一种无砟轨道板脱空快速检测结构及轨道巡检列车

1.本实用新型涉及轨道监测领域，具体地指一种无砟轨道板脱空快速检测结构及轨道巡检列车。


背景技术：

2.高速铁路无砟轨道相较于有砟轨道具备平顺性好、稳定性高和可维修性强等优点，目前已经广泛应用于我国的高速铁路干线上。然而，随着无砟轨道服役时间增加，伴随着列车运行时的动载荷冲击及其它自然环环境因素的综合影响下，无砟轨道脱空离缝病害频发，其中ca砂浆层脱空是诱发病害的主要原因之一。ca砂浆层起到粘结轨道板和支撑层的作用，一旦大面积脱空，会降低轨道平顺性、刚性和舒适性，严重情况下会导致轨道板上拱，导致列车脱轨，严重危害高铁的运行安全。
3.现有直接应用于无砟轨道板脱空检测的方法主要分为：热红外成像法；基于电磁波的地质雷达检测法；基于弹性波的检测方法和基于超声波的检测方法。基于远红外线成像检测方法，主要检测材料导热性能的不连续性，通常利用日射产生的温度变化，通过对结构表面的温度成像来推断脱空的有无。现有检测结构和方法中，虽然已有相关研究，如“一种高速铁路无砟轨道层间离缝脱空动态检测方法”(专利号：201811434228.6)提出利用激光多普勒测振仪测量列车车轮所在区域的异常下沉速度，可以实现对轨道板脱空的快速检测，同时，集成激光陀螺仪和里程编码器，可以消除列车运行产生的俯仰角速度并列车运行的记录速度和位置。但该方法仅从原理层面分析了实施的可能性，轨检列车轮对处空间非常狭小，且在具体实施过程中面临传感器集成安装问题，如何确保各传感器要实现正常测量并满足轨检列车限界的要求，同时实现测量数据的高精度测量丞待解决。


