一种隧道拱顶检测小车

技术领域

本发明涉及隧道检测设备技术领域，具体为一种隧道拱顶检测小车。

背景技术

随着社会的发展，开凿隧道修建高速公路和铁路成为实现交通便利性的一种手段，但是在铁路和公路隧道的建设和维护中，隧道内壁可能会存在裂纹、孔洞、渗漏、虚块等，隧道衬砌及隧底在先天的或使用过程中，常出现开裂、渗水，衬砌厚度不足、衬砌脱空，钢筋和钢拱架分布错位，隧底破损、翻浆冒泥等等一系列问题，直接影响着隧道使用寿命和行车安全，隧道衬砌检测是保证行车安全的重要措施之一。

本申请的发明人发现，目前国内隧道衬砌无损检测主流技术是利用地质雷达法进行检测，地质雷达检测主要有人工、车载等检测方式，人工作业方式人力耗费巨大，操作方式简陋，测拱顶时效率及人身安全性低，车载机械化检测方式测拱顶时，面对电气化隧道尤其是高铁隧道，避障非常频繁，有效工作时间及效率较低，我国已研制出相应的普速及高速铁路隧道状态检查车，这两辆车与传统的检测手段相比，在检测自动化上有了显著改观，利用五条机械臂承载地质雷达伸展到目标位置后，随车辆走行进行探测，实现了对既有线路和新建线路的隧道衬砌状态检测，但车载式检测耗损的资源较大，且牵引检测自适应性受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道拱顶检测小车，旨在改善目前国内隧道衬砌无损检测主流技术是利用地质雷达法进行检测，地质雷达检测主要有人工、车载等检测方式，人工作业方式人力耗费巨大，操作方式简陋，测拱顶时效率及人身安全性低，车载机械化检测方式测拱顶时，面对电气化隧道尤其是高铁隧道，避障非常频繁，有效工作时间及效率较低，同时现有的车载式检测耗损的资源较大，且牵引检测自适应性受限的问题。

本发明是这样实现的：

一种隧道拱顶检测小车，包括小车本体，所述小车本体安装在轨道上，且小车本体与轨道滑动连接，所述小车本体包括框架和横梁，所述横梁可拆卸的设置在框架上，所述横梁远离小车本体的一端设置有伸缩杆，所述伸缩杆一端通过固定座铰接在横梁上，所述框架上安装有自行走驱动控制模组和避障驱动控制模组。

进一步的，所述自行走驱动控制模组包括驱动电机、坡度检测模块和控制模块，所述驱动电机、坡度检测模块和控制模块均与框架固定连接。

进一步的，所述避障驱动控制模组包括障碍物检测模块和升降驱动模块，所述障碍物检测模块固定安装在框架的前端，所述升降驱动模块固定安装在伸缩杆的外侧面上。

进一步的，所述框架上还安装有自适应调整模组，所述自适应调整模组包括角度计算器、调整座和角度驱动模块，所述调整座包括基座和偏转座，所述基座固定安装在伸缩杆的端部，所述偏转座与基座转动连接。

进一步的，所述偏转座上安装有雷达安装座，所述雷达安装座与偏转座固定连接，所述伸缩杆与横梁之间设有角度调节机构，所述角度调节机构与伸缩杆与横梁均转动连接。

进一步的，所述小车本体上对称设置有滚轮，所述滚轮通过缓冲弹簧与小车本体固定连接，所述小车本体一侧通过弹簧销铰接有与轨道外侧凹槽相匹配的夹钳轮。

进一步的，所述小车本体上设有至少两个与横梁相匹配的定位块，所述定位块上设有定位螺钉，所述横梁沿其长度方向设有若干与定位螺钉相匹配的定位孔，所述小车本体向外延伸有用于支撑横梁的支撑架，所述支撑架远离小车本体一端的两侧设有与横梁两侧相匹配的导向块。

