[發明專利]鐵路邊坡檢測裝置

在審

• 申請號: 202110068315.X
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112857447A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 梁一星;李小強;謝小山;張淑媛;陳曉紅;張月玥;楊光;卞家勝;邸銀橋;唐華瑞
• 申請（專利權）人: 鄭州鐵路職業技術學院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 鄭州華智星知識產權代理事務所(普通合伙) 41145
• 代理人: 劉迪

本申請涉及鐵路邊坡檢測裝置，包括振動監測模塊、超聲檢測模塊、低功耗放大電路模塊與精密放大電路模塊。本申請的鐵路邊坡檢測裝置，能夠評估鐵路邊坡的滑坡和崩塌風險程度，針對鐵路軌道邊坡在建設以及運行過程中出現的崩塌和滑坡兩大問題，利用振動檢測模塊作為邊坡坡邊的位移傳感器，采集邊坡發生位移的幅度和頻率，從而達到檢測邊坡發生滑坡風險程度的目標，同時，利用超聲檢測模塊作為邊坡巖石層狀態的傳感器。本申請的鐵路邊坡檢測裝置探測速度快精度高，嵌入難度低，能夠雙角度分析鐵路邊坡的安全情況，靈敏度高，計算準確，能夠定點檢測邊坡損耗情況，非常有利于邊坡投入運營后的保養和維護。

技術領域

本申請涉及鐵路邊坡檢測與維護領域，具體涉及一種鐵路邊坡檢測裝置。

背景技術

鐵路作為我國的主要交通手段，實現了從南到北、自西向東的全面貫通，為了提高鐵路運輸的速度和安全性，軌道邊坡的投入必不可少，軌道邊坡保證了在鐵路運輸過程中，高運行速度對軌道以及地表的摩擦和撞擊在安全范圍內，然而邊坡在自然環境的侵蝕下，發生滑坡和崩塌是不可避免的，邊坡由于不同材質坡面之間受地球重力發生錯位，如果不及時維護最終會導致滑坡危害，此外，距離邊坡表面較深的地下巖石層，由于地下水的不斷運動，會使巖石層周圍流體含量劇增，使巖石層受力不平衡，最終發生崩塌危害。目前，針對邊坡可能存在的滑坡和崩塌風險進行檢測和預警，須針對多種物理指標進行檢測和監控，現有的檢測儀器及裝備在使用中存在誤差大，操作繁瑣等問題，同時在野外的鐵路現場使用，可靠性低，維護成本高，并且自動化程度低，難以接入監測網絡進行大規模檢測。

發明內容

(一)技術問題

1.提高鐵路邊坡檢測的效率和準確率。

2.降低鐵路邊坡檢測裝置的復雜程度，降低投入成本。

3.提高鐵路邊坡檢測系統的自動化能力。

(二)技術方案

針對上述技術問題，本申請提出的鐵路邊坡檢測裝置，包括：振動傳感器、超聲傳感器、低功耗放大模塊和精密放大模塊。

振動傳感器采取電位器位移傳感檢測方式，通過邊坡表面位移產生的振動位移帶動電位器電阻發生改變，其改變規律與邊坡表面位移幅度呈線性變化，電位器阻值的變化信號即為邊坡表面位移信號，其阻值的變化幅度即為邊坡表面的位移幅度，同時阻值的波動頻率即為邊坡表面位移的變化頻率。

超聲傳感器，通過發出超聲波和后續接收邊坡深處巖石層和流體反彈回來的聲波，來探測巖石層的結構，超聲波在穿過泥土、巖石、混凝土、鋼筋等材料時會受到不同的阻礙，反彈回來的聲波能夠準確分辨邊坡深處的地質類型，還能確定巖石層的位置和尺寸，從而判斷巖石層結構是否發生偏移和受到破壞。

低功耗放大電路連接到振動傳感器的下級，IN1，IN2為低功耗放大電路的輸入端，連接到振動傳感器的兩側，振動傳感器監測到的信號通過IN1，IN2輸入到PNP型三極管Q6、三極管Q5的基極，三極管Q3、三極管Q6組成一個雙倍放大器，三極管Q2、三極管Q5也是如此，同時三極管Q3、三極管Q6與三極管 Q2、三極管Q5所在的支路嚴格對稱，共同組成你一個差分放大電路，前級信號經過該差分放大電路后，不僅會被有效的放大，還能被過濾掉自身所帶有的共模干擾信號，差分放大信號最后經NPN型三極管Q12的集電極一側輸出，并傳遞到以NPN型三極管Q9為核心的共發射極放大電路中，信號雖然由三極管Q10的基極流入，但三極管Q10與三極管Q8構成復合晶體管，三極管Q10的作用僅僅是提高了三極管Q8的放大倍數和驅動能力，并沒有改變三極管Q9的核心地位，而 Q8與Q9的發射極和基極串聯構成一個雙倍放大的NPN晶體管，仍然是以三極管 Q9為核心，最后信號經再一次放大后從三極管Q9的集電極流出，流入一個由NPN 型三極管Q1和PNP型三極管Q7組成的互補放大電路中，進一步提高電路的輸出電流和驅動能力。