阅读说明：本技术 一种铁路轨距保持能力检测装置 (Railway gauge holding capacity detection device ) 是由 王小铁 张可新 史建平 刘磊 朱少彤 赵泽乾 方兴 梁家健 许聪 梁策 田长海 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供一种铁路轨距保持能力检测装置,包括：搭载平台；力加载部件,力加载部件安装于搭载平台上,力加载部件的施力端用于在铁路轨道的一侧施加静态加载力；测力部件,测力部件用于测量在轨道处于临界平衡状态下的静态加载力；本发明实现了对铁路轨距保持能力的量化测量,可以此实时了解铁路轨道可能存在的故障隐患,不仅检测成本低,效率高,而且可量化铁路检修线路的检修质量,确保了铁路运营的安全性和可靠性。(The embodiment of the invention provides a device for detecting the rail gauge holding capacity of a railway, which comprises: a mounting platform; the force loading component is arranged on the carrying platform, and the force application end of the force loading component is used for applying static loading force on one side of the railway track; the force measuring component is used for measuring the static loading force of the track in a critical balance state; the invention realizes the quantitative measurement of the railway gauge keeping capacity, can know the potential fault hazard possibly existing in the railway track in real time, has low detection cost and high efficiency, can quantify the maintenance quality of the railway maintenance line, and ensures the safety and the reliability of railway operation.)

一种铁路轨距保持能力检测装置

技术领域

本发明涉及铁路检测技术领域，尤其涉及一种铁路轨距保持能力检测装置。

背景技术

线路养护维修技术是高速铁路技术体系的重要组成部分，是确保铁路运行的高可靠性、高稳定性、高平顺性的必要保障。目前，铁路线路检查主要采用综合检测列车和探伤车对轨道动态几何状态及钢轨伤损状态进行监测，同时，结合轨道测量仪与轨道检查仪开展静态轨道不平顺检查。

综合检测列车主要采用装备有陀螺仪、加速度计的惯性基准平台和激光测量装置及定位装置，以进行轨道几何状态和车辆动态响应加速度检测。探伤车主要利用超声波法进行钢轨伤损探测，能够探测钢轨的轨头和轨腰范围内(包括接头附近)的疲劳缺陷和焊接缺陷，同时，探伤车装备有自动记录设备，以记录钢轨伤损信号、里程信号及线路特征信号。

与此同时，轨道测量仪与轨道检查仪主要由机架、传感器检测系统与数据采集处理器构成，其中，机架由左测量臂、右测量臂和测量主轴构成“H”形，左、右测量臂相平行，分别与左、右两条轨道相对应，在左、右测量臂上均设置有行走机构，测量主轴垂直于左、右测量臂设置。在测量主轴内设置有轨距传感器和水平传感器，以完成对轨道的轨距、水平参数的测量。在左、右测量臂的中部均装有高低与轨向传感器，同时完成对左、右两条轨道的高、低及轨向的检测。

然而，现有的综合检测列车、探伤车、轨道测量仪、轨道检查仪等轨道检测设备，只能实现对轨道静态几何参数的检测，难以检测出轨道的轨距保持能力。同时，由于轨道相应下垫板的遮挡，难以通过肉眼发现下垫板与轨枕相连接的螺栓孔可能出现的扩孔情况，当轨枕的螺栓孔出现扩孔后，轨道将无法保持轨距，容易在列车的作用下外移，导致运行的列车掉道，甚至发生脱轨事故。另外，在轨枕腐朽失去承压能力、钉孔因腐朽而不能持钉时，轨道的轨距保持能力也将出现较大的问题，这对铁路线路养护与维修也提出了较高的要求。

在现有的公开文献中，提出了重载铁路弹性支撑块式砟轨道轨距保持能力计算分析，它是基于弹性支承块式无砟轨道结构的单节点实尺模型计算结果与室内试验结果的对比，验证了单节点实尺模型的正确性，并在此基础上建立多节点实尺模型，分析支承块尺寸与轨道部件刚度对轨道的轨距保持能力的影响规律，得到支承块尺寸、支承块套靴侧向刚度分别与轨距保持能力间的关系。但是，该文献所示的方案也并未实现对轨道的轨距保持能力的量化测量。

