一种新型接触轨检测装置的制作方法

1.本实用新型属于接触轨检测技术领域，具体涉及一种新型接触轨检测装置。


背景技术：

2.近年来，我国城市轨道交通行业发展迅速，极大程度地方便了人们的出行。越来越多的地铁线路采用了接触轨供电方式。接触轨是沿着走行轨布置并给列车提供电能的特殊输电系统，又称为第三轨，地铁运行时需通过伸出的集电靴与之接触而接受电能。在集电靴与接触轨表面长期相互作用的过程中，容易产生轨面擦伤、腐蚀等表面缺陷，影响列车运行安全。因此地铁维护部门必须周期性地对接触轨几何参数和表面缺陷进行检测，及时维修作业，提高地铁运行的安全性与可靠性。
3.现在我国对地铁接触轨的日常维护与检测，主要是通过以下三种方式维护：1)通过人工巡视确认与测量；2)使用手持式地铁三轨检测仪进行测量；3)采用接触轨检测车或车载接触轨检测装置进行测量，其所存在的问题如下：
4.1、由于接触轨安装位置低或者不便查看，导致人工巡检效率低。
5.2、专用检测仪一体式设计，设备搬运劳动量大且维护成本高、机器识别准确率低、设备可靠性差。
6.3、专用检测车或车载检测装置设备成本高、车辆上下线调度复杂程序繁琐、使用场景少、图像识别准确率低、误报率和漏检率较高。
7.4、检测数据格式混乱，里程数据不准确甚至缺失。
8.因此，目前亟需一种结构简单，可对城市轨道线路接触轨进行智能化巡检的接触轨检测装置。


