高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统及检测车的制作方法

本发明涉及轨道磨损检测，尤指一种高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统及检测车。

背景技术：

1、随着我国大型城市轨道交通的普及和对轨道交通提速战略的实施，对城市列车的安全性提出了更高的要求。列车长时间的高速运行对轨道的损伤和破坏作用加大，导致轨道状态的维修和维护频率提升。

2、轨道的磨损是主要表现之一，其是在车辆加速、减速轨段车轮、轨道、地基力学作用下轨道表面形成的波浪式磨损，简称波磨。波磨严重的轨段列车通常会产生不同程度的连续振动，对乘客的舒适性及列车的安全性造成了很大的影响。

3、目前，地铁轨道的波磨损伤检测设备一般采用两种测量方法：探臂接触式和光学检测式。

4、探臂接触式常采用探臂接触式检测车进行检测。该检测车包括小车主体结构及安装于小车主体结构上的探臂接触式检测系统。小车主体结构包括用于夹紧轨道的两个固定轮、两个夹紧轮及安装于四个轮子上的车箱，车箱的底部前端安装有用于测量检测车行走距离的计步轮，计步轮与车箱后端设置的支撑轮一同纵向支撑着检测车整体。车箱的侧面安装有连杆及架设于另一轨道上的横向支撑轮。计步轮、支撑轮和横向支撑轮使检测车整体在双轨道上形成三个支撑点，以保持检测车的稳定。在计步轮和支撑轮之间通过弹性探臂结构连接有检测探头。检测探头受自身重力下垂与轨面接触，检测探头内部安装有振动传感器，采集检测探头与轨面接触行走时产生的微小振动信号。采集的微小振动信号结合计步轮移动距离的信息，经过滤波、积分等算法形成对轨面平面高、低差的测量。

5、但是，现有的探臂接触式检测系统的测量会因为弹性探臂结构导致振动传感器产生多余的阻尼振动。并且会对推行时产生的噪声信号通过探臂结构进行放大再传递给传感器，导致测量的数据产生较大的偏差，每次测量的数据一致性差。而且探臂接触式检测车的推行速度被限制在1.2m/s±0.1m/s，速度可用的范围很小。要求工人必须以一个非常稳定的速度进行推行。稍快或稍慢均会导致数据不准和报警。而且轨道的粗糙度也对检测有较大影响，使测试精度不高，对测量的数据精准度影响很大，用户的使用体验度不好。

6、而光学检测式测量的方式操作过于繁琐，测量距离短，测试效率很低。

7、因此，如何设计一种能够解决上述技术问题的高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统及检测车，是本发明人潜心研究的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统及检测车，其结构设计简单，检测精度高，检测方式简单，测量距离长，测试效率高，更好的满足了对轻轨轨道和城市地铁轨道等进行检测的需要。

2、为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，包括检测探头组件，所述检测探头组件包括检测壳体，所述检测壳体的下端安装有探头，内部设有传感器，其中还包括滑动支撑框架组件，所述检测探头组件可上下滑动的安装于所述滑动支撑框架组件的内腔中，所述探头穿过所述滑动支撑框架组件的下端，所述检测壳体的上端与所述滑动支撑框架组件的内腔上端呈间隔设置，且二者之间设有弹性元件，并通过所述弹性元件使二者预紧。

3、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述滑动支撑框架组件包括上、下间隔设置的上托板和下托板，所述上托板和所述下托板之间连接有多个竖直向的滑动轴，所述检测壳体外侧面一周连接有水平向支撑板，所述支撑板上靠近外缘的部位沿周向间隔设有多个竖直向限位部，多个所述滑动轴分别穿过多个所述竖直向限位部，使所述检测探头组件可相对所述滑动支撑框架组件上下滑动，所述探头穿过所述下托板。

4、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述竖直向限位部包括设置于所述支撑板上的安装孔，各所述安装孔上分别安装有套筒，各所述滑动轴分别穿过各所述套筒。

5、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述支撑板与所述检测壳体外侧面之间沿周向设有多个加强肋板。

