[发明专利]用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备及相应的检测方法

权利要求书

1.用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其包括扣件松脱检测装置，其特征在于：该扣件松脱检测装置包含激光测距仪、振动补偿装置、微机控制系统、视频识别系统、定位同步系统，激光测距仪连接所述微机控制系统，该微机控制系统还连接视频识别系统和定位同步系统和振动补偿装置。

2.如权利要求1所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：所述微机控制系统还连接伺服驱动器，该伺服驱动器连接驱动装置。

3.如权利要求1或2所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：所述激光测距仪的轨检梁刚性地安装于转向架端部位置，轨检梁设置有横向滑道，滑道上共设置四个激光测距仪，分成两组，每组激光测距仪各由一个驱动电机控制，能够横向移动，四个激光测距仪的发射点位于同一水平面上。

4.如权利要求3所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：两侧激光测距仪各安装一个激光对中传感器；该传感器能够感应钢轨相对激光测距仪的位置，并将信号传递给微机控制系统，微机系统控制伺服驱动器，伺服驱动器通过驱动左右两侧作动器对激光测距仪位置加以矫正，以保持激光测距仪在钢轨顶面中点的位置。

5.如权利要求4所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：伺服驱动器将激光头的相对距离L₁,L₂和L₃值传递给微机控制系统。

6.如权利要求5所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：测量梁相对于钢轨的位移分为两部分，第一部分为测量梁自身的位移，这部分由测量梁中的惯性包测量出梁的垂直加速度，并由系统进行修正，除去重力分量，对加速度进行二次积分得到位移值，这部分由振动补偿装置采集数据，第二部分为测量梁移动后与钢轨之间的距离，由激光测距仪系统获得。两项之和为钢轨和混泥土枕的距离数值，微机控制系统通过运算后直接输出修正后的距离数值。

7.如权利要求6所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：当车体保持平稳状态，轨检梁与轨枕平行，I位测得激光发射平面至左轨道顶面中点的修正后距离为S₁，II位测得激光发射平面至轨枕D点的修正后距离为S₂，III位测得激光发射平面至轨枕E点的修正后距离为S₃，IV位测得激光发射平面至右轨道顶面中点的修正后距离为S₄；II位和III位的测量数值在一定的范围内才采集，把激光头至两轨枕间的距离数值剔除掉，保证只采集激光至轨枕的距离。

8.如权利要求7所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：微机自动计算S₁与S₂的差值，在扣件紧固的情况下，S₁与S₂的差值是在一个固定的域值a范围内，当扣件发生松脱的时候，车辆经过轨道，轨枕的位置相对固定，钢轨因不受扣件的约束而发生回弹，导致激光发射平面至左轨道顶面中心的距离S₁值变小，最终导致S₁与S₂的差值是大于固定的域值范围a，微机将标记此地紧固件松脱，同理S₃与S₄的差值大于固定阈值a，微机将标定此地扣件松脱。

9.如权利要求8所述的用于检测轨道扣件松脱的大型养路设备，其特征在于：定位同步系统采用光电编码器作为车辆的运行速度、里程计算的设备。

10.一种检测轨道扣件松脱的方法，其特征在于，包括：

步骤S1:沿作业车走行架顶部设置四个测量位，I位、II位、III位、IV位；其中，I位为左侧钢轨中心线所在位置，IV位为右侧钢轨中心线所在的位置，II位、III位为轨距的三分点所在位置；

步骤S2：I位测得激光发射平面至左轨道顶面中点的修正后距离为S₁，II位测得激光发射平面至轨枕D点的修正后距离为S₂，III位测得激光发射平面至轨枕E点的修正后距离为S₃，IV位测得激光发射平面至右轨道顶面中点的修正后距离为S₄；

步骤S3中，当车辆过曲线时，车辆由于离心力的作用，车体和转向架会发生偏移的现象，低速通过曲线时，车辆的重力大于离心力，车辆内侧的一系弹簧受的力相对较大，车体和转向架向内侧倾斜，由于轨检梁刚性的安装在转向架上，轨检梁也处于倾斜状态，由于轨检梁的倾斜导致S₁、S₂、S₃、S₄数值产生影响，因此，需要对S₁、S₂、S₃、S₄数值进行修正，由于轨检梁的倾斜导致实测的S₁、S₂值变小，实测的S₃、S₄值变大；S₂与S₃的理论值是相等的，通过几何计算，公式(1)：

Sb₃＝S₃-S₂

Sb₄＝Sb₃*(L₂+L₃)/L₂

Sb₁＝Sb₃*L₁/L₂

修正后得到下列公式(2)：

S₁'＝S₁+Sb₁＝S₁+(S₃-S₂)*L₁/L₂

S₂'＝S₂

S₃'＝S₂

S₄'＝S₄-Sb₄＝S₄-Sb₃*(L₂+L₃)/L₂＝S₄-(S₃-S₂)*(L₂+L₃)/L₂；

步骤S4:将修正后的公式(2)导入微机系统，系统将自动运算，当S₁’与S₂’的差值大于阈值a，微机将标记此地紧固件松动，同理S₃’与S₄’的差值大于固定阈值a，微机将标定此地扣件松动；

步骤S5:车架左右两侧配置高速摄像巡检装置，其自动记录回放扣件松脱标记地段前后30秒钟的高分辨率视频或照片，便于检测过程中检测人员剔除钢轨和轨枕表面伤损的干扰，以及线路三角坑的误判，辅助扣件松脱判断；

步骤S6:利用扣件松脱检测装置中的定位同步系统，对扣件松脱位置精确定位；

步骤S7:定位同步系统采用光电编码器作为车辆的运行速度，里程计算的设备。由于编码器计算里程信息会产生累计误差，因此定位同步系统提供人工里程修正和/或射频标签自动里程标记方式对里程进行修正，实现精确定位；

依次执行步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。