一种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置的制作方法

本实用新型属于高铁线路声屏障状况检测技术领域，具体涉及一种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置。

背景技术：

从1997年我国第一次列车提速以来，我国相继修建并开通了京津城际客运专列、京沪城际客运专列、京广城际客运专列，设计时速也从200公里逐步提升到350公里。中国已经建成世界上建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路网。到2020年，通过新建的高速铁路、客运专列以及对已有铁路实施全面的提升改造，初步形成总规模约1.6万千米的“四横四纵”的快速铁路客运网络，列车最高速度将达到350Km/h。

随着列车运营速度、轴重、路网密度和行车密度的提高，加剧了铁路运输对环境的污染。现代铁路运输对环境的污染主要表现为铁路噪声，为此在通过人口密集区，高铁线路两侧要建立声屏障来阻隔噪声的传播。当高速列车通过声屏障时，由于巨大的脉动气压力的产生，引起声屏障剧烈的动力响应，甚至导致声屏障H钢卡槽松动。若检修没能及时发现，则极有可能影响列车运营安全，因此声屏障需要定期巡检。

声屏障一般设置在铁路路肩或桥梁作业栏杆处，在日常的巡检过程中，声屏障的内侧可以直接观察和维护，而声屏障的外侧既不能直接观察也不能直接维护。目前主要采用以下两种方式来解决这一问题：1）通过起重设备逐块拆除声屏障并对其进行观察和相应的维护，这种方式不仅效率低，而且在逐一拆装声屏障的过程中还可能造成新的损伤；2）悬挂作业人员于声屏障的外侧进行观察和维护，由于高速铁路多为高架，距地面少则十几米，多则几十米，且高架桥墩外侧并没有作业施工平台，所以必须用绳索将作业人员悬吊在半空进行作业，这样的作业方式安全隐患大、作业费用高，而且在如此的操作条件下工作效率极低。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置，通过在轨道小车上设置悬臂梁，将摄像设备伸到声屏障背面，实时监测声屏障的状况，解决了人工巡检难的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置，其包括轨道小车、立柱、悬臂梁、配重机构、电动推杆和视频监控系统，所述轨道小车上设有防侧翻机构和滑台机构，所述立柱一端竖直连接在所述滑台机构上，所述立柱另一端通过旋转机构连接所述悬臂梁，所述悬臂梁一端设有所述配重机构，另一端通过挂杆机构连接所述电动推杆，所述视频监控系统包括控制柜、照明装置和摄像装置，所述控制柜固定连接在所述立柱上，所述照明装置固定连接在所述悬臂梁上，所述摄像装置固定连接在所述电动推杆尾端上，所述照明装置和摄像装置分别电连接所述控制柜。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述轨道小车包括车架和绝缘车轮，所述车架采用工字结构，所述车架包括两根平行设置的连接梁和两个固定连接在所述连接梁两端的支撑架，每个所述支撑架两端均通过螺栓连接有所述绝缘车轮。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述防侧翻机构包括把手、安装座和夹轮，所述安装座固定连接在所述支撑架上，所述夹轮的中心轴铰接在所述安装座上，所述把手铰接在所述安装座上，且一端活动连接在所述夹轮的中心轴上。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述滑台机构包括直线滑轨和滑台，所述直线滑轨固定设置在所述连接梁上，所述滑台底部设有四个滑块，所述滑台顶部设有立柱支撑座和旋转轨道。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述旋转机构包括壳体、涡轮和蜗杆，所述蜗杆和涡轮均通过轴承设置在所述壳体内，所述涡轮的中心轴上设有一挡板，所述挡板两端上分别设有调节螺栓，所述挡板中间设有一连接框架，所述壳体底部设有一支撑框架。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述立柱一端插接在所述立柱支撑座上，另一端通过螺栓连接在所述支撑框架上。

在本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置中，所述挂杆机构包括钩头、卡箍、锁片和减震器，所述钩头通过螺栓连接在所述悬臂梁端部上，所述减震器设置在所述钩头下方，所述锁片铰接在所述钩头上方，所述卡箍一侧卡接在所述钩头上，所述锁片一端卡接在所述卡箍上。

