一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，包括軌道行走平臺(tái)、采集中心、結(jié)構(gòu)光源、軌道行走平臺(tái)包括放置于地鐵列車運(yùn)行軌道上的相互平行的前軸和后軸，前軸和后軸通過(guò)中梁相連接形成“工”字型框架，前軸上設(shè)置有結(jié)構(gòu)光源，中梁上設(shè)置有與其垂直的立柱，立柱的頂端設(shè)置有采集中心和操作平臺(tái)，后軸上設(shè)置有推行手柄。該裝置能夠極大的加快運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)的速度和數(shù)據(jù)處理速度，解決了人工價(jià)差效率低和信息反饋周期長(zhǎng)的問(wèn)題，為地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害的檢測(cè)提供新的檢測(cè)技術(shù)，更加有效的保障了地鐵運(yùn)維的決策速度和地鐵結(jié)構(gòu)的安全。
【專利說(shuō)明】一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)地鐵里程已達(dá)1500公里，而且國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)方興未艾，近期將會(huì)有大量的地鐵投入運(yùn)營(yíng)。到2020年，中國(guó)城市軌道交通總里程預(yù)計(jì)將達(dá)到約6100公里。
[0003]地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，以混凝土材料為主的隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏水或者裂縫等表觀缺陷，以及隧道斷面變形，都是無(wú)法避免的病害現(xiàn)象，而且病害的長(zhǎng)期發(fā)展對(duì)隧道的安全性造成不可逆轉(zhuǎn)的負(fù)面影響。因此，在地鐵運(yùn)營(yíng)中對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的維護(hù)視為保障隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全性的必要手段。而隧道病害的檢測(cè)則是隧道維護(hù)決策和技術(shù)手段開(kāi)展的基礎(chǔ)。
[0004]傳統(tǒng)的隧道結(jié)構(gòu)病害是人工檢查為主，輔以儀器設(shè)備。尤其在隧道表觀病害的檢查時(shí)，完全依賴人工，國(guó)內(nèi)外均是如此。人工檢查的手段，但是，無(wú)論是單純的人工檢查，還是借助儀器設(shè)備，在工程量小的時(shí)候尚且可行，在面對(duì)大量的工程之時(shí)就無(wú)法滿足需求。
[0005]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)隧道結(jié)構(gòu)維護(hù)日漸重視起來(lái)，相繼研發(fā)基于不同原理的隧道檢測(cè)設(shè)備。瑞士 AMBERG公司開(kāi)發(fā)了 GRR5000和TunnelMap系列隧道檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用車載式激光掃描儀對(duì)隧道進(jìn)行檢測(cè)，得到高清圖像，并標(biāo)注隧道病害、自動(dòng)計(jì)算滲水面積等參數(shù)，結(jié)果導(dǎo)入到Excel軟件進(jìn)行圖形報(bào)表分析；德國(guó)SPACETEC公司開(kāi)發(fā)了 SPACETEC TS3隧道快速掃描檢測(cè)系統(tǒng)，據(jù)該公司宣傳資料稱該系統(tǒng)可安裝在任何檢測(cè)車上，能對(duì)隧道進(jìn)行全方位掃描檢測(cè)，可檢測(cè)到襯砌滲水面積大小和位置；瑞典Berg Bygg Konsult (BBK) AB公司的研究人員利用三維地面激光掃描系統(tǒng)對(duì)隧道滲漏水進(jìn)行探測(cè)，但滲漏水圖像受隧道表面粗糙度和角度的影響，使該系統(tǒng)中探測(cè)隧道滲漏水方面受到限制；法國(guó)HGH紅外系統(tǒng)公司研制了 ATLAS70多傳感器隧道無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)分別配置了激光掃描傳感器、紅外掃描傳感器、測(cè)距儀和計(jì)程儀等設(shè)備，可進(jìn)行隧道滲水的全方位檢測(cè)。
[0006]總的來(lái)說(shuō)，國(guó)外的設(shè)備首先是價(jià)格極其昂貴，而且功能都不夠全面，性價(jià)比較低。國(guó)內(nèi)的檢測(cè)設(shè)備在檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)精度，總體效率以及技術(shù)成熟度上，都有極大的欠缺，因此目前尚未見(jiàn)到市場(chǎng)上成型國(guó)產(chǎn)設(shè)備推出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害的裝置功能不夠全面、性價(jià)比較低、檢測(cè)精度差的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，包括軌道行走平臺(tái)、結(jié)構(gòu)光源、軌道行走平臺(tái)包括放置于地鐵列車運(yùn)行軌道上的相互平行的前軸和后軸，前軸和后軸通過(guò)中梁相連接形成“工”字型框架，前軸上設(shè)置有結(jié)構(gòu)光源，中梁上設(shè)置有與其垂直的立柱，立柱的頂端設(shè)置有操作平臺(tái)，操作平臺(tái)上設(shè)置有環(huán)形支撐架，后軸上設(shè)置有推行手柄。