进一步的，所述框架上还设有发电机和雷达操作盒，所述发电机活动装配在所述框架上，所述雷达操作盒可拆卸地安装在所述框架上。

进一步的，所述固定座上设有立柱，且立柱与伸缩杆之间通过抱箍连接，所述角度调节机构的两端分别与横梁和立柱铰接，所述立柱的顶部还固定设置设有照明组件。

进一步的，所述雷达安装座中间设有雷达保护罩，两端对称设有气弹簧，所述气弹簧的顶部设有橡胶轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有设计合理、操作简单的特点，本发明提供一种隧道拱顶检测小车，通过小车本体的前后移动、横梁的左右伸缩、伸缩杆上下高度调整以及伸缩杆角度调整之间的相互配合，能够实现雷达安装座的多向调整，满足隧道拱顶的检测要求；通过夹钳轮的设计，能够保证小车本体在轨道上移动的稳定性，避免小车本体的侧翻问题；通过定位块和导向块的设计，能够保证横梁在小车本体上定位及移动的稳定性，解决了传统隧道探测传统原始脚手架式作业存在的难操作、安全性能差、效率低下等问题，可灵巧而有效实现隧道检测的测线布置与连续检测，资源消耗量极小，且可以自适应调整，运转便利，能够现场快速组装作业，具有结构简单，稳定可靠，既安全轻便，又提高检测效率、节约人力物力等优点，有利于各路局站段养护单位的广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1是本发明装置的立体图；

图2是图1所示雷达安装座的结构示意图；

图3是本发明自行走驱动控制模组的框图；

图4是本发明避障驱动控制模组的框图；

图5是本发明自适应调整模组的框图。

图中：1、轨道；2、小车本体；3、横梁；4、伸缩杆；5、雷达安装座；6、角度调节机构；7、滚轮；8、弹簧销；9、夹钳轮； 10、定位块；11、定位螺钉；12、定位孔；13、支撑架；14、导向块；15、固定座；16、立柱；17、抱箍；18、照明组件；19、雷达保护罩；20、气弹簧；21、橡胶轮；22、发电机；23、雷达操作盒。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参照图1、图2、图3、图4和图5所示，一种隧道拱顶检测小车，包括小车本体2，小车本体2安装在轨道1上，且小车本体2与轨道1滑动连接，小车本体2包括框架和横梁3，横梁 3可拆卸的设置在框架上，横梁3远离小车本体2的一端设置有伸缩杆4，伸缩杆4一端通过固定座15铰接在横梁3上，框架上安装有自行走驱动控制模组和避障驱动控制模组；

本发明提供一种隧道拱顶检测小车，包括滑动设置在轨道1上的小车本体2，具体的，小车本体2两侧通过四个滚轮 7滑动设置在轨道1上，可适用铁轨距离1435±20mm，且其中两个滚轮7选用绝缘材料，小车本体2可以在其驱动机构的作用下沿着轨道1进行前后滑动，为了保证小车本体2在轨道1上移动时的稳定性，小车本体2上设有防侧翻组件，具体的，小车本体2一侧通过弹簧销8铰接有与轨道1外侧凹槽相匹配的夹钳轮9，小车本体2上设有可伸缩调节的横梁3，具体的，横梁3可伸缩调节的方向与小车本体2沿轨道1的滑动方向相垂直，即横梁3可在小车本体2上进行左右移动，小车本体2上设有至少两个与横梁3相匹配的定位块10，定位块10上设有定位螺钉11，横梁3沿其长度方向设有若干与定位螺钉11相匹配的定位孔12，通过定位螺钉11定位在不同定位孔12中，可实现横梁3的伸缩移动并定位，进一步的，小车本体2向外延伸有用于支撑横梁3的支撑架13，支撑架13远离小车本体2一端的两侧设有与横梁3两侧相匹配的导向块14，通过导向块14 的设置，能够保证横梁3在左右移动调节时的稳定性，横梁3 远离小车本体2的一端设有伸缩杆4，伸缩杆4一端可转动的连接在横梁3上，另一端设有雷达安装座5，伸缩杆4与横梁3 之间设有角度调节机构6，具体的，伸缩杆4一端通过固定座 15铰接在横梁3上，固定座15上设有立柱16，且立柱16与伸缩杆4之间通过抱箍17连接，角度调节机构6的两端分别与横梁3和立柱16铰接，立柱16的顶部还设有用于隧道内部照明的照明组件18，角度调节机构6为两端设有伸缩件的调节机构，通过两端伸缩件相向或反向移动，能够实现对伸缩杆4的角度调节，雷达安装座5中间设有雷达保护罩19，两端对称设有气弹簧20，气弹簧20的顶部设有橡胶轮21，小车本体2上设有用于驱动伸缩杆4的驱动设备，伸缩杆4可以选择气动、液压油缸、电动、钢丝绳等执行件，优选的，选择气动执行，小车本体2上设有用于驱动其的空压机，小车本体2上还设有发电机22和雷达操作盒23，本发明的隧道拱顶检测小车，检测范围2000-2500mm，通过小车本体2的前后移动、横梁3的左右伸缩、伸缩杆4上下高度调整以及伸缩杆4角度调整之间的相互配合，能够实现雷达安装座5的多向调整，满足隧道拱顶的检测要求；通过夹钳轮9的设计，能够保证小车本体2在轨道1 上移动的稳定性，避免小车本体2的侧翻问题；通过定位块10 和导向块14的设计，能够保证横梁3在小车本体2上定位及移动的稳定性，解决了隧道探测传统原始脚手架式作业存在的难操作、安全性能差、效率低下等问题，可灵巧而有效实现隧道检测的测线布置与连续检测，资源消耗量极小，且可以自适应调整，运转便利，能够现场快速组装作业，具有结构简单，稳定可靠，既安全轻便，又提高检测效率、节约人力物力等优点，具有很大的市场价值，值得广泛推广应用；

