一种轨道磨损检测装置的制作方法

本实用新型属于轨道磨损检测领域，涉及一种轨道磨损检测装置。

背景技术：

在铁路系统的运行过程中，铁轨在长期的高密度、高强度、高重复作用力下，其轨头不可避免的会发生变形以及磨损，如果不及时发现这种缺陷并进行消缺处理，将会给列车的行车安全带来巨大的潜在隐患。铁轨的轨头打磨是一种重要的轨道维护手段，通过打磨机对轨道轨头表面进行打磨，可使轨头轮廓恢复到安全运行的要求。然而，轨头准确的磨损值是铁轨轨头打磨的重要参数依据，及时的掌握轨道磨损状态是保证列车行车安全的重要前提。

目前，我国检测轨道磨损的主要手段为工人目测及卡尺检测，存在劳动强度大、效率低下、易受人为主观因素影响，可靠性不高等缺点。

现有技术中，中国专利cn103115581公开了一种多功能轨道测量系统，通过设置在轨道车上的激光三维轮廓扫描装置对轨面轮廓进行扫描测量，继而对测量数据进行处理，得到轨面轮廓测量值等数据。然而，该装置仅采集轨顶部靠内侧部分位置及铁轨内侧面的扫描数据，对于轨顶部靠外侧部分位置及铁轨外侧面均未扫描，存在数据采集不全面的问题，而在打磨时，整个轨顶部以及轨顶部与外轨腰结合部均需根据轨道截面的受力进行考量。

中国专利cn109855562公开了一种钢轨磨耗测量方法及装置，其也同样存在数据采集不全面的问题，即未对钢轨外侧面进行数据采集。

钢轨横断截面尺寸相对较小，扫描的点云数据量对后续断面质量分析精度有着很大的影响，保证数据采集的质量高低是后续分析轨道各项质量指标的前提所在。

技术实现要素：

本实用新型提出一种可对轨道进行全面数据采集的轨道磨损检测装置。

本实用新型所采取的技术方案为：

一种轨道磨损检测装置，包括可沿轨道移动的小车装置，所述小车装置上左右侧各搭载一用于对对应侧铁轨进行全面数据扫描采集的数据采集装置，所述小车装置由驱动电机驱动，所述驱动电机对应的驱动轮内侧位置安装有用于检测所述小车装置移动速度及行驶里程数的编码器；所述小车装置上还搭载有主控模块和为整个轨道磨损检测装置供电的供电模块，所述主控模块分别与所述驱动电机、所述编码器和两数据采集装置相连。

进一步地，数据采集装置包括三个二维激光扫描仪，其中，一二维激光扫描仪竖直安装在轨道轨面正上方，激光光幕与轨道方向平行；另两二维激光扫描仪分别共平面地安装在竖直设置的二维激光扫描仪左、右侧位置，并均与轨道断面中心线呈设定角度。

进一步地，所述设定角度为45°。

进一步地，所述供电模块为锂电池组。

进一步地，所述主控模块为内置相应数据处理分析程序的工控机。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的轨道磨损检测装置结构简单，可对铁轨轮廓数据进行全面扫描采集，再结合现有的数据处理分析算法，可实现轨道磨损状态以及轨道轨面平整度的快速准确检测，大大降低轨道检修维护人员的劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型的轨道磨损检测装置的结构示意图；

图2为同侧三个二维激光扫描仪的布置方式示意图；

图3为同侧三个二维激光扫描仪对轨道进行扫描的工作状态示意图；

附图标记：1-小车装置，2-数据采集装置，3-主控模块，4-供电模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的轨道磨损检测装置作进一步地详细说明。

如图1所示，一种轨道磨损检测装置，包括可沿轨道移动的小车装置1，小车装置1上左右侧各搭载一用于对对应侧铁轨进行全面数据扫描采集的数据采集装置2，小车装置1由驱动电机驱动，驱动电机对应的驱动轮内侧位置安装有用于检测小车装置1移动速度及行驶里程数的编码器。小车装置1上还搭载有主控模块3和为整个轨道磨损检测装置供电的供电模块4，主控模块3分别与驱动电机、编码器和两数据采集装置2相连。主控模块3用于控制两数据采集装置2数据的采集、对采集数据的分析处理以及小车装置1的启停，即实现对整个轨道磨损检测装置的控制。