[0009]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0010]該用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置還包括采集中心，采集中心包括電源，電源上分別連接有交換機(jī)、工業(yè)定焦相機(jī)、閃光燈和編碼器，編碼器通過(guò)導(dǎo)線依次連接有控制卡和電腦，電腦通過(guò)導(dǎo)線與交換機(jī)相連接，控制卡通過(guò)導(dǎo)線與工業(yè)定焦相機(jī)相連接，交換機(jī)通過(guò)導(dǎo)線依次與工業(yè)定焦相機(jī)和閃光燈相連接，工業(yè)定焦相機(jī)為4個(gè)，工業(yè)定焦相機(jī)沿環(huán)形支撐架的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置；閃光燈設(shè)置有7個(gè)，閃光燈沿環(huán)形支撐架的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置。
[0011]后軸上設(shè)置有凹槽，電源和編碼器放置于凹槽內(nèi)；電腦放置于操作平臺(tái)上。
[0012]前軸和后軸的兩端均設(shè)置有帶踏面車輪。
[0013]中梁分別通過(guò)滑槽與前軸和后軸裝配連接。
[0014]立柱通過(guò)滑槽與中梁裝配連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:該裝置是將前述基本部件組成不同檢測(cè)需求的完整的檢測(cè)系統(tǒng)，并且固定安裝在能夠沿著地鐵軌道行走的車載型平臺(tái)上，通過(guò)車載平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)激活檢測(cè)系統(tǒng)完成對(duì)兩種檢測(cè)指標(biāo)的拍攝，配以針對(duì)本裝置開(kāi)發(fā)專有的處理軟件進(jìn)行表觀病害和斷面變形的計(jì)算和分析。該裝置能夠極大的加快運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)的速度和數(shù)據(jù)處理速度，解決了人工價(jià)差效率低和信息反饋周期長(zhǎng)的問(wèn)題，為地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害的檢測(cè)提供新的檢測(cè)技術(shù)，更加有效的保障了地鐵運(yùn)維的決策速度和地鐵結(jié)構(gòu)的安全。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置的采集中心的框架連接圖；
[0018]圖3是本發(fā)明用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置的閃光燈布置方式的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置的相機(jī)布置方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，1.行走平臺(tái)，2.采集中心，3.結(jié)構(gòu)光源，4.電源，5.編碼器，6.控制卡，7.前軸，8.后軸，9.中梁，10.凹槽，11.推行手柄，12.立柱，13.支撐架，14.操作平臺(tái)，15.閃光燈，16.交換機(jī)，17.電腦，19.工業(yè)定焦相機(jī)，20.車輪。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]本發(fā)明提供一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括軌道行走平臺(tái)1、采集中心2、結(jié)構(gòu)光源3、軌道行走平臺(tái)1包括放置于地鐵列車運(yùn)行軌道上的相互平行的前軸7和后軸8，前軸7和后軸8通過(guò)中梁9相連接形成“工”字型框架，前軸7上設(shè)置有結(jié)構(gòu)光源3，結(jié)構(gòu)光源3在本裝備中屬于輔助光源，主要是在檢測(cè)隧道內(nèi)表面上提供便于檢測(cè)的內(nèi)部輪廓輔助線。安裝的位置，在裝備縱向上，結(jié)構(gòu)光源3到工業(yè)定焦相機(jī)19的距離是固定的，在裝備橫向上，不能偏轉(zhuǎn)。中梁9上設(shè)置有與其垂直的立柱12，立柱12的頂端設(shè)置有操作平臺(tái)14，操作平臺(tái)14上設(shè)置有環(huán)形支撐架13和電腦17，環(huán)形支撐架13和操作平臺(tái)14上設(shè)置有采集中心2，后軸8上設(shè)置有推行手柄11。前軸7和后軸8的兩端均設(shè)置有帶踏面車輪10。中梁9分別通過(guò)滑槽與前軸7和后軸8裝配連接。立柱12通過(guò)滑槽與中梁9裝配連接；