技术实现要素：

9.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种新型接触轨检测装置，其中通过车体的至少一侧设置有检测组件，其检测组件与车体之间通过连接件对应连接，其连接件可相对车体和/或检测组件转动，连接件包括多个相互位置可调的连接单元，且检测组件包括摄像头、激光测距仪，其用于获取接触轨的相关信息，并与编码器采集的里程信息相匹配结合，实现对接触轨的高效检测。
10.为实现上述目的，本实用新型提供一种新型接触轨检测装置，其包括车体，其特征在于，还包括设置在所述车体横向上至少一侧的检测组件，用于对接触轨进行检测；
11.所述检测组件与所述车体通过连接件连接，所述检测组件包括摄像头和/或激光测距仪，分别对接触轨进行图像采集和/或对接触轨进行几何参数获取。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述连接件的至少一端设置有转动部，使得所述检测组件可相对所述车体进行转动调节，以实现所述检测组件的检测区域的调节。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述连接件包括多个连接单元；
14.部分所述连接件单元之间为滑动连接和/或部分所述连接单元之间为转动连接，
用于实现所述检测组件与接触轨之间的相对距离的调节。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述检测组件还包括光源，用于对所述检测组件的检测区域进行照明，
16.和/或
17.还包括位移补偿传感器，用于获取位移补偿量，以对所述检测组件所采集的检测结果进行修正。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述检测组件还包括基板，所述基板与所述连接件对应连接，且所述基板用于装载所述检测组件中的各元器件。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述接触轨检测装置还包括编码器，其设置在所述车体的走行轮上，用于采集所述车体的行驶里程信息。
20.作为本实用新型的进一步改进，所述接触轨检测装置还包括主机设备，所述主机设备分别与所述检测组件、所述编码器电连接，用于接收其采集的相关数据，并进行存储。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述主机设备还与所述转动件和/或转动部电连接，以实现对所述检测组件检测范围的调节。
22.作为本实用新型的进一步改进，所述接触轨检测装置还包括显示屏，其与所述主机设备电连接，用于将获取相关的检测数据反馈给现场工作人员。
23.作为本实用新型的进一步改进，所述接触轨检测装置还包括信号发射器和信号接收器，且
24.所述主机设备分别与所述信号发射器和信号接收器电连接，用于实现对所述接触轨检测装置的远程控制。
25.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
26.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
27.(1)本实用新型的新型接触轨检测装置，其通过在车体的至少一侧设置有检测组件，通过车体带动检测组件对轨道沿线接触轨进行检测，其检测组件包括摄像头和轨距测量仪，用于采集相关数据，实现对接触轨的智能检测；
28.(2)本实用新型的新型接触轨检测装置，其通过在车体上设置主机设备，且主机设备包括数据处理模块、存储模块，使得主机设备具有数据分析、存储及传输功能，还通过显示屏实现数据图像显示、报警及操作，并将相关数据以统一的编码格式进行存储，且可通过信号传输模块与城轨云平台、phm系统实现数据共享；
29.(3)本实用新型的新型接触轨检测装置，其通过采用光源对检测区域进行检测补光照明，同时采用位移补偿传感器进行振动补偿与修正，全面提升检测的精度与准确性；
30.(4)本实用新型的新型接触轨检测装置，其通过光电编码器作为行驶里程信息的采集手段，保证数据里程间隔的一致性和对应里程信息的准确性，据此自动实现里程信息的记录，并与检测数据一一对应存储；
31.(5)本实用新型的新型接触轨检测装置，其接触轨检测装置结构简单，易于大规模生产，且可适用于多种场景下的接触轨检测，具有良好的推广价值。
附图说明
32.图1是本实用新型实施例中新型接触轨检测装置的整体结构示意图；
33.图2是本实用新型另一个实施例中新型接触轨检测装置的整体结构示意图；
34.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1、车体；2、走行轮；3、光电编码器；4、控制箱；5、连接件；6、检测组件；7、推杆；8、显示屏；9、主机；10、电源。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.实施例：
41.本实用新型优选实施例中的新型接触轨检测装置如图1、2中所示。其中，本技术的接触轨检测装置包括车体和至少一个检测组件，其车体可沿城市轨道行驶，以带动检测组件对沿线接触轨进行检测，且检测组件与车体之间通过连接件连接。进一步说明的，以城市轨道线路运行方向为纵向。
42.具体的，车体1包括底座和分设于底座两侧的走行轮2，通过走行轮2在轨道上行驶，以带动检测组件6对轨道沿线的接触轨进行检测。其中，可根据实际的检测需求，在底座横向两侧的至少一侧设置有检测组件6，且进一步地，底座与检测组件6之间通过连接件5对
应连接。
43.进一步地，连接件5的至少一端设置有转动部，使得连接件5可相对底座转动和/或检测组件6可相对连接件5，进而实现检测组件6进行相对底座的转动调节，而在实际操作时，通过转动部转动来实现检测组件6扫描方向的调节。
