热鳍片；12、角度调整组件；101、光源模块；201、光源散热模块；301、道床及扣件成像模块；401、钢轨成像模块；501、3d成像模块；1001、光源安装座；1002、led灯珠；1003、灯杯；2001、散热风扇；2002、风扇安装件；3001、第一线阵相机；3002、第一镜头；3003、第一相机外壳；4001、第二线阵相机；4002、第二镜头；4003、第二相机外壳；121、固定底座；122、旋转底座；123、锁定机构；1231、锁定螺栓；1232、锁定通孔；1233、弧形滑槽。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本实用新型目的技术方案，需要说明的是，本实用新型要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

实施例1

本实施例公开了一种钢轨及其部件线路巡检装置，包括光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6，所述光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6通过连接支撑组件7安装在车辆底部；所述光源组件1用于对道床及扣件成像组件3以及钢轨成像组件4补光，所述道床及扣件成像组件3用于对道床和扣件的状态进行检测，所述光源散热组件2用于对光源组件1进行散热，所述钢轨成像组件4用于对钢轨表面状态进行扫描检测，所述3d成像组件5用于对钢轨和扣件的状态进行3d成像检测，所述分线盒6用于各个组件的供电与通信。

作为本实用新型一种最基本的实施方式，参照说明书附图1和图2，所述钢轨及其部件线路巡检装置主要由光源组件、光源散热组件、道床及扣件成像组件、钢轨成像组件、3d成像组件以及分线盒构成，上述组件均通过紧固螺栓可拆卸的安装在连接支撑组件上，连接支撑组件又通过紧固螺栓可拆卸的固定在车辆底部，因此，本申请中的各个组件均为可拆卸的独立模块化结构，在实际运用过程中，操作人员维修方便，能够根据实际情况对各个组件进行独立的拆卸和替换。其中，光源组件主要用于对道床及扣件成像组件以及钢轨成像组件进行补光，使得上述成像组件的成像范围内光照强度和均匀性均更好，成像后的图像质量高，能够为后期利用图像进行缺陷分析提供极大的便利，而道床及扣件成像组件主要用于对道床和扣件的状态进行扫描成像检测，车内主机根据其拍得的图片能够自动识别道床异物、道床裂纹、扣件弹条断裂、扣件缺失、钢轨擦伤、钢轨裂纹等缺陷；所述光源散热组件主要用于对光源组件进行散热，防止其温度过高，导致发光效率降低，从而严重缩短其使用寿命；所述钢轨成像组件主要用于对钢轨的表面状态进行扫描成像检测，车内主机根据其拍得的图片能够自动识别钢轨擦伤、钢轨裂纹等缺陷；所述3d成像组件主要用于对钢轨和扣件的状态进行3d成像检测，车内主机根据其拍得的图片能够自动识别扣件螺栓松脱等缺陷；所述分线盒主要用于上述各个组件的供电和通信，使得整个装置的走线更加整齐、简洁、明了，方便操作人员维修和调整。

本申请将上述线路巡检装置通过连接支撑组件固定在车辆底部，车辆运行时带着线路巡检装置前进，线路巡检装置中的各个成像组件在前进过程中不断对钢轨及其部件进行拍照成像，并将拍得的照片传回车辆内设置的主机中，主机利用传回的图片对钢轨及其部件的状态和缺陷进行分析、识别，并将缺陷信息传输至地面，地面的运营维护人员能够及时对钢轨及其部件进行维护和修理，因此，本申请能够实现钢轨及其部件的自动巡检，不依靠人工进行检查，所以不仅能够节省人力成本，提高工作效率，并且整个巡检过程的准确性以及可靠性也更高。

