[發明專利]一種地下隧道安全巡檢機器人

有效

• 申請號: 201811158110.5
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109281711B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 史聰靈;車洪磊;胡鵠;王文偉;李建;胥旋
• 申請（專利權）人: 中國安全生產科學研究院
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明實施例提供一種地下隧道安全巡檢機器人，包括巡檢軌道，以及安裝在所述巡檢軌道上且可沿巡檢軌道移動的機器人；所述機器人本體內設有主控系統，所述主控系統包括自平衡控制模塊、電機控制模塊、定位模塊和圖像識別模塊；所述自平衡控制模塊，用于根據機器人本體的三維慣性測量單元獲取機器人本體的姿態信息，并在機器人本體發生偏角時，自動調整電動伺服推桿中各電動伺服輪的高度，使機器人本體處于水平狀態；所述電機控制模塊，用于控制電動伺服推桿中各電動伺服輪的轉速及高度；所述定位模塊，用于實時獲取所述機器人的位置信息；所述圖像識別模塊，用于對機器人運動過程中采集的圖像進行檢測，識別隧道圖像中的水漬信息、裂縫信息。

技術領域

本發明實施例涉及安全巡檢技術領域，更具體地，涉及一種地下隧道安全巡檢機器人。

背景技術

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展，城市化進程不斷加快，城市交通需求的總量也在急劇增長，城市交通運輸矛盾日益突出。與傳統的地面交通模式相比，地鐵作為城市交通的重要工具，具有運量大、速度快、準時、方便、節能環保等優點，在改善城市交通環境方面發揮著越來越大的作用，在許多城市得到廣泛應用。

在我國已建或在建的城市中，在地鐵隧道沿線附近或上方進行非地鐵施工的建設項目越來越多，這些項目存在卸載、加載、抽水、降水或振動等施工程序或因素，他們可能對地鐵隧道結構產生一定的結構變形、傾斜、位移、隆起或沉降等等影響。而結構變形可能會降低列車的運營性能和效率；可能會增大列車車輪與輪軌之間的摩擦，從而加快列車車輪和輪軌的損耗；當地鐵道床隆起或沉降3mm以上時，需對路軌進行調整。地鐵隧道結構裂縫主要分為道床裂縫、邊墻裂縫和拱頂裂縫等，這些結構裂縫的產生是設計施工、運營荷載、外部環境改變等多因素導致，大致包括以下因素：

(1)地基差異沉降

地鐵隧道結構在建設期如工程設計方案不合理，則可能導致地基加固效果不明顯、不均衡，在后期運營荷載作用下，導致地基出現差異沉降現象，當沉降程度遠超出設計和實際工程結構允許范圍時，進而出現大量的結構病害性裂縫。

(2)隧道結構周邊土地變位

地鐵運營隧道周邊存在深基坑開挖時，在基坑降水及支護結構水平位移的共同作用下，容易導致地鐵隧道結構周邊土地產生變位，使得地鐵隧道結構側限土壓力不足，隧道斷面水平收斂不斷增大，繼而導致隧道結構產生拱頂裂縫及道床與襯砌結構的剝離裂縫，同時伴隨管片邊角部位的崩角掉塊現象。

(3)變形縫的設置

變形縫主要包括沉降縫和伸縮縫兩種，而考慮到地鐵結構的整體道床基礎可承受的垂直錯位最大值，除特殊要求外，基本不設置沉降縫。但是在土質較為松軟的地區，為達到增加結構的縱向剛度的目的，通常設置數量有限的伸縮縫。這也導致當地基加固效果不好或遭受外部環境影響時，施工后的沉降程度增加，使得結構應力集中度增大，易導致結構裂縫的出現。

(4)結構強度不足

在地鐵隧道設計和施工過程中，如果工程設計有問題或者施工過程中壁后回填土壓實程度不足等，會導致結構強度和質量沒有達到相關設計施工要求，同樣易產生隧道結構裂縫。

(5)列車振動影響

地鐵列車發車頻率較高，使得地鐵隧道結構長期受到低頻連續振動，這種狀態易使得軟土下臥層地基出現較大程度的縱向沉降，易在隧道結構應力集中區段產生裂縫。對于現有裂縫，長時間的地鐵運營荷載易導致道床上下振動而出現倒吸現象，倒吸現象使得水不停的潛蝕裂縫，易使得裂縫擴大。

(6)滲漏水問題