实施本实用新型的这种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置，具有以下有益效果：

1.通过在轨道小车上设置悬臂梁，在悬臂梁上加设电动推杆，将摄像设备伸到声屏障背面，实时监测声屏障背面大范围的状况，解决了人工巡检难的问题。

2.通过在轨道小车上设置防侧翻机构，当轨道小车发生侧翻时，该机构可以钩住轨道，确保巡检装置运行安全。

3.通过设置滑台机构，使得立柱可随着滑台移动，拓宽了巡检装置的探测范围。

4.通过设置旋转机构将立柱和悬臂梁连接在一起，可以根据实际情况旋转悬臂梁，达到较好的探测效果。

5.通过设置配重机构，防止轨道小车因为偏重而发生侧翻，使得整个装置受力平衡，运作自如。

6. 通过设置挂杆机构连接悬臂梁和电动推杆，连接方式简单高效，拆装非常方便，且能使得电动推杆一直与地面垂直，保持在运动过程中与声屏障平行，不会摆动，提高摄像效果。

7.通过在悬臂梁上设置照明设备，使得巡检装置在晚上也可以正常工作，保证巡检效率。

附图说明

图1为本实用新型的高铁线路声屏障连接件状况巡检装置的示意图；

图2为图1中轨道小车的俯视示意图；

图3为图2的左视示意图；

图4为图2中I部分的放大示意图；

图5为图1中绝缘车轮的示意图；

图6为图1中电动推杆的示意图；

图7为图1中防侧翻机构的主视示意图；

图8为图7的左视示意图；

图9为图7中把手的示意图；

图10为图7中夹轮的示意图；

图11为图1中挂杆机构的主视示意图；

图12为图11的俯视示意图；

图13为图1中立柱的示意图；

图14为图1中滑台机构的主视示意图；

图15为图14的俯视示意图；

图16为图14的左视示意图；

图17为图1中悬臂梁的示意图；

图18为图1中旋转机构的主视示意图；

图19为图18的左视示意图；

图20为图18中A-A向的剖视示意图；

图21为图1中视频监控系统的控制电路示意图；

图22为图21中摄像装置的组件示意图。

图中：轨道小车1、立柱2、悬臂梁3、配重机构4、电动推杆5、视频监控系统6、防侧翻机构7、滑台机构8、旋转机构9、挂杆机构10、控制柜11、照明装置12、摄像装置13、车架14、绝缘车轮15、连接梁16、支撑架17、把手18、安装座19、夹轮20、直线滑轨21、滑台22、滑块23、立柱支撑座24、旋转轨道25、壳体26、涡轮27、蜗杆28、挡板29、调节螺栓30、连接框架31、支撑框架32、钩头33、卡箍34、锁片35、减震器36。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至22所示的本实用新型的这种高铁线路声屏障连接件状况巡检装置，其包括轨道小车1、立柱2、悬臂梁3、配重机构4、电动推杆5和视频监控系统6。所述轨道小车1上设有防侧翻机构7和滑台机构8，所述立柱2一端竖直连接在所述滑台机构8上，所述立柱2另一端通过旋转机构9连接所述悬臂梁3。所述悬臂梁3一端设有所述配重机构4，另一端通过挂杆机构10连接所述电动推杆5。所述视频监控系统6包括控制柜11、照明装置12和摄像装置13，所述控制柜11固定连接在所述立柱2上，所述照明装置12固定连接在所述悬臂梁3上。所述摄像装置13固定连接在所述电动推杆5尾端上，所述照明装置12和摄像装置13分别电连接所述控制柜11。