具体地，参见图2和图3，数据采集装置2包括三个二维激光扫描仪，其中，一二维激光扫描仪竖直安装在轨道轨面正上方，激光光幕与轨道方向平行。另两二维激光扫描仪分别共平面地安装在竖直设置的二维激光扫描仪左、右侧位置，并均与轨道断面中心线呈偏45°角，从而保证三个二维激光扫描仪的扫描范围能够覆盖轨道轨头及内外侧轨腰。

本实施例中，本供电模块4为锂电池组。主控模块3为内置相应数据处理分析程序的工控机。

下面对本实用新型的轨道磨损检测装置的工作原理(及数据处理过程)作介绍：首先，将对应于同一轨道的三个二维激光扫描仪采集的轨道断面轮廓点云数据与编码器的里程数一一对应，并进行拼接，形成完整的轨道断面轮廓。然后，将完整的轨道轮廓与标准轮廓进行比对，确定磨损量以及当前轨面平整度状态。具体包括：将完整的轨道断面轮廓点云和标准断面轮廓点云进行配准，配准过程中，以轨道轨腰位置处点云作为基准，应用迭代最近点方法对两片点云进行配准，计算出当前轨道位置的垂直磨损量及侧面磨损量，轨道总磨损量为垂直磨损及侧面磨损之和。同时，根据配准结果，检测当前轨道平整度状态。最后，将磨损量和平整度状态与编码器记录的里程数据对应，确定缺陷轨道断面位置。

需要指出的是，以上所述的数据分析处理方法为现有技术。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术方法范围内，可轻易想到的替换或变换方法，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种轨道磨损检测装置，包括可沿轨道移动的小车装置(1)，其特征在于，小车装置(1)上左右侧各搭载一用于对对应侧铁轨进行全面数据扫描采集的数据采集装置(2)，小车装置(1)由驱动电机驱动，所述驱动电机对应的驱动轮内侧位置安装有用于检测小车装置(1)移动速度及行驶里程数的编码器；小车装置(1)上还搭载有主控模块(3)和为整个轨道磨损检测装置供电的供电模块(4)，主控模块(3)分别与所述驱动电机、所述编码器和两数据采集装置(2)相连。

2.根据权利要求1所述的轨道磨损检测装置，其特征在于，数据采集装置(2)包括三个二维激光扫描仪，其中，一二维激光扫描仪竖直安装在轨道轨面正上方，激光光幕与轨道方向平行；另两二维激光扫描仪分别共平面地安装在竖直设置的二维激光扫描仪左、右侧位置，并均与轨道断面中心线呈设定角度。

3.根据权利要求2所述的轨道磨损检测装置，其特征在于，所述设定角度为45°。

4.根据权利要求1所述的轨道磨损检测装置，其特征在于，供电模块(4)为锂电池组。

5.根据权利要求1所述的轨道磨损检测装置，其特征在于，主控模块(3)为内置相应数据处理分析程序的工控机。

技术总结
本实用新型涉及一种轨道磨损检测装置，包括可沿轨道移动的小车装置，小车装置上左右侧各搭载一用于对对应侧铁轨进行全面数据扫描采集的数据采集装置，小车装置由驱动电机驱动，驱动电机对应的驱动轮内侧位置安装有用于检测小车装置移动速度及行驶里程数的编码器。小车装置上还搭载有主控模块和为整个轨道磨损检测装置供电的供电模块，主控模块分别与驱动电机、编码器和两数据采集装置相连。本实用新型的轨道磨损检测装置结构简单，可对铁轨轮廓数据进行全面扫描采集，再结合现有的数据处理分析算法，可实现轨道磨损状态以及轨道轨面平整度的快速准确检测，大大降低轨道检修维护人员的劳动强度。

技术研发人员：汪俊;周军;龚小溪;李大伟
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2020.05.14
技术公布日：2020.10.16