技术实现要素：

4.本实用新型设计了一种轨道巡检列车的无砟轨道板脱空快速检测结构，搭建了一套可实际应用的高速铁路无砟轨道板脱空快速检测系统。
5.本实用新型设计的轨道巡检列车的无砟轨道板脱空快速检测结构，包括测量设备和硬件结构，其特征在于：所述硬件结构包括刚性横梁、防侧倾减震基座、轨检列车挂架，所述轨检列车挂架设置在轨道检测列车底部，所述刚性横梁通过防侧倾减震基座安装在轨检列车挂架上，所述测量设备安装在硬件结构上；所述防侧倾减震基座包括由直角连接件连接形成直角结构的侧边支撑板和底座板，所述侧边支撑上通过减震橡胶连接有带滑块的侧边减震连接板，所述底座板上通过底边减震橡胶连接有底边减震连接板。
6.进一步地，所述测量设备包括激光陀螺仪、激光多普勒测振仪和旋转编码器；其中激光陀螺仪安装在刚性横梁中心位置，激光多普勒测振仪安装在刚性横梁两端，旋转编码器安装在列车轮对的中心位置。
7.优选地，距离轨检列车车轮轮对中心最近的激光多普勒测振仪，与轮对中心的距离在1600-3000mm之间。
8.进一步地，所述刚性横梁长*宽*高尺寸为2145*190*410mm。
9.进一步地，所述侧边支撑板并排设置有两个，每个侧边支撑板上设置有多个滑块。
10.优选地，所述侧边支撑板上设置有3排滑块，每排并列设置有2个。
11.进一步地，所述轨检车挂架设置在轨检车边梁下方。
12.进一步地，所述刚性横梁超出列车边界小于50mm。
13.进一步地，所述轨检列车挂架设置有1对。优选地，所述两轨检列车挂架中心相距1000mm。
14.基于同一发明构思，本实用新型还设计了一种轨道巡检列车，包括轨道检测车本体，其特殊之处在于：所述轨道检测车本体上设置有如上所述述无砟轨道板脱空快速检测结构。
15.本实用新型的优点在于：
16.集成了一种用于专业轨道检测列车上的轨道板脱空快速检测结构，集成度高，可以快速拆装，不超过列车最大限界。可根据不同位置的检测需求，滑动刚性横梁，改变与防侧倾减震基座的相对位置，整体结构紧凑，对于不同型号的轨检列车具有较好的扩展性和适应性。高度自动化，实现了轨道检测列车的快速检测能力。
附图说明
17.图1为本实用新型的硬件结构示意图；
18.图2为防侧倾减震基座结构示意图；
19.图3为防侧倾减震基座的底座板结构示意图；
20.图4为防侧倾减震基座的侧边支撑板结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例的检测横梁在轨检列车上的安装示意图；
22.图中：刚性横梁1、防侧倾减震基座2(滑块2.1、侧边减震橡胶2.2、侧边减震连接板2.3、侧边支撑板2.4、直角连接件2.5、底座板2.6、底边减震连接板2.7、底边减震橡胶2.8)，轨检列车挂架3，激光陀螺仪4、激光多普勒测振仪5，旋转编码器6，数据同步采集模块7。
具体实施方式
23.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例：
24.本实用新型所设计的轨道巡检列车的无砟轨道板脱空快速检测结构，包括测量设备和硬件结构，硬件结构包括刚性横梁1、防侧倾减震基座2、轨检列车挂架3，轨检列车挂架3设置在轨道检测列车底部，刚性横梁1通过防侧倾减震基座2安装在轨检列车挂架3上，测量设备安装在硬件结构上；测量设备包括激光陀螺仪4、激光多普勒测振仪5和旋转编码器6；其中激光陀螺仪4安装在刚性横梁1中心位置，激光多普勒测振仪5安装在刚性横梁1两端，旋转编码器6安装在列车轮对的中心位置。
25.防侧倾减震基座2包括滑块2.1、侧边减震橡胶2.2、侧边减震连接板2.3、侧边支撑板2.4、直角连接件2.5、底座板2.6、底边减震连接板2.7、底边减震橡胶2.8。滑块2.1可嵌入到刚性横梁上配套设置的滑槽里，方便刚性横梁横向移动。滑块本身与侧边减震连接板2.3通过螺栓连接；侧边减震连接板2.3与侧边支撑板2.4中间通过侧边减震橡胶2.2连接，每个
侧边减震板2.3共安装6个滑块，其中侧边减震橡胶2.2的主要作用是吸收刚性横梁产生的左右方向的冲击和振动。直角连接件2.5连接并固定侧边支撑板2.4与底座板2.6，确保二者呈90
°
夹角。底边减震连接板2.7通过四个底边减震橡胶2.8与底边减震连接板2.7连接，三者之间通过螺栓固定，其中底边减震橡胶2.8主要吸收刚性横梁1产生的上下方向的冲击和振动。通过上述结构的设置，能够确保刚性横梁在运动过程中产生的左右和上下方向的冲击振动被很好的消除和抵消，保证测量的平稳性。防侧倾减震基座2通过螺栓与轨检列车挂架3连接。
26.两个防侧倾减震基座的中心位置之间间距1000mm，距离刚性横梁两端分别为500mm；两个轨检列车挂架分别焊接在列车底面，焊接位置与防侧倾减震基座的焊接位置相对应，两个轨检列车挂架的中心同样间隔1000mm，防侧倾减震基座安装在轨检列车挂架上，连接刚性横梁和轨检列车挂架，上述刚性横梁和减震基座安装的相对位置可以根据不同列车型号移动调整，现在给出的相对位置是最佳安装位置。
27.优选地，以列车轮对间距2500mm位例，系统安装时，最近时，最左侧的测振仪距离轮对中心位置为1600mm；最远时，最左侧的测振仪距离轮对中心位置为3000mm。即在1600-3000mm范围内，实际使用时可根据需要调整安装固定的位置。