实施例2

本实施例公开了一种钢轨及其部件线路巡检装置，包括光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6，所述光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6通过连接支撑组件7安装在车辆底部；所述光源组件1用于对道床及扣件成像组件3以及钢轨成像组件4补光，所述道床及扣件成像组件3用于对道床和扣件的状态进行检测，所述光源散热组件2用于对光源组件1进行散热，所述钢轨成像组件4用于对钢轨表面状态进行扫描检测，所述3d成像组件5用于对钢轨和扣件的状态进行3d成像检测，所述分线盒6用于各个组件的供电与通信。

优选地，所述光源组件1包括4个光源模块101，所述光源模块101包括光源安装座1001、led灯珠1002以及灯杯1003，光源安装座1001设置在连接支撑组件7上，led灯珠1002和灯杯1003均安装在光源安装座1001上，并且led灯珠1002位于灯杯1003内，所述光源安装座1001位于led灯珠的一侧设置有钢化玻璃8，钢化玻璃8通过玻璃压板9固定在光源安装座1001上，玻璃压板9与光源安装座1001之间设置有防水胶圈10，所述光源安装座1001的另一侧还设置有散热鳍片11。

优选地，位于内侧的两个光源模块101采用沿轨道方向发散角度为30°的灯杯1003；位于外侧的两个光源模块101采用沿轨道方向发散角度为10°的灯杯1003。

优选地，所述光源散热组件2包括光源散热模块201，所述光源散热模块201包括散热风扇2001以及风扇安装件2002，散热风扇2001固定在风扇安装件2002上并且正对光源模块101的散热鳍片11，风扇安装件2002设置在连接支撑组件7上。

优选地，所述道床及扣件成像组件3包括3个道床及扣件成像模块301，道床及扣件成像模块301与光源模块101之间间隔设置在连接支撑组件7上，并且3个道床及扣件成像模块301分别位于两侧钢轨正上方以及轨枕中部正上方，其成像面均位于同一平面内，以形成完整且连续的钢轨线路图像，所述道床及扣件成像模块301包括第一线阵相机3001、第一镜头3002和第一相机外壳3003，第一线阵相机3001设置在第一相机外壳3003内并与第一镜头3002连接，第一相机外壳3003固定在连接支撑组件7上。

优选地，所述钢轨成像组件4包括2个钢轨成像模块401，分别位于两侧钢轨的正上方，所述钢轨成像模块401包括第二线阵相机4001、第二镜头4002和第二相机外壳4003，第二线阵相机4001设置在第二相机外壳4003内并与第二镜头4002连接，第二相机外壳4003固定在连接支撑组件7上。

