一种地铁隧道检测系统的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种地铁隧道检测系统。


背景技术：

2.地铁线路条件是保证行车安全的基础，随着我国城市轨道交通快速发展，因地质灾害或工程施工诱发的隧道结构损害问题日益凸显，通过研发配套轨道装备和应用技术来提升隧道检测能力已是势在必行。目前，针对地铁隧道的病害问题，既有的检测方式多为人工检测，但是人工检测效率低下，占用线路时间长，作业强度大。
3.在隧道检测车“运用高速化、检测高效化、设备高精度”的市场需求下，进一步提高检测效率和车辆运行性能、实现多功能隧道病害检测同步处理是当前轨道工程机械亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种地铁隧道检测系统，解决了相关技术中人工检测效率低下，占用线路时间长，作业强度大的技术问题。
5.本技术提供了一种地铁隧道检测系统，包括：检测车辆以及设置在所述检测车辆上的车载检测设备，所述车载检测设备包括：
6.三维激光扫描仪，用于扫描隧道内壁的廓形变化；
7.避障雷达，用于识别隧道沿线设备或障碍物的外形及相对位置坐标信息；
8.探测雷达装置，用于对隧道内壁的衬砌结构进行内部缺陷探测；
9.红外相机，用于对隧道内壁的表观进行拍照。
10.在一些实施方式中，所述探测雷达装置包括多个机械臂和多个与所述机械臂一一对应设置的探测雷达，所述探测雷达设置在对应的机械臂的自由端，当多个所述机械臂展开时，多个所述探测雷达均布排列于所述隧道内壁的环面上。
11.在一些实施方式中，所述机械臂包括一级机械臂和二级机械臂，所述一级机械臂可转动地设置在所述检测车辆上，所述二级机械臂可转动地设置在所述一级机械臂的自由端，所述探测雷达设置在对应的所述二级机械臂的自由端。
12.在一些实施方式中，所述检测车辆包括车架和设备舱，所述设备舱可操作地打开或关闭，所述探测雷达装置以及红外相机均设置在所述设备舱中，当所述设备舱打开时，多个所述机械臂展开；当所述设备舱关闭时，多个所述机械臂收缩。
13.在一些实施方式中，所述设备舱包括相对设置的第一推拉棚和第二推拉棚，所述第一推拉棚和第二推拉棚相对的一端分别为第一伸缩端和第二伸缩端，所述第一伸缩端和所述第二伸缩端可通过伸缩以对接或分离，当所述第一伸缩端和所述第二伸缩端对接时，所述设备舱处于关闭状态；当所述第一伸缩端和第二伸缩端分离时，所述设备舱处于打开状态。
14.在一些实施方式中，所述三维激光扫描仪和所述避障雷达分设于所述车辆的两
端。
15.在一些实施方式中，所述检测车辆还包括分设于所述车架两端的第一驾驶室和第二驾驶室，所述设备舱设置在所述第一驾驶室和所述第二驾驶室之间，所述第一推拉棚固定设置在所述第一驾驶室上，所述第二推拉棚固定设置在所述第二驾驶室上，所述避障雷达设置在所述第一驾驶室背离所述第一推拉棚的一侧，所述三维激光扫描仪设置在所述第二驾驶室背离所述第二推拉棚的一侧。
16.在一些实施方式中，所述检测车辆还包括两个设置在所述车架底部的单轴转向架，且两个所述单轴转向架分设于所述第一驾驶室和所述第二驾驶室的下方。
17.在一些实施方式中，所述检测车辆还包括两个车钩，两个所述车钩分设于所述车架两端的横梁上，所述车钩用于连接其他车辆。
18.在一些实施方式中，所述检测车辆为电动车辆。
19.本技术有益效果如下：
20.本技术提供的地铁隧道检测系统，包括检测车辆以及设置在检测车辆上的车载检测设备，车载检测设备包括：三维激光扫描仪、探测雷达装置以及红外相机，三维激光扫描仪用于扫描隧道内壁的廓形变化；探测雷达装置用于对隧道内壁的衬砌结构进行内部缺陷探测；红外相机用于对隧道内壁的表观进行拍照。即车载检测设备集成了多种功能，可充分满足隧道的检测需要，达到最优的检测效果，且由于车载检测设备设置在检测车辆上，因此通过检测车辆在隧道内移动，多种车载检测设备便可对隧道进行实时检测，提高了工作效率，缩短了占用线路的时间，降低了作业人员的作业强度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
22.图1为本实施例提供的地铁隧道检测系统的结构示意图；
23.图2为图1中设备舱处于打开状态的示意图；
24.图3为图1中本实施例提供的地铁隧道检测系统的内部结构示意图；
25.图4为图3中探测雷达装置的结构示意图；
26.图5为图4中机械臂展开的横断面图。
27.附图标记说明：