发明内容

本发明实施例提供一种铁路轨距保持能力检测装置，用以解决现有的轨道检测设备只能实现对轨道静态几何参数的检测，难以检测出轨道的轨距保持能力，并难以对轨距保持能力进行量化测量的问题。

本发明实施例提供一种铁路轨距保持能力检测装置，包括：搭载平台；力加载部件，所述力加载部件安装于所述搭载平台上，所述力加载部件的施力端用于在铁路轨道的一侧施加静态加载力；测力部件，所述测力部件用于测量在所述轨道处于临界平衡状态下的所述静态加载力。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述力加载部件包括液压油缸，相应地，所述测力部件包括压力表，所述压力表安装于所述液压油缸的液压油路上。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述测力部件包括力传感器，所述力传感器安装于所述力加载部件的施力端。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述力加载部件的施力端的施力方向用于垂直朝向所述轨道的轨腰。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述力加载部件包括两个，并与两条所述轨道一一相对。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述力加载部件的施力端的施力方向沿同一直线方向呈相向或背向布置。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述搭载平台用于可移动式承放于所述轨道上。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述搭载平台上装有用于与所述轨道相匹配的行走机构与导向机构。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，所述搭载平台包括第一纵向臂、第二纵向臂和横向臂，所述横向臂的一端连接所述第一纵向臂，另一端连接所述第二纵向臂，所述第一纵向臂、所述第二纵向臂用于与两条所述轨道一一相对，所述第一纵向臂与所述第二纵向臂上均安装所述行走机构与所述导向机构，所述横向臂上安装所述力加载部件。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，还包括：定位模块与显示模块，所述测力部件与所述定位模块分别通讯连接所述显示模块。

根据本发明一个实施例的铁路轨距保持能力检测装置，还包括：数据采集模块、处理模块及存储模块，所述测力部件与所述定位模块分别通讯连接所述数据采集模块，所述数据采集模块通讯连接所述处理模块，所述处理模块通讯连接所述显示模块与所述存储模块。

本发明实施例提供的铁路轨距保持能力检测装置，通过搭载平台对力加载部件提供稳定的施力依托，可使用力加载部件的施力端在铁路轨道的一侧施加静态加载力，使得轨道在该静态加载力的作用下，从初始状态逐渐变化为临界平衡状态，直至产生横向移动，在此过程中，通过测力部件测量在轨道处于临界平衡状态下的静态加载力，即可实现对铁路轨距保持能力的量化测量，以便实时了解铁路轨道可能存在的故障隐患，不仅检测成本低，效率高，而且可量化铁路检修线路的检修质量，确保了铁路运营的安全性和可靠性。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种铁路轨距保持能力检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种铁路轨距保持能力检测装置的控制结构示意图。

图中，1、轨道；2、搭载平台；21、第一纵向臂；22、第二纵向臂；23、横向臂；3、行走机构；4、导向机构；5、力加载部件；6、测力部件；7、定位模块；8、数据采集模块；9、处理模块；10、存储模块；11、显示模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例提供了一种铁路轨距保持能力检测装置，包括：搭载平台2；力加载部件5，力加载部件5安装于搭载平台2上，力加载部件5的施力端用于在铁路轨道1的一侧施加静态加载力；测力部件6，测力部件6用于测量在轨道1处于临界平衡状态下的静态加载力。

具体的，本实施例所示的检测装置，通过搭载平台2对力加载部件5提供稳定的施力依托，可使用力加载部件5的施力端在铁路轨道1的一侧施加静态加载力，使得轨道1在该静态加载力的作用下，从初始状态逐渐变化为临界平衡状态，直至产生横向移动，在此过程中，通过测力部件6测量在轨道1处于临界平衡状态下的静态加载力，即可实现对铁路轨距保持能力的量化测量，以便实时了解铁路轨道可能存在的故障隐患，不仅检测成本低，效率高，而且可量化铁路检修线路的检修质量，确保了铁路运营的安全性和可靠性。