优选地，所述3d成像组件5包括2个3d成像模块501，分别位于两侧钢轨的正上方，所述3d成像模块501包括3d成像相机以及激光结构光装置。

优选地，所述连接支撑组件7由碳素结构钢、不锈钢或者铝合金材料制成。

作为本实用新型一种优选的实施方式，参照说明书附图1，光源组件由4个结构相同的光源模块构成，道床及扣件成像组件由3个结构相同的道床及扣件成像模块构成，光源模块与道床及扣件成像模块之间沿连接支撑组件长度方向依次交替的间隔布置在连接支撑组件上，3个道床及扣件成像模块分别位于两侧钢轨正上方以及轨枕中部正上方，并且其成像面均位于同一平面内，最终形成完整且连续的钢轨线路图像。参照说明书附图3，光源模块包括光源安装座、led灯珠以及灯杯，led灯珠和灯杯均安装在光源安装座上，且led灯珠位于灯杯内，两者数量对应，一个灯杯内设置有一个led灯珠，并且，位于内侧的两个光源模块采用的是沿轨道方向发散角度为30°的灯杯，保证了中部光照强度的均匀性，而位于外侧的两个光源模块采用的是沿轨道方向发散角度为10°的灯杯，保证了光照强度；进一步地，光源安装座位于led灯珠的一侧还设置有钢化玻璃，钢化玻璃通过玻璃压板固定在光源安装座上，玻璃压板与光源安装座之间则设置有防水胶圈，能够防止雨水、水汽等进入光源组件内，起到防水防潮的作用，保护光源组件内部不受侵害，延长其使用寿命，光源安装座的另一侧则设置有散热鳍片，用于增大散热面积，整个光源模块通过光源安装座固定在连接支撑组件上。参照说明书附图4，道床及扣件成像模块包括第一线阵相机、第一镜头和第一相机外壳，第一线阵相机通过固定架固定在第一相机外壳内并与第一镜头连接，第一相机外壳上对应设置有用于配合第一镜头成像的成像孔，成像孔处设置有钢化玻璃，钢化玻璃通过玻璃压板固定在第一相机外壳上，第一相机外壳由封装盒以及封装盒盖组成，两者之间可拆卸连接并且两者之间还设置有防水胶圈，封装盒上设置有防水航插，防水航插使得道床及扣件成像组件整体的防护等级达到ip67级别，能够防止粉尘、液体等异物侵入设备内部造成设备损坏，整个道床及扣件成像组件通过第一相机外壳设置在连接支撑组件上，第一相机外壳对第一线阵相机和第一镜头均有保护作用，能够防止工作过程中遇到的恶劣天气以及突发情况等对其产生侵害；道床及扣件成像组件包括的3个第一线阵相机分别位于两侧钢轨正上方以及轨枕中部正上方。参照说明书附图1和图6，设置在连接支撑组件上的钢轨成像组件由2个结构相同的钢轨成像模块构成，并且2个钢轨成像模块分别位于两侧钢轨的正上方，进一步地，钢轨成像组模块包括第二线阵相机、第二镜头和第二相机外壳，第二线阵相机通过固定架固定在第二相机外壳内并与第二镜头连接，第二相机外壳的结构与第一相机外壳完全相同，第二相机外壳同样对第二线阵相机以及第二镜头有保护作用，能够防止工作过程中遇到的恶劣天气以及突发情况等对其产生侵害，整个钢轨成像模块通过第二相机外壳设置在连接支撑组件上；钢轨成像组件包括的两个第二线阵相机分别位于两侧钢轨的正上方。参照说明书附图1，3d成像组件由2个3d成像模块构成，并且分别位于两侧钢轨的正上方，3d成像模块主要包括3d成像相机和激光结构光装置，其中，3d成像组件包括的2个3d成像相机分别位于两侧钢轨的正上方，激光结构光装置则主要用于向钢轨投射结构激光。参照说明书附图2，光源散热组件由光源散热模块构成，光源散热模块主要包括散热风扇以及风扇安装件，散热风扇设置在风扇安装件上，风扇安装件通过紧固螺栓固定在连接支撑组件上，散热风扇在安装时，正对光源模块的散热鳍片，采用风冷的方式对光源模块进行散热，正常状态下，光源模块与环境温度的温差不超过10℃，每个光源模块至少对应设置有1个光源散热模块。

实施例3

本实施例公开了一种钢轨及其部件线路巡检装置，包括光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6，所述光源组件1、光源散热组件2、道床及扣件成像组件3、钢轨成像组件4、3d成像组件5以及分线盒6通过连接支撑组件7安装在车辆底部；所述光源组件1用于对道床及扣件成像组件3以及钢轨成像组件4补光，所述道床及扣件成像组件3用于对道床和扣件的状态进行检测，所述光源散热组件2用于对光源组件1进行散热，所述钢轨成像组件4用于对钢轨表面状态进行扫描检测，所述3d成像组件5用于对钢轨和扣件的状态进行3d成像检测，所述分线盒6用于各个组件的供电与通信。

优选地，所述光源组件1包括4个光源模块101，所述光源模块101包括光源安装座1001、led灯珠1002以及灯杯1003，光源安装座1001设置在连接支撑组件7上，led灯珠1002和灯杯1003均安装在光源安装座1001上，并且led灯珠1002位于灯杯1003内，所述光源安装座1001位于led灯珠的一侧设置有钢化玻璃8，钢化玻璃8通过玻璃压板9固定在光源安装座1001上，玻璃压板9与光源安装座1001之间设置有防水胶圈10，所述光源安装座1001的另一侧还设置有散热鳍片11。