悬臂梁3：由主梁和延伸杆两部分构成。主梁总长5米，采用不锈钢方管焊接而成。考虑到悬臂梁3所受的弯矩的变化，将悬臂梁3设计桁架结构，以达到进一步减轻重量和增加稳定性的目的。主梁与直线滑轨21结合平面可移动距离为4.1米-2.6米，普通声屏障可检测距轨中心3.5米，接触网立柱距轨中心3米。当巡检装置遇接触网立柱时可直接移出绕过接触网立柱。为方便现场运输该巡检装置，拓展可检测距离，在悬臂梁3上设计有能够进行中间折叠收缩的机构——延伸杆。该延伸杆为不锈钢材质与主梁材质相同，采用可翻折结构，当监测距离较长可加装该延伸杆，加装该延伸杆可检测距轨中心4.9米以内的声屏障。延伸杆和主梁采用挂钩连接方式，当监测距离较短时，可以取下延伸杆。还可以在主梁和延伸杆端部均设置挂杆机构10，用来设置两个电动推杆5，这样就可以同时探测两块声屏障的状况。

配重机构4：当在悬臂梁3上安装电动推杆5后，配重盒挂在悬臂梁3另一端用于配重，防止轨道小车1因为偏重而发生侧翻，同时可以使整个巡检装置受力平衡，运作自如。该配重机构4前期采用盒式设计，里面的装有配重小块，可根据实际需求增加或减少配重块，从而改变配重盒的重量。后期为便于提运采用了配重片，通过增减配重片来改变配重。

电动推杆5的电机旋转带动推杆的伸长，从而使得挂在推杆伸出端的网络摄像机向下延伸，使得摄像机与巡检装置的距离在一定的范围内，让画面更加清晰。挂杆机构10能够使电动推杆5保持竖直状态。

电动推杆5是一种电动升降柱装置，圆筒状的升降柱插在圆筒状存放管内，升降柱可在存放管内作上下滑动的升降运动；在存放管内，设有竖置在升降柱上的螺旋轴、由存放管内部支撑并与升降柱上的螺旋轴咬合的驱动齿轮、驱动驱动齿轮旋转的马达。由于采用马达驱动电动方式，可实现远程遥控操作，动作的声音很静，减少了引发故障的因素。

如图21至22所示，整个控制柜11由蓄电池、开关、保险装置、12V-24V电源转换装置、显示器、录像机、网线和照明装置12等组成。该巡检装置由锂电池供电，输出电压为12V，电压输出分为两部分，12V电压直接给录像机、显示器和照明装置12供电。另一部分通过直流12V转24V的电源转换装置，将电压转换为24V给电动推杆5提供24V的电源，控制电动推杆5工作。

摄像装置13主要由网络球形摄像机、弹簧网络电缆、网络录像机、7寸显示屏和鼠标等组成。摄像机通过网线与录像机连接，完成摄像机的供电和数据实时传输和录像通过显示屏观察摄像内容。

巡检装置的照明装置12分两部分，一个是安装在悬臂梁3中间上的LED灯管用于夜间作业照明、另一个是安装在悬臂梁3前端用于夜间摄像补光。

如图2至4所示，所述轨道小车1包括车架14和绝缘车轮15，所述车架14采用工字结构，所述车架14包括两根平行设置的连接梁16和两个固定连接在所述连接梁16两端的支撑架17，每个所述支撑架17两端均通过螺栓连接有所述绝缘车轮15。绝缘车轮15采用尼龙加工而成，具有机械加工性能好、韧性高、耐老化性能好、机械减振能力好、尺寸稳定性好、良好的滑动性、优异的耐磨性、抗磨性能良好等特点。车架14采用方管焊接成型，摒弃了大块面板的结构，节约了材料，减轻了重量。在车架14两端设置了提手，便于现场搬运，在车架14上还设有储物箱，可以放置一些巡检工具。为适应在轨道上行驶，车架14上加装了绝缘材料，可将车架14与轨道隔离开来，以保证整个机构的安全运行。