[0023]如圖2所示，采集中心2包括電源4，電源4上分別連接有交換機(jī)16、工業(yè)定焦相機(jī)19、閃光燈15和編碼器5，編碼器5通過(guò)導(dǎo)線依次連接有控制卡6和電腦17，所述電腦17通過(guò)導(dǎo)線與交換機(jī)16相連接，控制卡6通過(guò)導(dǎo)線與工業(yè)定焦相機(jī)19相連接，所述交換機(jī)16通過(guò)導(dǎo)線依次與工業(yè)定焦相機(jī)19和閃光燈15相連接，工業(yè)定焦相機(jī)19為4個(gè)，工業(yè)定焦相機(jī)19沿環(huán)形支撐架13的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置；閃光燈15設(shè)置有7個(gè)，閃光燈15沿環(huán)形支撐架13的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置。
[0024]環(huán)形支撐架13在采集中心起固定各個(gè)部件的功能；工業(yè)定焦相機(jī)19主要是拍攝隧道結(jié)構(gòu)圖像信息；閃光燈15提供工作環(huán)境的光源補(bǔ)償；控制卡6收集編碼器5發(fā)出的電子脈沖并判斷后提供工業(yè)定焦相機(jī)19和閃光燈15的觸發(fā)信號(hào)；交換機(jī)16收集和傳輸來(lái)自工業(yè)定焦相機(jī)19采集的圖像信息；電腦17提供控制卡6和編碼器5工作電源，以及控制信號(hào)、存儲(chǔ)交換機(jī)16傳遞工業(yè)定焦相機(jī)19采集的隧道圖像信息。
[0025]工業(yè)定焦相機(jī)19和閃光燈15在環(huán)形支撐架13的環(huán)向分布必須是固定。工業(yè)定焦相機(jī)19的固定位置是為了能夠準(zhǔn)確定位隧道內(nèi)病害信息；閃光燈15的固定位置是為了提供更為混勻分布的補(bǔ)償光。
[0026]編碼器5連接在控制卡6上，控制卡6連接電腦17和工業(yè)定焦相機(jī)19 ;編碼器5和控制卡6工作電源是通過(guò)與連接電腦17的導(dǎo)線提供的?？刂瓶?連接工業(yè)定焦相機(jī)19，提供工業(yè)定焦相機(jī)19工作的觸發(fā)信號(hào)。工業(yè)定焦相機(jī)19通過(guò)信號(hào)線連接閃光燈15，提供閃光燈觸發(fā)信號(hào)。電源4連接工業(yè)定焦相機(jī)19、閃光燈15和交換機(jī)，提供工作電源。工業(yè)定焦相機(jī)19通過(guò)網(wǎng)線與交換機(jī)連接，交換機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與電腦連接，存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)。
[0027]工業(yè)定焦相機(jī)19為4個(gè)，工業(yè)定焦相機(jī)19沿環(huán)形支撐架13的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置。后軸8上設(shè)置有凹槽10，電源4和編碼器5放置于凹槽10內(nèi)；電腦17放置于操作平臺(tái)14上；本裝備的編碼器是放置在后軸的端部，同時(shí)與后軸是無(wú)差動(dòng)連接，隨后軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]編碼器5的功能是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)生成電子脈沖，并把電子脈沖傳遞給控制卡?？刂瓶?內(nèi)部寫(xiě)入有控制程序?？刂瓶?記錄編碼器5傳遞電子脈沖的數(shù)量，如果達(dá)到了控制程序設(shè)定的判定標(biāo)準(zhǔn)，那么控制卡將向工業(yè)定焦相機(jī)發(fā)送觸發(fā)脈沖信號(hào)。
[0029]前軸和后軸長(zhǎng)度1300mm，斷面形狀為寬130 X高150mm，兩端安裝帶蹋面車輪，輪中心距為1435mm ;中梁長(zhǎng)度1240mm,斷面形狀為150 X 150mm正方形；立柱高730mm,斷面形狀為150X 150mm正方形；相機(jī)和閃光燈固定盤(pán)外徑400mm。
[0030]本裝置的工作原理是:用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置實(shí)際上包括運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)表觀病害的檢測(cè)和隧道斷面變形的檢測(cè)兩套系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)的融合是通過(guò)編碼器5和控制卡6實(shí)現(xiàn)的。
[0031]對(duì)于表觀病害檢測(cè)來(lái)說(shuō)，完成一次拍攝的工作部件包括軌道行走平臺(tái)1、編碼器5、控制卡6、工業(yè)定焦相機(jī)19、閃光燈15、交換機(jī)16和電腦17。軌道行走平臺(tái)1通過(guò)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)編碼器5電子脈沖，在設(shè)定的距離間隔上電子脈沖進(jìn)入控制卡6激活控制卡中的控制程序，進(jìn)而激活工業(yè)定焦相機(jī)19并同步激活閃光燈15進(jìn)行拍攝，拍攝的圖像通過(guò)交換機(jī)16存入電腦17。
[0032]對(duì)于斷面變形檢測(cè)來(lái)說(shuō)，完成一次拍攝的工作部件包括軌道行走平臺(tái)1、編碼器5、控制卡6、工業(yè)定焦相機(jī)19、交換機(jī)16和電腦17。軌道行走平臺(tái)1通過(guò)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)編碼器5電子脈沖，在設(shè)定的距離間隔上電子脈沖進(jìn)入控制卡6激活控制卡中的控制程序，進(jìn)而激活工業(yè)定焦相機(jī)19拍攝照射在隧道內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)光源(環(huán)形激光帶)3。