44.在一个优选实施例中，其连接件5的一端与底座固定连接，其另一端设置有转动部，其转动部包括第一转动件和第二转动件，其第一转动件与第二转动件转动连接，且可相对第二转动件进行360
°
旋转，而第二转动件与连接件5端部转动连接，并可相对该连接件5端部进行180
°
转动，从而实现检测组件6相对连接件5端部进行全向转动。进一步地，其第一转动件优选为轴承结构，其包括相互转动匹配的内圈结构和外圈结构，检测组件6可通过杆件与轴承的内圈结构过盈匹配，且第二转动件与轴承的外圈结构紧固连接，与之对应的，第二转动件远离第一转动件的一端与连接件5端部转动连接，从而实现检测组件6与连接件5的转动连接。
45.进一步地，对应该转动部还设置有驱动电机，用以控制两转动件的转动位置，使得检测组件6的扫描区域正对目标区域，且通过对驱动电机发送指令信号即可实现对检测组件6方位调节的远程控制。
46.在另一个优选实施例中，其连接件5与底座之间也对应设置有转动部，其转动部为万向接头，可实现连接件5相对车体1进行角度调节，使得检测组件6具备更大的活动范围，从而实现检测组件6的大范围扫描。
47.进一步地，其连接件5自身也可进行一定范围内的长度调节和方位调节，进而实现对检测组件6的方位调节。进一步地优选地，其连接件5包括多个连接单元，连接单元之间为滑动连接和/或转动连接，从而实现连接件5的自身调节。
48.在一个优选实施例中，其连接单元为管件结构，两相邻的连接单元之间为嵌套设置，且两者可相对滑动，使得在实际运行时，在驱动电机的作用下，通过连接单元之间的相对运动从而改变连接件5整体的长度，继而使得检测组件6可对接触轨的横向两侧分别进行扫描检测。
49.另一个实施例中，两连接单元之间转动连接，且两连接单元的连接处对应设置有驱动电机，以实现转动角度的可控调节。进一步地，其连接件5为机械臂结构，其连接单元之间的连接方式包括滑动连接和转动连接，以满足检测组件6对接触轨的全方位检测。
50.进一步地，检测组件6包括摄像头，用于采集接触轨表面的图像信息。进一步优选地，其检测组件6还包括激光测距仪，其通过获取接触轨表面到激光测距仪之间的相对距离，从而获取接触轨表面的几何参数，且车体1上还设置有主机设备9，主机设备9包括硬盘，用于存储摄像头和激光测距仪所采集到的数据信息。进一步优选地，其检测组件6还包括光源，用于对摄像头以及激光测距仪的检测区域进行补光照明操作。
51.进一步地，在实际设置时，检测组件6中的各元器件对应设置有连接件5，即一个连接件5的远离车体1的一端对应设置有一个元器件，其车体1的一侧对应设置有多个连接件5。
52.在一个实施例中，其车体1的一侧分别设置有两摄像头和两激光测距仪，其各元器件分别对应设置有连接件5，在车体1的运动过程中，其两摄像头可分别对接触轨的上下表面进行图像采集，而两激光测距仪则可分别获取接触轨的上下表面的几何参数，使得接触
轨检测装置在一次运行时，即可对接触轨进行全方位的检测。
53.进一步地，其检测组件6还包括基板，通过将检测组件6中的各元器件集成在基板中，可以减少连接件5的设置数量，简化设备结构，易于生产。其通过将摄像头、激光测距仪以及光源均设置在基板上，且基板与连接件5的一端对应连接，使得接触轨检测装置在实际运行时，可通过调节基板的方位来改变检测组件6的检测区域。进一步优选地，基板与各元器件之间还设置有第三转动件，通过第三转动件来实现各元器件与基板之间的角度微调。且在实际使用时，其可通过连接件5转动使得基板设置有元器件的表面与接触轨表面正对设置，且两表面之间相互平行，在通过各第三转动件对各元器件进行微调。
54.在一个实施例中，其在基板上开设有多个半球型凹槽，其第三转动件为与该凹槽相匹配的球体结构，其各类元器件对应设置在该球体结构中，使得各元器件可相对基板转动，以实现角度微调。
55.进一步地，其检测组件6还包括位移补偿传感器，其位移补偿传感器包括垂向位移补偿传感单元和横向位移补偿传感单元，其用于在检测过程中对检测组件6进行振动补偿与修正，调高检测的准确性。进一步优选地，其位移补偿传感器并不单独设置有连接件5，而是与激光测距仪匹配设置，其位移补偿传感器所采集到的位移量用于对激光测距仪所采集到的几何参数进行修正，减小装置在运行过程中因振动对检测结果所带来的影响。
56.进一步地，在车体1的走行轮2上还设置有编码器，用于记录走行轮2的走行里程信息，并将该信息发送至主机设备9中，主体设备中的数据处理模块将该信息与检测信息相结合，从而得到与具体路段相应的接触轨检测信息。
57.在本技术的一个优选实施例中，其编码器为光电编码器3，该光电编码器3随走行轮2同步转动，其每转一周，a相和b相各输出n个脉冲，该脉冲信号被设置在远离车体1一侧的脉冲信号接收器接收，且a相和b相相差90
°
，根据轮直径d和每周n个脉冲可以计算出脉冲间距，其计算公式为：l＝πd/n，根据脉冲间距(即光电编码器3与脉冲信号接收器之间的距离)和采样间隔可以得到距离和速度。
58.进一步地，其脉冲信号接收器对应设置在基板上，并与激光测距仪相关联，在脉冲信号接收器接收到脉冲信号后，便向激光测距仪发送采样信号，使得激光测距仪所采集到接触轨几何参数与里程信息相对应，并将该信息存储到主机设备9中。
59.进一步地，主机设备9包括存储模块、数据处理模块和控制模块，其中存储模块包括硬盘和usb接口组成，用于存储摄像头、激光测距仪所采集到的相关信息；其数据模块和控制模块集成设置，包括主板和cpu，用于对激光测距仪所采集到接触轨表面与激光测距仪之间的相对距离信息进行数据处理，得到接触轨的几何参数信息。同时，该数据处理模块可对所采集到相关信息进行初步判定，以判断接触轨是否出现故障、损坏等情况。进一步优选地，数据处理模块海报可将所采集到的相关数据进行编码格式统一，并相关数据存储到存储模块中。