如图7至10所示，所述防侧翻机构7包括把手18、安装座19和夹轮20，所述安装座19固定连接在所述支撑架17上，所述夹轮20的中心轴铰接在所述安装座19上，所述把手18铰接在所述安装座19上，且一端活动连接在所述夹轮20的中心轴上。防侧翻机构7又名夹轨装置，其安装在车架14两侧，使用时，握住把手18，将夹轨装置扳下，使得夹轮20置于轨道轨面下方，当小车发生侧翻时，夹轮20可钩住轨道，确保巡检装置运行安全，不使用或遇到异物时使可将夹轮20打起。

如图14至16所示，所述滑台机构8包括直线滑轨21和滑台22，所述直线滑轨21固定设置在所述连接梁16上，所述滑台22底部设有四个滑块23，所述滑台22顶部设有立柱支撑座24和旋转轨道25。

为加大该巡检装置的横向拓展距离，我们改变了原有固定的支架结构，在连接梁16上加装了直线滑轨21使立柱2可沿直线滑轨21移动，拓宽了整个装置的横移距离。

直线滑轨21又称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，且可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。直线滑轨21运动的作用是用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动。其工作原理可以理解为是一种滚动导引，是由钢珠在滑块23跟导轨之间无限滚动循环， 从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块23使运动由曲线转变为直线，具有以下特点：1）自动调心能力：在安装的时候，即由钢珠的弹性变形及接触点的转移，即使安装面多少有些偏差，也能被线轨滑块23内部吸收，产生自动调心能力之效果从而得到高精度稳定的平滑运动。2）具有互换性：由于对生产制造精度严格管控，直线滑轨21尺寸能维持在一定的水准内，且滑块23有保持器的设计以防止钢珠脱落，因此具可互换性。3）所有方向皆具有高刚性：运用四列式圆弧沟槽，配合四列钢珠等45度之接触角度，让钢珠达到理想的两点接触构造，能承受来自上下和左右方向的负荷；在必要时更可施加预压以提高刚性。4）使用寿命长：部件移动时，钢球就在支架沟槽中循环流动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的使用寿命。5)承受力大：导轨系统是力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积，所以能提高系统的承载能力，而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力广泛扩散，扩大承受力的面积。

同时该滑轨还采用不锈钢材质制作而成，其硬度比钢材高2倍；比铝高10倍；表面光泽10年如新；不会释放有毒物质，环保无毒无污染；耐腐蚀，不锈钢材质镍和铬元素结合耐酸耐碱耐腐蚀；不生锈，潮湿环境不生锈抗氧化能力强，经久耐用不易损坏。

该滑台22为250*250mm的10mm厚钢板，安装在两根平行的滑轨上的四个滑块23上，滑台22板上还制作了立柱支撑座24和旋转轨道25。立柱2起到支撑巡检装置的探测部分的作用，立柱2下端安装在滑台22的立柱支撑座24上，可转动也可随滑台22在直线滑轨21上自如移动，既拓展了的活动空间又增加了承载能力。

立柱支撑座24和旋转轨道25构成了立柱2旋转限位机构，该限位机构以半圆固定圆弧为基础，立柱支撑座24下方的弹性伸缩件由一与固定圆弧半径一样长的连杆与立柱支撑座24连接，该弹性伸缩件随立柱支撑座24以固定圆弧轨迹转动，当弹性伸缩件到达水平、+90度和-90度三个孔位时弹性伸缩件自动落下限制立柱支撑座24继续转动。当需要转动时，将弹性伸缩件上方的拉环拉起，该弹性伸缩件中的可伸缩杆抬起继续沿圆弧轨道旋转。该限位装置设计了3个固定限位，分别为工作位，顺时针90°和逆时针90°，限制悬臂梁3随立柱2旋转到临线轨道。

如图18至20所示，所述旋转机构9包括壳体26、涡轮27和蜗杆28，所述蜗杆28和涡轮27均通过轴承设置在所述壳体26内。所述涡轮27的中心轴上设有一挡板29，所述挡板29两端上分别设有调节螺栓30，所述挡板29中间设有一连接框架31，所述壳体26底部设有一支撑框架32。