6、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述上托板的下表面中部设有第一环形凸起，所述检测壳体的上端设有第二环形凸起，所述第一环形凸起与所述第二环形凸起呈上、下间隔设置，所述第一环形凸起与所述第二环形凸起的凹槽之间安装有所述弹性元件。

7、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述上托板的下方设有横向滑动板，所述横向滑动板通过多个可拆卸连接组件与所述上托板连接，所述横向滑动板与所述上托板呈间隔设置，所述横向滑动板的两相对侧分别向外延伸有连接杆，所述连接杆的外侧端分别设有用于与水平轴滑动套接的水平向限位部。

8、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述可拆卸连接组件包括螺栓和螺母，所述螺栓穿过所述上托板和所述横向滑动板后与所述螺母螺接固定。

9、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述横向滑动板与所述上托板之间设有减震块。

10、本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统，其中所述弹性元件采用弹簧，所述弹簧的长度保证所述探头在轨面上下移动时在所述弹簧的自由区间。

11、一种检测车，包括小车主体结构，所述小车主体结构包括两个固定轮、两个夹紧轮及安装于所述固定轮和所述夹紧轮上的车箱，所述车箱的底部靠近前、后端的部位分别安装有计步轮和支撑轮，所述车箱的侧面通过连杆与横向支撑轮连接，其中还包括安装于所述车箱内的所述检测系统，所述车箱内与所述检测系统的两个所述水平向限位部对应的部位设有两个所述水平轴，两个所述水平向限位部穿置在两个所述水平轴上，所述车箱的底板开设有第一长孔，所述检测系统的所述探头穿过所述第一长孔后与轨道接触，所述检测系统的上端可拆卸的安装有推移装置，通过推动所述推移装置，可使所述检测系统沿水平相对所述车箱横向移动。

12、本发明检测车，其中还包括控制采集电路模块，所述控制采集电路模块通过所述检测系统的所述传感器采集所述探头与轨面接触行走时产生的微小振动信号、结合所述计步轮移动距离的信息，实现对轨道顶面高、低差的测量。

13、本发明检测车，其中所述探头的位置垂直低于所述计步轮和所述支撑轮的底端连线位置。

14、本发明检测车，其中所述车箱的上板设有供所述推移装置横向移动的第二长孔，所述车箱的上板邻近所述第二长孔的部位设有刻度线，所述刻度线沿所述第二长孔的长度方向设置。

15、本发明检测车，其中所述检测系统的所述上托板中心部位设有螺纹孔，所述推移装置包括t形螺杆，所述t形螺杆的下端螺接于所述螺纹孔上。

16、采用上述方案后，本发明高精度垂直弹性接触式轨道波磨检测系统及检测车具有以下有益效果：

17、1、本发明通过将检测探头组件安装于支撑框架组件上，通过在二者的垂直向之间设置弹性元件，并以垂直轨道向滑动结构的设置，可保证探头在工作中始终垂直于轨道表面且保证垂直滑动的精度，探头与轨面接触力既包括重力也包括外加预紧力(弹性元件)，其可以有效地降低小车主体结构及检测系统所承受的冲击和振动，有效的屏蔽了推行小车主体结构时传递的噪声信号，又可以主动的吸收轨道振动对采集系统的影响，并可以过滤大量的高频噪声，测量的数据可用性提高，再结合算法进一步屏蔽掉高频的噪声信号。使数据的准确性和一致性有大幅度的提高。本发明的结构简单、可靠，大大减少了维修工作量。

18、2、本发明检测车通过在车箱内设置两个与轨道垂直的水平轴，并在车箱的底板上设置与水平轴平行的第一长孔，探头向下穿过第一长孔，在车箱的上板上设置与水平轴平行的第二长孔，使推移装置上端伸出第二长孔，操作人员可以沿第一、二长孔的长度方向横向推动推移装置，以推动整个检测系统进行轨面检测位置调整，实现探头在轨道横向位置移动的调节，同时在车箱上板的第二长孔对应位置设置刻度线，其最小刻度为1mm。本检测系统在数据处理中对数据进行了1mm的标准化处理，取消了现有测量中对小车主体结构推行速度的限制。其可以保证小车主体结构运行在速度不大于2m/s时的数据准确性。相比于运行速度固定在1.2m/s的方式，提高了工作效率。