28.本实用新型设计的轨道巡检列车的无砟轨道板脱空快速检测结构，在具体应用时：步骤一：将测振仪光学头、激光陀螺仪和数据同步控制采集模块按设计要求连接；传感器接线完毕后完成各机械结构的组装，其中旋转编码器安装在轨检列车轮轴轴端中心，这里不做赘述。
29.步骤二：完成了各传感器的接线和安装后，进行传感器同步调试。
30.步骤三：轨检列车宽度通常在3300mm左右，距离限界值50-100mm，因此将检测横梁安装在列车侧面会超限，只能安装在列车16列车边梁底面的悬架附近，此处剩余空间非常狭小，长*宽*高＝3000mm*200mm*500mm，且检测横梁与列车悬挂系统需要保持一定距离，因此检测横梁的整体结构需要设计的非常紧凑，在保证测量要求和强度的前提下需要最大限度的减小体积。本发明设计的基于轨道检测列车的无砟轨道板脱空快速检测结构总体尺寸满足轨检列车悬架附近狭小空间的安装要求，所以本方案的刚性横梁设计尺寸为长*宽*高＝2145mm*190mm*410mm。将轨检车挂架安装到轨检车边梁下方，由于轨检列车左右对称，这里取列车一侧对检测横梁的安装进行说明，检测横梁最宽处超出列车边界40mm，小于列车限界值50mm。至此，完成了基于轨道检测列车的无砟轨道板脱空快速检测系统的结构设计，传感器数据同步采集模块7及刚性横梁在轨道检测列车上的安装，即可进行轨道检测操作。
31.基于同一发明构思，本实用新型还设计了一种轨道巡检列车，包括轨道检测车本体，所述轨道检测车本体上设置有如上所述述无砟轨道板脱空快速检测结构。
32.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种无砟轨道板脱空快速检测结构，包括测量设备和硬件结构，其特征在于：所述硬件结构包括刚性横梁、防侧倾减震基座、轨检列车挂架，所述轨检列车挂架设置在轨道检测列车底部，所述刚性横梁通过防侧倾减震基座安装在轨检列车挂架上，所述测量设备安装在硬件结构上；所述防侧倾减震基座包括由直角连接件连接形成直角结构的侧边支撑板和底座板，所述侧边支撑上通过减震橡胶连接有带滑块的侧边减震连接板，所述底座板上通过底边减震橡胶连接有底边减震连接板。2.根据权利要求1所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述测量设备包括激光陀螺仪、激光多普勒测振仪和旋转编码器；其中激光陀螺仪安装在刚性横梁中心位置，激光多普勒测振仪安装在刚性横梁两端，旋转编码器安装在列车轮对的中心位置。3.根据权利要求2所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：距离轨检列车车轮轮对中心最近的激光多普勒测振仪，与轮对中心的距离在1600-3000mm之间。4.根据权利要求1所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述侧边支撑板并排设置有两个，每个侧边支撑板上设置有多个滑块。5.根据权利要求4所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述侧边支撑板上设置有3排滑块，每排并列设置有2个。6.根据权利要求1所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述轨检列车挂架设置在轨检列车边梁下方。7.根据权利要求1所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述刚性横梁超出列车边界小于50mm。8.根据权利要求1所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述轨检列车挂架设置有1对，所述两轨检列车挂架中心相距1000mm。9.根据权利要求4所述的无砟轨道板脱空快速检测结构，其特征在于：所述刚性横梁上设置有与滑块配合的横向布置的滑槽。10.一种轨道巡检列车，包括轨道检测车本体，其特征在于：所述轨道检测车本体上设置有权利要求1-9任一项所述的无砟轨道板脱空快速检测结构。

技术总结
本实用新型涉及一种无砟轨道板脱空快速检测结构及轨道巡检列车，包括测量设备和硬件结构，其特征在于：所述硬件结构包括刚性横梁、防侧倾减震基座、轨检列车挂架，所述轨检列车挂架设置在轨道检测列车底部，所述刚性横梁通过防侧倾减震基座安装在轨检列车挂架上，所述测量设备安装在硬件结构上；所述防侧倾减震基座包括由直角连接件连接形成直角结构的侧边支撑板和底座板，所述侧边支撑上通过减震橡胶连接有带滑块的侧边减震连接板，所述底座板上通过底边减震橡胶连接有底边减震连接板。该方案结构紧凑，能满足轨道检测的需求。能满足轨道检测的需求。能满足轨道检测的需求。


技术研发人员：毛庆洲 王广琦 许轶群 宋宇飞 李清泉 陈斌 代永波 戴鹏 穆远博 付浩
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/5/16