在此应指出的是，本实施例所示的力加载部件5可以为电动推杆、气缸、液压油缸等，由于液压油缸可加载的力载荷大且施力稳定，从而本实施例中力加载部件5优选为液压油缸。本实施例所示的轨道1的一侧，可理解为，沿着轨道1长度方向的左侧或右侧，在此不作具体限定。与此同时，本实施例所示的临界平衡状态，可理解为，轨道1在开始发生横移的前一时刻所处的静止状态，在临界平衡状态下，对轨道施加的静态加载力达到最大值。

另外，还应指出的是，在现有技术中，通常采用综合检测列车、探伤车、轨道测量仪、轨道检查仪等轨道检测设备，以此来实现对轨道静态几何参数的检测，很少有对轨道的轨距保持能力进行量化检测。究其原因，现有的技术人员在对轨距保持能力的研究方面，存在认知误区和研究盲点，主要研究方向在于确定对轨距保持能力的影响因素，以增强铁路的轨距保持能力，例如：在专利申请号为201721274133.3的专利文件中，公开了通过设置限制钢轨摆动的扣件，来提高轨距保持能力；在铁路建筑期刊中，公开了“重载铁路弹性支撑块式砟轨道轨距保持能力计算分析”，它主要研究了轨道的支承块及支承块套靴侧向刚度对轨距保持能力的影响。正是基于现有技术人员的认知误区和研究盲点，当前并没有实现对铁路轨距保持能力的量化测量，也没有进一步想到通过量化测量的方式来完善铁路线路养护维修规范，提高铁路线路的质量标准，避免轨枕腐朽失去承压能力以及钉孔腐朽不能持钉等原因而造成不必要的安全事故。

优选地，本实施例中搭载平台2用于可移动式承放于轨道1上，由此，基于搭载平台2的可移动功能，可对铁路轨道1实现长距离的测量作业。

具体的，本实施例所示的搭载平台2上装有用于与轨道1相匹配的行走机构3与导向机构4。其中，行走机构3包括行走驱动电机与行走轮，行走驱动电机的输出端连接行走轮，行走轮承放于轨道1上，可通过遥控的方式控制行走驱动电机的转动状态。导向机构4可以为与轨道1相适配的滚轮导靴，也可为与轨道1的外形相适配的导向槽或导向块等。如此，基于行走机构3所提供的驱动力和导向机构4的导向功能，可使得搭载平台2自主沿着铁路轨道1进行稳定地行走，以便于对轨道1沿线的各个位置进行轨距保持能力的测量。

与此同时，基于导向机构4，还可使得搭载平台2稳定地承放于轨道1上，并确保了搭载平台2在测量过程中的稳定性，可防止因搭载平台2的不稳定而对轨道1轨距保持能力的准确测量带来影响。

在进一步的优选实施例中，为了实现搭载平台2的小型化和便携化，本实施例所示的搭载平台2包括第一纵向臂21、第二纵向臂22和横向臂23，横向臂23的一端连接第一纵向臂21，另一端连接第二纵向臂22，第一纵向臂21、第二纵向臂22用于与两条轨道1一一相对，第一纵向臂21与第二纵向臂22上均安装行走机构3与导向机构4，横向臂23上安装力加载部件5。其中，第一纵向臂21、第二纵向臂22和横向臂23可具体排布呈“H”形，并且，也可在横向臂23上设置扶手，以便于工作人员通过扶手临时人工推动搭载平台2沿着轨道1移动。

在其中一个优选实施例中，本实施例所示的力加载部件5包括液压油缸，相应地，测力部件6包括压力表，压力表安装于液压油缸的液压油路上；和/或，力加载部件5的施力端的施力方向用于垂直朝向轨道1的轨腰，力加载部件5的施力端可具体连接转接梁的一端，转接梁的另一端沿着所述施力方向垂直朝向轨道1的轨腰。

具体的，本实施例所示的力加载部件5在优选为液压油缸时，可基于本领域所公知的液压测力原理，通过安装于液压油缸的液压油路上的压力表，可准确地测量出液压油缸施加在轨道1上的静态加载力，其中，在进行液压测力时，由于液压油缸通过其活塞杆对轨道1施加静态加载力，从而轨道1给予液压油缸的活塞杆一个相同大小的反作用力，液压油缸的活塞将反作用力均布地传递给密闭油缸内的液压油，液压油将单位面积上受到的力，反映到压力表上，从而实现对铁路轨距保持能力的量化显示。