[0033]控制程序的算法為:
[0034]步驟一:控制卡6記錄編碼器5發(fā)送的電子脈沖數(shù)；
[0035]步驟二:控制卡6判斷已經(jīng)記錄的電子脈沖數(shù)是否符合設(shè)定模式，如果不符合設(shè)定模式繼續(xù)記錄；如果符合設(shè)定模型進(jìn)入步驟三；
[0036]步驟三:控制卡6發(fā)射觸發(fā)信號(hào)到工業(yè)定焦相機(jī)19。同時(shí)，已經(jīng)記錄的電子脈沖數(shù)目清零；
[0037]步驟四:控制卡6開(kāi)始下輪記錄和判定流程。
[0038]在表觀病害檢測(cè)和斷面變形病害檢測(cè)中，不同的是對(duì)于閃光燈15的使用。因?yàn)?，在表觀病害檢測(cè)中，要求隧道內(nèi)部光照度能夠滿足工業(yè)定焦相機(jī)19拍攝的需求；而在斷面變形檢測(cè)中，則要求工業(yè)定焦相機(jī)19能夠拍攝的足夠清晰的環(huán)形激光帶。因此，本裝置通過(guò)在控制卡6中設(shè)定不同間隔的激活機(jī)制，分別實(shí)現(xiàn)兩套功能對(duì)閃光燈的需求。
[0039]本發(fā)明目前針對(duì)的是解決運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害(表觀病害和斷面變形)的快速檢測(cè)問(wèn)題。通過(guò)發(fā)明人對(duì)該裝置及其原理的系統(tǒng)研究，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)功能模塊的優(yōu)化組合，使得該設(shè)備易于安裝，操作方便。實(shí)際上，本發(fā)明裝置及其背后的基本思路也可用于其他領(lǐng)域的檢測(cè)工作及其裝置研發(fā)中。
[0040]因此，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)該裝置做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的說(shuō)明例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，包括軌道行走平臺(tái)(I)、結(jié)構(gòu)光源(3)、所述軌道行走平臺(tái)(I)包括放置于地鐵列車運(yùn)行軌道上的相互平行的前軸(7)和后軸(8)，所述前軸(7)和后軸(8)通過(guò)中梁(9)相連接形成“工”字型框架，所述前軸(7)上設(shè)置有結(jié)構(gòu)光源(3)，所述中梁(9)上設(shè)置有與其垂直的立柱(12)，所述立柱(12)的頂端設(shè)置有操作平臺(tái)(14)，所述操作平臺(tái)(14)上設(shè)置有環(huán)形支撐架(13)，所述后軸(8)上設(shè)置有推行手柄(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，該用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置還包括采集中心(2)，所述采集中心(2)包括電源(4)，電源(4)上分別連接有交換機(jī)(16)、工業(yè)定焦相機(jī)(19)、閃光燈(15)和編碼器(5)，編碼器(5)通過(guò)導(dǎo)線依次連接有控制卡(6)和電腦(17)，電腦(17)通過(guò)導(dǎo)線與交換機(jī)(16)相連接，控制卡(6)通過(guò)導(dǎo)線與工業(yè)定焦相機(jī)(19)相連接，所述交換機(jī)(16)通過(guò)導(dǎo)線依次與工業(yè)定焦相機(jī)(19)和閃光燈(15)相連接，工業(yè)定焦相機(jī)(19)為4個(gè)，工業(yè)定焦相機(jī)(19)沿環(huán)形支撐架(13)的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置；閃光燈(15)設(shè)置有7個(gè)，閃光燈(15)沿環(huán)形支撐架(13)的環(huán)形邊緣依次排列設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述后軸(8)上設(shè)置有凹槽(10)，所述電源(4)和編碼器(5)放置于凹槽(10)內(nèi)；所述電腦(17)放置于操作平臺(tái)(14)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述前軸(7)和后軸(8)的兩端均設(shè)置有帶踏面車輪(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述中梁(9)分別通過(guò)滑槽與前軸(7)和后軸⑶裝配連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害綜合快速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述立柱(12)通過(guò)滑槽與中梁(9)裝配連接。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104237257SQ201410495172
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】袁勇, 艾青 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)