该机构是关键的悬臂梁3转动机构，我们采用的是蜗轮蜗杆的结构设计，该传动机构是由蜗杆28和蜗轮27组成的，用于传递交错轴之间的运动和动力，两轴交错角为 90°。在传动中，我们以蜗杆28为主动件； 从外形上看，蜗杆28类似螺栓，涡轮27则很象斜齿圆柱齿轮；工作时，涡轮27轮齿沿着蜗杆28的螺旋面作滑动和滚动。为了改善轮齿的接触情况，将涡轮27沿齿宽方向做成圆弧形，使之将蜗杆28部分包住，这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触.。

蜗杆28传动具有以下特点：

1）传动比大、且准确。通常称蜗杆28的螺旋线数为螺杆的头数，若蜗杆28头数为z1，涡轮27齿数为 z2，则蜗杆28传动的传动比为：i=n1/n2=z2/z1=ω1/ωi= (3-60) ，通常蜗杆28头数很少(z1=1～4)，涡轮27齿数很多(z2=30～80)，所以蜗杆28传动可获得很大的传动比，从而使机构比较紧凑。单级蜗杆28传动的传动比：i≤100～300，传递动力时常用：i=5～83。因为蜗杆28的齿数z1较少，涡轮27的齿数z2可以很多，因此传动比：i12=w1/w2=z2/z1可以很大，一般i12=10 ~ 100。在分度机构或手动机构中，i12可达300以上。

2）传动平稳，无噪声。因蜗杆28与涡轮27齿的啮合是连续的，同时啮合的齿对较多。

3）具有自锁性。当蜗杆28的螺旋线导程角小于轮齿间当量摩擦角时，蜗杆蜗轮机构将自锁，即不能由涡轮27带动蜗杆28转动，可以实现自锁。

该机构蜗杆28部分通过壳体26固定于立柱2上，涡轮27部分通过连接框架31与悬臂梁3连接固定，完成悬臂梁3与立柱2的连接以及悬臂梁3的转动控制。该旋转机构9采用蜗轮蜗杆的设计有效的完成了支架的悬臂梁3，还对转动的过程进行了自锁，防止了一般机构无法锁紧或锁紧、松开繁琐等问题，该机构转动后如不施加外力机构是不会自己转动的。

调节螺栓30相当于升降限位机构：

该机构安装在旋转机构9蜗轮的两侧如图，分别由两调节螺栓30来限制悬臂梁3的上下摆动角度，从而控制悬臂梁3的上升和下降高度，不但可防止支架端头过高触碰电线，也可防止摄像头接触地面而损伤摄像设备。

如图13所示，所述立柱2一端插接在所述立柱支撑座24上，另一端通过螺栓连接在所述支撑框架32上。立柱2主要起悬臂梁3，升高悬臂梁3的高度，加装控制柜11的作用。该立柱2高度1.2米，采用钢管制作，质量较轻，支撑力强。

如图11至12所示，所述挂杆机构10包括钩头33、卡箍34、锁片35和减震器36，所述钩头33通过螺栓连接在所述悬臂梁3端部上，所述减震器36设置在所述钩头33下方。减震器36就是一弹簧套在螺栓上，然后连接在钩头33上，弹簧一端抵住螺栓头，另一端抵住钩头33，螺栓头抵住电动推杆5，可以起到减震限位的功能，使得电动推杆5不会在运动中晃动。所述锁片35铰接在所述钩头33上方，所述卡箍34一侧卡接在所述钩头33上，所述锁片35一端卡接在所述卡箍34上。该机构采用了较为特殊的挂杆头设计，电动推杆5固定在卡箍34内，卡箍34侧面设有两块连接片，连接片上设有一横杆，只需将卡箍34上的横杆放入钩头33的圆弧槽内，将锁片35搭上就连挂完成。该挂杆机构10将电动推杆5与悬臂梁3连接，随着悬臂梁3的抬高或下降，该摄像头电动推杆5永远保持与地面垂直，也就是与声屏障平行，但又不会随着前进方向前后摆动。

至此，本实用新型目的得以完成。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。