28.100-检测车辆，110-车架，120-设备舱，121-第一推拉棚，122-第二推拉棚，130-第一驾驶室，140-第二驾驶室，150-单轴转向架，160-供电系统，170-电气牵引系统，180-空气制动装置，190-车钩，200-车载检测设备，210-三维激光扫描仪，220-避障雷达，230-探测雷达装置，231-机械臂，232-探测雷达，240-红外相机，300-隧道内壁。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
30.结合图1-图5，本技术实施例提供了一种地铁隧道检测系统，包括检测车辆100以及设置在检测车辆100上的车载检测设备200，车载检测设备200用于对隧道进行检测，检测车辆100为车载检测设备200的安装基础，检测车辆100用于带动车载检测设备200在地铁隧道内移动。
31.检测车辆100具备高速正常运行和低速巡航诊断作业两种运行模式，在地铁运行空窗期，需将检测车辆100从停放车间快速移动到隧道的目标检测区间时，以及检测完成后需快速回送到车间以避免影响线路正常行车调度时，检测车辆100处于高速正常运行状态，车辆运行速度可达40km/h～80km/h；当检测车辆100对隧道内壁300进行检测时，检测车辆100则处于低速巡航诊断状态，此时车载检测设备200处于工作状态，车辆巡航速度为5km/h～10km/h。
32.车载检测设备200包括三维激光扫描仪210、探测雷达装置230以及红外相机240。其中，三维激光扫描仪210具有断面扫描功能，在检测车辆100的移动过程中，三维激光扫描仪210可连续地对隧道断面进行扫描，从而得出隧道内壁300的廓形变化，实现隧道结构变形、掉块或错台的对比监测。
33.探测雷达装置230是用高频电磁波来确定地下介质分布的一种快速、高效、无损探测的物探方法，用于对隧道内壁300的衬砌结构进行深层次隐蔽病害缺陷探测，比如内部空洞、裂纹检测，探测雷达装置230可在检测车辆100的行进中同步完成隧道病害的检测工作。
34.红外相机240用于对隧道内壁300的表观进行拍照，当检测车辆100进行匀速运动时，红外相机240进行定距拍照，对隧道内壁300衬砌表面漏水等表观缺陷进行全面摄影，当检测车辆100行驶完整条隧道，便可收集到整条隧道的全部相片，根据摄影测量原理对相片进行处理，可得出每个像素点在实际空间中的坐标，实现整条隧道的三维重建，测量出整条隧道的各项数据。
35.本技术实施例提供的地铁隧道检测系统，由于车载检测设备200包括三维激光扫描仪210、探测雷达装置230以及红外相机240，三维激光扫描仪210用于扫描隧道内壁300的廓形变化；探测雷达装置230用于对隧道内壁300的衬砌结构进行内部缺陷探测；红外相机240用于对隧道内壁300的表观进行拍照。即车载检测设备200集成了多种功能，可充分满足隧道的检测需要，达到最优的检测效果，且由于车载检测设备200设置在检测车辆100上，因此通过检测车辆100在隧道内移动，多种车载检测设备200便可对隧道进行实时检测，提高了工作效率，缩短了占用线路的时间，降低了作业人员的作业强度。
36.结合图4-图5，探测雷达装置230包括多个机械臂231和多个与机械臂231一一对应设置的探测雷达232，机械臂231为多关节转动连接的构件，其自由端可根据要求做相应动作。探测雷达232设置在对应的机械臂231的自由端，探测雷达232用于对隧道内壁300的衬砌结构进行检测，机械臂231具有多自由度的运动，用于支撑且通过伸缩带动对应的探测雷达232接触或分离隧道内壁300，当多个机械臂231展开时，多个探测雷达232均布排列于隧道内壁300的环面上，当多个机械臂231收缩时，多个探测雷达232则分离于隧道内壁300的环面。具体的，本实施例中共设置有七个探测雷达232，以实现对隧道拱顶至墙角范围内衬砌探测的全覆盖。
37.结合图3，由于隧道内具有一些沿线设备和障碍物，比如道岔转辙机、信号机、轨道
电路、应答器、箱盒以及侵入限界的其他障碍物等，而探测雷达装置230工作时，机械臂231会展开，为避免机械臂231与沿线设备和障碍物产生干扰，本实施例中车载检测设备200还包括避障雷达220，避障雷达220用于识别隧道沿线设备或障碍物的外形及相对位置坐标信息，从而可根据沿线设备或障碍物的位置信息调整机械臂231的展开位置，避免发生干扰。