自行走驱动控制模组包括驱动电机、坡度检测模块和控制模块，驱动电机、坡度检测模块和控制模块均与框架固定连接，驱动电机用于驱动所述小车本体2行进，坡度检测模块用于检测所述小车本体2行走路径的坡度，控制模块可以根据所述小车本体2行走路径的坡度控制所述驱动电机的线速度，避障驱动控制模组包括障碍物检测模块和升降驱动模块，障碍物检测模块固定安装在框架的前端，升降驱动模块固定安装在伸缩杆4 的外侧面上，障碍物检测模块用于检测所述检测模块行走路径上的障碍物，升降驱动模块用于驱动所述伸缩杆4升降，框架上还安装有自适应调整模组，自适应调整模组包括角度计算器、调整座和角度驱动模块，调整座包括基座和偏转座，基座固定安装在伸缩杆4的端部，偏转座与基座转动连接，角度计算器可以根据隧道面计算调整座的偏转角度，驱动模块根据偏转角度调整偏转座的角度，偏转座上安装有雷达安装座5，雷达安装座5与偏转座固定连接，伸缩杆4与横梁3之间设有角度调节机构6，角度调节机构6与伸缩杆4与横梁3均转动连接，雷达安装座5用于装配检测模块来使用，小车本体2上对称设置有滚轮7，滚轮7通过缓冲弹簧与小车本体2固定连接，小车本体 2一侧通过弹簧销8铰接有与轨道1外侧凹槽相匹配的夹钳轮9，小车本体2上设有至少两个与横梁3相匹配的定位块10，定位块10上设有定位螺钉11，横梁3沿其长度方向设有若干与定位螺钉11相匹配的定位孔12，小车本体2向外延伸有用于支撑横梁3的支撑架13，支撑架13远离小车本体2一端的两侧设有与横梁3两侧相匹配的导向块14，框架上还设有发电机22和雷达操作盒23，发电机22活动装配在框架上，雷达操作盒23可拆卸地安装在框架上，固定座15上设有立柱16，且立柱16与伸缩杆4之间通过抱箍17连接，角度调节机构6的两端分别与横梁3和立柱16铰接，立柱16的顶部还固定设置设有照明组件18，雷达安装座5中间设有雷达保护罩19，两端对称设有气弹簧20，气弹簧20的顶部设有橡胶轮21。

通过上述设计得到的装置已基本能满足隧道拱顶检测小车的使用，但本着进一步完善其功能的宗旨，设计者对该装置进行了进一步的改良。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。