优选地，位于内侧的两个光源模块101采用沿轨道方向发散角度为30°的灯杯1003；位于外侧的两个光源模块101采用沿轨道方向发散角度为10°的灯杯1003。

优选地，所述光源散热组件2包括光源散热模块201，所述光源散热模块201包括散热风扇2001以及风扇安装件2002，散热风扇2001固定在风扇安装件2002上并且正对光源模块101的散热鳍片11，风扇安装件2002设置在连接支撑组件7上。

优选地，所述道床及扣件成像组件3包括3个道床及扣件成像模块301，道床及扣件成像模块301与光源模块101之间间隔设置在连接支撑组件7上，并且3个道床及扣件成像模块301分别位于两侧钢轨正上方以及轨枕中部正上方，其成像面均位于同一平面内，以形成完整且连续的钢轨线路图像，所述道床及扣件成像模块301包括第一线阵相机3001、第一镜头3002和第一相机外壳3003，第一线阵相机3001设置在第一相机外壳3003内并与第一镜头3002连接，第一相机外壳3003固定在连接支撑组件7上。

优选地，所述钢轨成像组件4包括2个钢轨成像模块401，分别位于两侧钢轨的正上方，所述钢轨成像模块401包括第二线阵相机4001、第二镜头4002和第二相机外壳4003，第二线阵相机4001设置在第二相机外壳4003内并与第二镜头4002连接，第二相机外壳4003固定在连接支撑组件7上。

优选地，所述3d成像组件5包括2个3d成像模块501，分别位于两侧钢轨的正上方，所述3d成像模块501包括3d成像相机以及激光结构光装置。

优选地，所述连接支撑组件7由碳素结构钢、不锈钢或者铝合金材料制成。

优选地，所述钢轨成像模块401通过角度调整组件12设置在连接支撑组件7上，在角度调整组件12的作用下，钢轨成像模块401可在竖直平面内转动。

优选地，所述角度调整组件12包括固定底座121、旋转底座122以及锁定机构123，固定底座121和旋转底座122通过转轴转动连接，旋转底座122为活动部件，可相对于固定底座121转动，锁定机构123用于限制和锁定旋转底座122的转动角度，钢轨成像模块401设置在旋转底座122上。

优选地，所述锁定机构123包括锁定螺栓1231、设置在固定底座121上的锁定通孔1232以及设置在旋转底座122上的弧形滑槽1233，锁定螺栓1231的螺杆一端分别穿过锁定通孔1232以及弧形滑槽1233并与螺母相配合。

作为本实用新型最佳的实施方式，参照说明书附图2，两个钢轨成像模块分别通过角度调整组件设置在连接支撑组件上，在角度调整组件的作用下，可在竖直平面内转动，根据光源模块调整自己的角度，使得成像范围内的光照强度和均匀性均满足要求，成像的图片清晰、质量高；进一步地，角度调整组件具体包括固定底座、旋转底座以及锁定机构，固定底座与旋转底座之间通过转轴转动连接，旋转底座为活动部件，锁定机构用于限制和锁定旋转底座的转动角度，整个钢轨成像模块通过第二相机外壳设置在旋转底座上，并跟随旋转底座转动进而调整角度，使得成像范围内的光照强度和均匀性更好；进一步地，参照说明书附图6和图7，所述锁定机构主要包括锁定螺栓、设置在固定底座上的锁定通孔以及设置在旋转底座上的弧形滑槽，锁定螺栓的一端依次穿过锁定通孔以及弧形滑槽并与螺母进行配合。使用时，旋松螺母，根据光源模块以及现场安装的实际情况，转动旋转底座至合适的角度，旋紧螺母，锁定旋转底座，使得钢轨成像模块成像范围内的光照强度和均匀性能够满足要求即可，方便后期利用图像进行缺陷分析。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。