[實用新型]一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車

有效

• 申請號: 201621358132.2
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN206291859U
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 王奎華;李振亞;郭海超;高柳;肖偲;張宏志;吳君濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高,傅朝棟

技術領域

本實用新型涉及鐵路隧道工程檢測裝置領域，具體涉及一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車。

背景技術

日益增多的隧道不均勻沉降造成的鐵路隧道病害引起了運營部門的極大關注。在軟土地區長期運營中隧道將可能產生較大的縱向變形，縱向變形對隧道結構非常不利，當隧道存在過量的變形量或者縱向曲率達到一定的量值時，將會導致環縫張開過大而引起漏水漏泥，或者是管片受拉破壞，引起地鐵軌道產生扭曲變形；當隧道縱向不均勻沉降量過大時，將會造成軌道產生縱向偏差和高低差，影響列車運營時的舒適性和安全性，進而也會波及到周圍各類構筑物的正常使用。當軌道的縱向偏差和高低差超過標準時，道床開裂、軌道與車輪之間的磨損加重，導致日常維護和保養任務加重，造成巨大的經濟損失。同時，遂道的縱向變形和橫向受力也是分不開的，縱向變形過大時，將不可避免地引起襯砌環在橫向上的變形，隧道環間接縫張開，從而引起漏水漏泥和管片受拉破壞。新線施工、基坑開挖等地下工程打破了既有地鐵隧道的受力平衡，水平穿越河道的隧道長時間受到水流橫向作用，從而引起隧道水平方向的變形，同樣會造成隧道裂縫。因此地鐵隧道在建設中以及建成后，因地質、地下水、鄰近施工以及本身結構負荷等各方面的綜合影響，可能會使隧道結構產生裂縫、變形等危害隧道安全的變化，必須及時準確的進行長期的變形監測以便及時發現和預報險情，保證隧道的施工以及運營的安全。

而現有的隧道人工檢測方法，需要檢測人員在夜間鐵路不運營或者車輛間隔時間長的沒有干擾的情況下時候才能檢測，逐點確定隧道橫截面的變形情況。這種方法有許多缺點，如檢測效率低、時間長，隧道環境可能對檢測人員造成傷害等問題。由于人工檢測效率低，只是選擇縱向沉降、凈空收斂和拱頂沉降項目，忽視了隧道水平向檢測的項目，導致無法獲得隧道整體變形信息。另外，目前也有研究者提出了利用車輛在隧道中行駛來采集各種變形信息并實現自動處理的構想，但該設想若投入實際使用時，其搭載的傳感器的平臺是汽車，因此傳感器本身在水平面上的位置就是左右移動的，依然無法對隧道的水平變形進行檢測。進一步的，目前的傳感器位置檢測通常采用GPS等定位模塊，但在隧道中由于物理阻隔，即使有中繼模塊的存在，其精度也并不高。而隧道變形的檢測又需要依賴于準確的空間位置信息，因此現有技術也無法滿足該需求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服傳統檢測方法速度慢、精度低且只能檢測縱斷面、截面變形的缺點，并提供一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車，包括車輛本體以及安裝于車輛本體上的車輪角度傳感器、陀螺儀、第一激光測距儀、第二激光測距儀和第三激光測距儀；所述的第一激光測距儀、第二激光測距儀和第三激光測距儀分別布置于車輛本體的左側、右側和頂部，分別用于測量車輛本體與隧道左側、右側及頂部內壁之間的距離；所述的車輪角度傳感器用于檢測車輪的轉動角度，所述的陀螺儀用于測量車輛本體在三維空間中的行駛角度；所述的車輛本體為有軌車輛。

作為優選，所述的第一激光測距儀和第二激光測距儀底部的基座上設有角度調節裝置，用于調節第一激光測距儀和第二激光測距儀在隧道橫截面中的激光束發射角度。

進一步的，所述的第一激光測距儀、第二激光測距儀和第三激光測距儀的激光束發射角度總調節范圍能覆蓋整個隧道截面。

本實用新型相對于現有技術而言，具有以下優點：

1)本實用新型采用有軌車輛作為各傳感器的搭載平臺，使檢測車在行進過程中，能夠通過數據換算定位待檢測的隧道在水平面上的空間位置，由此實現了水平方向上隧道的變形信息檢測。

2)本實用新型通過車輪角度傳感器和陀螺儀的組合，提供了一種能夠定位檢測車在隧道中三維空間位置的新方法，而且該方法無需信號中繼、GPS等系統配合，能夠適用于山區等復雜地形。

3)本實用新型在檢測過程中，無需使鐵路隧道停運或選擇長時間空置的情況，僅需在正常列車班次中加入檢測班次或者直接固定于常規列車上進行檢測，具有較好的便捷性。

附圖說明

圖1是一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車的示意圖。

圖2是一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車檢測流程圖。

圖3是一種基于陀螺儀定位的激光測距鐵路隧道檢測車三維坐標定位方法示意圖。

圖中：車輪角度傳感器1、陀螺儀2、激光測距儀3、車輛本體4。

具體實施方式