60.进一步地，在主机设备9可通过控制模块对连接件5和/或检测组件6进行控制，且在主机设备9与连接件5和检测组件6之间还设置有控制箱4，其控制箱4用于接收控制模块发出的指令信号，并驱动连接件5、检测组件6中的各转动机构中的驱动电机进行转动调节，以实现对检测组件6的检测区域的调节。
61.进一步地，车体1上还设置有电源10，用于给检测装置提供电能供给。进一步优选
地，其电源10优选为锂电池组，该锂电池组设置在底座的底部或顶部，且具有防水、防紫外线、过欠电压、过电流、高低温等保护功能。
62.进一步地，车体1上还设置有推杆7，以在电源10断电时，现场工作人员可通过推杆7推动检测装置以沿城市轨道来回运行。
63.在一个优选实施例中，其接触轨检测装置还包括显示屏8，其显示屏8为触摸屏，同时具备显示与操作功能，其显示屏8可从主机设备9中获取相关数据和视频，实时显示摄像头所采集到的接触轨表面的视频画面，同时主机设备9中数据处理模块判断接触轨出现异常时，可通过显示屏8向现场工作人员传递异常信号。
64.进一步地，其接触轨检测装置通常需要人员跟随，因此，在如图2所示，其通过将车体1沿纵向拉长，使得车体1可搭载人员，减少现场工作人员的体力劳动，且使得工作人员可专心对接触轨检测装置所采集到的信息进行分析、判断。
65.在另一个优选实施例中，其主机设备9还与信号传输模块电连接，其信号传输模块包括信号发射器和信号接收器，使得接触轨检测装置可与城轨云平台、phm系统构建远程联系，通过向远程平台发送所采集的实时数据，并接收其所发来的控制指令，实现对该接触轨检测装置的远程控制，实现接触轨检测的智能化运行。
66.进一步地，本技术的一种使用方法，其通过工作人员搭乘在接触轨检测装置上，并通过显示屏8输入检测起始点里程信息，并操控连接件5和基板上的转动件，以将检测组件6的检测区域调整到所需的检测区域上，启动车体1沿轨道行驶，主机设备9获得检测组件6所采集到的相关数据，并与里程信息同步结合，存储到存储模块中或发送至城轨云平台，且工作人员可通过显示屏获取相关信息，并对应作出调整，比如对接触轨某一处进行再次复检，或者调整检测区域再次进行检测。
67.本实用新型中的新型接触轨检测装置，其通过车体的至少一侧设置有检测组件，其检测组件与车体之间通过连接件对应连接，其连接件可相对车体和/或检测组件转动，连接件包括多个相互位置可调的连接单元，实现对检测组件的大范围位置调节，且检测组件包括摄像头、激光测距仪，其用于获取接触轨的相关信息，并与编码器采集的里程信息相匹配结合，同时，设置在车体上的主机设备还包括数据处理模块、存储模块、控制模块，其可对数据进行初步处理，并通过显示屏反馈给现场工作人员，同时通过信号传输模块与城轨云平台建立远程联系以及通过控制箱实现对接触轨检测装置中的转动机构进行控制，实现接触轨检测装置的智能化运行。
68.本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新型接触轨检测装置，包括车体，其特征在于，还包括设置在所述车体横向上至少一侧的检测组件，用于对接触轨进行检测；所述检测组件与所述车体通过连接件连接，所述检测组件包括摄像头和/或激光测距仪，分别对接触轨进行图像采集和/或对接触轨进行几何参数获取，所述连接件的至少一端设置有转动部，使得所述检测组件可相对所述车体进行转动调节，以实现所述检测组件的检测区域的调节；所述连接件包括多个连接单元；部分所述连接件单元之间为滑动连接和/或部分所述连接单元之间为转动连接，用于实现所述检测组件与接触轨之间的相对距离的调节；所述检测组件还包括光源，用于对所述检测组件的检测区域进行照明，和/或还包括位移补偿传感器，用于获取位移补偿量，以对所述检测组件所采集的检测结果进行修正。2.根据权利要求1所述的新型接触轨检测装置，其中，所述检测组件还包括基板，所述基板与所述连接件对应连接，且所述基板用于装载所述检测组件中的各元器件。3.根据权利要求2所述的新型接触轨检测装置，其中，所述接触轨检测装置还包括编码器，其设置在所述车体的走行轮上，用于采集所述车体的行驶里程信息。4.根据权利要求3所述的新型接触轨检测装置，其中，所述接触轨检测装置还包括主机设备，所述主机设备分别与所述检测组件、所述编码器电连接，用于接收其采集的相关数据，并进行存储。5.根据权利要求4所述的新型接触轨检测装置，其中，所述主机设备还与所述转动件和/或转动部电连接，以实现对所述检测组件检测范围的调节。6.根据权利要求4所述的新型接触轨检测装置，其中，所述接触轨检测装置还包括显示屏，其与所述主机设备电连接，用于将获取相关的检测数据反馈给现场工作人员。7.根据权利要求4所述的新型接触轨检测装置，其中，所述接触轨检测装置还包括信号发射器和信号接收器，且所述主机设备分别与所述信号发射器和信号接收器电连接，用于实现对所述接触轨检测装置的远程控制。

技术总结
本实用新型公开了一种新型接触轨检测装置，属于接触轨检测技术领域，包括车体和设置在车体至少一侧的检测组件，其检测组件与车体之间通过连接件对应连接，其连接件可相对车体和/或检测组件转动，连接件包括多个相互位置可调的连接单元，实现对检测组件检测区域的调节，其检测组件用于获取接触轨的相关信息，并与编码器采集的里程信息相匹配结合，同时，车体上还设置有主机设备，其可对数据进行初步处理，并通过显示屏反馈给现场工作人员，并与城轨云平台建立远程联系，实现接触轨检测装置的智能化运行。本实用新型的接触轨检测装置结构简单，易于大规模生产，且可适用于多种场景下的接触轨检测，具有良好的推广价值。具有良好的推广价值。具有良好的推广价值。


技术研发人员：张栋梁 单翀皞 戚广枫 徐鸿燕 黄冬亮 刘大勇 王璐 易培文 王刘辉 龚孟荣 刘明杰 肖长春
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2023/6/2