在进一步的优选实施例中，为了同时实现对两条轨道1的轨距保持能力的量化测量，本实施例所示的液压油缸可具体设置两个，两个液压油缸与两条轨道1一一相对，其中，对于两个液压油缸相对于与其相应轨道1的排布，液压油缸伸缩端(施力端)的朝向既可以为相同朝向，也可以为相反的朝向，在此可不作具体限定。

在进一步的优选实施例中，为了防止在对铁路轨距保持能力进行量化测量时搭载平台2因单向受力而不稳定，或者因受力不均衡而不能保持稳定状态，本实施例所示的液压油缸可具体设置两个，并且两个液压油缸的伸缩端的朝向可具体设置为，沿同一直线方向呈相向或背向布置，如此可确保搭载平台2在测量时保持稳定。

在另一个优选实施例中，本实施例所示的测力部件6可采用本领域所公知的力传感器，力传感器安装于力加载部件5的施力端，如此，在力加载部件5对轨道1的一侧施加静态加载力时，力传感器将被夹持于力加载部件5的施力端与轨道1之间，从而可通过力传感器直接反映力加载部件5对轨道1施加静态加载力。

如图2所示，基于上述实施例的改进，本实施例还包括：定位模块7与显示模块11，测力部件6与定位模块7分别通讯连接显示模块11。

具体的，本实施例所示的定位模块7可以为本领域所公知的GPS定位模块或北斗定位模块，可基于定位模块7获取当前对轨道1进行检测的地理位置信息。本实施例所示的显示模块11可以为本领域所公知的液晶显示器，可基于显示模块11同步显示轨距保持能力相应的测量数据和当前的位置坐标，并可进一步基于定位模块7所采集到的信息，对当前的检测位置进行地图化显示。

如图2所示，在进一步的优选实施例中，本实施例还包括：数据采集模块8、处理模块9及存储模块10，测力部件6与定位模块7分别通讯连接数据采集模块8，数据采集模块8通讯连接处理模块9，处理模块9通讯连接显示模块11与存储模块10。

具体的，本实施例所示的数据采集模块8可以为本领域所公知的模拟量采集模块，该数据采集模块8分别接收测力部件6与定位模块7所采集到的数据，并对相应的模拟量数据进行模数转换，数据采集模块8可通过RS485接口通讯连接处理模块9，处理模块9可以为本领域所公知的单片机或PLC控制器，存储模块10可以为本领域所公知的SD卡或U盘，处理模块9通过SD卡槽通讯连接SD卡，或通过USB插口通讯连接U盘，并通过串口通讯连接显示模块11。在此，处理模块9将处理后的表征轨距保持能力的测量数据通过显示模块11进行同步显示，并可通过存储模块10进行相应的数据存储。

与此同时，处理模块9还基于轨道1的受力状态分析处理，通过显示模块11进行分级报警。设定在轨道1处于临界平衡状态下，力加载部件5对轨道1施加的静态加载力表示为F，在F＜4KN时，则表征轨道1的轨距保持能力较差，此时通过显示模块11进行红色报警警示；在4KN≤F＜10KN时，则表征轨道1的轨距保持能力将会出现不良的发展趋势，此时通过显示模块11进行黄色报警提示；在10KN≤F≤16KN时，则表征轨道1的轨距保持能力处于正常区间，此时通过显示模块11进行蓝色提示；在F＞16KN时，则表征轨道1的轨距保持能力较好，此时通过显示模块11进行绿色提示。

综上所述，本实施例所示的检测装置可实现对铁路轨距保持能力的自动量化检测，可适用于大规模、长距离的检测作业，具有较强的适应性，可适用于低温、强光、大风等极端检测环境，具体适应环境温度范围为-40°-70°，湿度为10％-90％，检测精度不受影响，同时，工作稳定性高，可实现24小时全年连续无障碍工作，大大提高了铁路线路检修的自动化和智能化水平，避免检修人员因疲劳、经验等因素影响检修质量，节省了大量的劳动力资源，降低了检修成本，提高了检修效率，可在高速铁路检修领域发挥重要作用，为确保铁路运营的安全性、可靠性、舒适性及准点性提供了有力的保障。

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