38.结合图1-图2，检测车辆100包括车架110和设备舱120，设备舱120可操作地打开或关闭，当检测车辆100高速正常运行时，设备舱120关闭；当检测车辆100低速巡航诊断作业时，设备舱120打开。探测雷达装置230以及红外相机240均设置在设备舱120中，设备舱120打开时，多个机械臂231展开，多个探测雷达232沿着隧道圆周方向呈均分分布；当设备舱120关闭时，多个机械臂231则收缩，并设置于设备舱120中。即当设备舱120打开时，内部检测设备可无障碍的执行检测作业；当设备舱120关闭时，可保护内部检测设备不受损害。
39.具体地，设备舱120可以包括相对设置的第一推拉棚121和第二推拉棚122，第一推拉棚121和第二推拉棚122可沿检测车辆100的长度方向伸缩，其中，第一推拉棚121和第二推拉棚122相对的一端分别为第一伸缩端和第二伸缩端，第一伸缩端和第二伸缩端可通过移动伸缩以实现互相对接或分离，当第一伸缩端和第二伸缩端对接时，第一推拉棚121和第二推拉棚122则闭合，设备舱120处于关闭状态；当第一伸缩端和第二伸缩端分离时，第一推拉棚121和第二推拉棚122则分开，设备舱120处于打开状态。
40.第一推拉棚121和第二推拉棚122可采用手动推拉或电动推拉，推拉棚为现有技术，在此也不再详述。
41.结合图3，由于三维激光扫描仪210和避障雷达220均需360度扫描再反馈信息，不能被车体或地板之类的构件遮挡住扫描信号，因此，三维激光扫描仪210和避障雷达220必须设置在检测车辆100的端部，三维激光扫描仪210和避障雷达220可设置在检测车辆100的同一端，也可以分设于检测车辆100的两端，优选的，为充分利用检测车辆100的安装位置，本实施例中三维激光扫描仪210和避障雷达220分设于检测车辆100的两端。
42.结合图1-图2，检测车辆100还包括分设于车架110两端的第一驾驶室130和第二驾驶室140，第一驾驶室130和第二驾驶室140内均设置有司控台和司机座椅，可满足检测车辆100的双向行驶要求，从而检测车辆100可根据检测需要在隧道内向前或向后行进。
43.设备舱120设置在第一驾驶室130和第二驾驶室140之间，第一推拉棚121背离第一伸缩端的一端固定设置在第一驾驶室130上，第二推拉棚122背离第二伸缩端的一端固定设置在第二驾驶室140上，避障雷达220设置在第一驾驶室130背离第一推拉棚121的一侧，三维激光扫描仪210设置在第二驾驶室140背离第二推拉棚122的一侧。
44.进一步地，检测车辆100由两台单轴转向架150提供轮轴驱动及踏面制动，结构紧凑，运行可靠，相比二轴转向架，单轴转向架150可充分利用有效轴重，在满足总体载重要求的同时，更有利于车下设备空间排布，且具有优良的曲线通过能力。两个单轴转向架150设置在车架110底部，且两个单轴转向架150分设于第一驾驶室130和第二驾驶室140的下方。
45.单轴转向架150采用两级橡胶弹簧减振装置，第一级为轴箱装置上的一系橡胶弹簧，第二级为构架上的二系橡胶旁承，可提供可靠、稳定的悬挂减振能力，保证车载检测设备200高精度的工作要求。构架两端均设有轮对轴箱装置，每个轴箱装置左右对称设置的两组一系橡胶弹簧与二系橡胶旁承两两对应，且分别设置在构架侧梁上下部，起吊装置设于同侧两个二系旁承中间。
46.为避免燃料动力对隧道空气造成严重污染，本实施例中的检测车辆100为电动车辆，包括设置在车架110底部的供电系统160，供电系统160包含动力锂电池、高压配电箱、牵引逆变器、辅助逆变器、制动电阻箱、其他辅助负载及蓄电池。动力锂电池输出直流电源，通过高压配电箱、牵引逆变器为牵引电机提供交流电；通过辅助逆变器为车载控制系统提供永久负载电源以及车载设备电源。
47.此外，车架110底部还设有电气牵引系统170以及空气制动装置180。其中，电气牵引系统170包含电机、齿轮箱、轮对。电机为两台，分别悬挂安装于转向架上，牵引时，根据整车的运行要求及牵引控制单元指令，控制驱动电机运转，通过齿轮箱上齿轮组传递牵引力给轮对，从而驱动车辆前进或后退，系统可在扭矩或速度模式下工作，可实现低恒速控制。制动时，电机电制动产生的能量主要通过逆变器回馈到直流母线，为锂电池充电，并给辅助逆变器供电。在锂电池充满后多余的能量通过制动电阻箱发热消耗。
48.空气制动装置180主要包括风源系统、jz-7制动系统、单元制动器，风源系统的空气压缩机提供风源，通过jz-7制动系统各阀体操控转向架的单元制动器与轮对进行踏面制动，该装置可实施单独制动、常用制动、紧急制动或缓解等制动作用。
49.进一步地，检测车辆100还包括两个车钩190，两个车钩190分设于车架110两端的横梁上，车钩190用于连接其他车辆，使检测车辆100具备重联编组及救援牵引的功能。
50.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
51.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种地铁隧道检测系统，其特征在于，包括：检测车辆以及设置在所述检测车辆上的车载检测设备，所述车载检测设备包括：三维激光扫描仪，用于扫描隧道内壁的廓形变化；探测雷达装置，用于对隧道内壁的衬砌结构进行内部缺陷探测；红外相机，用于对隧道内壁的表观进行拍照。2.如权利要求1所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述探测雷达装置包括多个机械臂和多个与所述机械臂一一对应设置的探测雷达，所述探测雷达设置在对应的机械臂的自由端，当多个所述机械臂展开时，多个所述探测雷达均布排列于所述隧道内壁的环面上。3.如权利要求2所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述车载检测设备包括避障雷达，所述避障雷达用于识别隧道沿线设备或障碍物的外形及相对位置坐标信息。4.如权利要求3所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述检测车辆包括车架和设备舱，所述设备舱可操作地打开或关闭，所述探测雷达装置以及红外相机均设置在所述设备舱中，当所述设备舱打开时，多个所述机械臂展开；当所述设备舱关闭时，多个所述机械臂收缩。5.如权利要求4所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述设备舱包括相对设置的第一推拉棚和第二推拉棚，所述第一推拉棚和第二推拉棚相对的一端分别为第一伸缩端和第二伸缩端，所述第一伸缩端和所述第二伸缩端可通过移动伸缩以实现互相对接或分离，当所述第一伸缩端和所述第二伸缩端对接时，所述设备舱处于关闭状态；当所述第一伸缩端和第二伸缩端分离时，所述设备舱处于打开状态。6.如权利要求5所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述三维激光扫描仪和所述避障雷达分设于所述检测车辆的两端。7.如权利要求6所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述检测车辆还包括分设于所述车架两端的第一驾驶室和第二驾驶室，所述设备舱设置在所述第一驾驶室和所述第二驾驶室之间，第一推拉棚背离所述第一伸缩端的一端固定设置在第一驾驶室上，第二推拉棚背离所述第二伸缩端的一端固定设置在第二驾驶室上，所述避障雷达设置在所述第一驾驶室背离所述第一推拉棚的一侧，所述三维激光扫描仪设置在所述第二驾驶室背离所述第二推拉棚的一侧。8.如权利要求7所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述检测车辆还包括两个设置在所述车架底部的单轴转向架，且两个所述单轴转向架分设于所述第一驾驶室和所述第二驾驶室的下方。9.如权利要求7所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述检测车辆还包括两个车钩，两个所述车钩分设于所述车架两端的横梁上，所述车钩用于连接其他车辆。10.如权利要求1-9任一项所述的地铁隧道检测系统，其特征在于，所述检测车辆为电动车辆。

技术总结
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种地铁隧道检测系统。本发明提供的地铁隧道检测系统，包括：检测车辆以及设置在检测车辆上的车载检测设备，车载检测设备包括：三维激光扫描仪，用于扫描隧道内壁的廓形变化；探测雷达装置，用于对隧道内壁的衬砌结构进行内部缺陷探测；红外相机，用于对隧道内壁的表观进行拍照。本申请提供的地铁隧道检测系统，可充分满足隧道的检测需要，达到最优的检测效果，且由于车载检测设备设置在检测车辆上，因此通过检测车辆在隧道内移动，多种车载检测设备便可对隧道进行实时检测，提高了工作效率，缩短了占用线路的时间，降低了作业人员的作业强度。降低了作业人员的作业强度。降低了作业人员的作业强度。


技术研发人员：罗辉 杜彦良 王俊芳 苏利杰 刘爱文 梅琨 侯建云 宋少波 向正新 郑鹏 冯晔 赵子轩 柏元强 崔灿 姚雄 常书鹏 柯晓乐 陈治国 黄美林 王全虎
受保护的技术使用者：中车长江运输设备集团有限公司
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/1/5