一种城市轨道交通自动巡检系统及隧道形变检测方法技术方案

本发明专利技术公开一种城市轨道交通自动巡检系统及隧道形变检测方法。所述系统包括：支撑架、温度检测装置、轨道检测装置、位置标记装置、隧道形变检测装置、定位装置、异物清理装置、控制装置。所述隧道形变检测方法包括隧道标准三维模型构建方法和三维模型对比方法，将实时检测处理后的隧道三维模型与标准模型对比，得到相应位置点的隧道形变图。本发明专利技术的城市轨道交通自动巡检系统通过对隧道设备设施及线缆温度、隧道形变量、轨道损伤在内的多种参数进行测量，克服了单一检测方式的不足，而且还能对轨道内异物自动识别和清理，大大节省人力成本，有效提高轨道巡检的精确度和效率。

An automatic inspection system for urban rail transit and tunnel deformation detection method

The invention discloses an automatic inspection system for urban rail transit and a tunnel deformation detection method. The system comprises a support frame, a temperature detection device, a track detection device, a position marking device, a tunnel deformation detection device, a positioning device, a foreign body cleaning device and a control device. The tunnel deformation detection method includes the construction method of standard three-dimensional model and the comparison method of three-dimensional model. After real-time detection, the three-dimensional model of the tunnel is compared with the standard model, and the tunnel deformation map of the corresponding position points is obtained. The automatic patrol system of the urban rail transit of the invention overcomes the shortage of a single detection method by measuring various parameters of the tunnel equipment and facilities, such as the temperature of the cable, the deformation of the tunnel and the track damage, and can also automatically identify and clean the foreign bodies in the track, thereby greatly saving the manpower cost and effectively improving the track. The accuracy and efficiency of inspection.

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通自动巡检系统及隧道形变检测方法
本专利技术涉及城市轨道交通检测领域，特别是涉及一种城市轨道交通自动巡检系统及隧道形变检测方法。
技术介绍
随着我国经济的逐年稳步发展，城市化水平的逐年提高，越来越多城市开通城市轨道交通线路，随之而来的则是如此分布密集、体量巨大的城市轨道交通区间轨道内检测、维护、保养等等各类相关难题。目前已有相关巡检设备用于城市轨道交通区间轨道内的检测，但现在通常采取人工巡检与检测设备相结合的方式，这种巡检方式不仅消耗大量的人力物力，且人会受环境状态、人自身状态等一些因素影响，存在检测设备盲点多、信息误报和漏报、人工漏巡等问题和一定的安全隐患。且上述检测只能针对城市轨道交通某一参数进行测量，比如隧道形变量、轨道损伤等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种城市轨道交通自动巡检系统及形变检测方法，能够提高轨道巡检的精确度和效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种城市轨道交通自动巡检系统，所述城市轨道交通自动巡检系统安装在城市轨道上，所述城市轨道交通自动巡检系统包括：支撑架，位于所述城市轨道的上方；温度检测装置，设置于所述支撑架前端，用于检测隧道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；轨道检测装置，设置于所述支撑架下方的两侧，用于轨道探伤；位置标记装置，与所述轨道检测装置连接，用于在所述轨道检测装置检测到轨道损伤时对损伤位置进行标记；隧道形变检测装置，设置于所述支撑架正前方，用于对隧道进行扫描建立三维模型并根据所述三维模型判断隧道形变；定位装置，设置于所述支撑架上方的两侧；异物清理装置，设置于所述支撑架的中间位置；控制装置，与所述温度检测装置连接，用于接收隧道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；与所述轨道检测装置连接，用于根据轨道探伤的结果控制位置标记装置对损伤位置进行标记；与所述隧道形变检测装置连接，用于根据三维模型判断隧道形变程度；与所述定位装置连接，用于接收定位信息；与所述异物清理装置连接，用于控制异物的清理。可选的，所述温度检测装置包括：双视红外热像仪，与所述控制装置电连接，用于实时获取隧道内各处的红外热图像。可选的，所述轨道检测装置包括：超声波传感器，与所述控制装置连接，用于通过发射和接收超声波，利用轨道及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验轨道内部是否存在缺陷。可选的，所述位置标记装置包括：储漆罐，位于所述支撑架的一侧的后方，用于储存标记位置时使用的油漆；喷漆管，位于所述支撑架的两侧的下方，一边各一个，用于在标记位置时喷涂油漆；储气罐，位于所述支撑架后部，用于在标记位置时为所述喷嘴提供压力。可选的，所述隧道形变检测装置包括：三维激光雷达，与所述控制装置连接，位于所述支撑架正前方，用于生成隧道的三维正射影像。可选的，所述定位装置包括：定位摄像头，分别位于所述支撑架的两侧，与所述控制装置连接，用于自动识别隧道壁上的百米标，进行定位。可选的，所述异物清理装置包括：机械臂，位于所述支撑架上，与所述控制装置连接，具有6个自由度；抓手，螺装在机械臂的末端关节法兰上，用于夹取落入轨行区内的异物；双视摄像头，位于机械臂末端，与所述控制装置连接，用于巡检过程中的异物识别和抓取异物时的定位。可选的，所述城市轨道交通自动巡检系统还包括驱动装置，所述驱动装置位于所述支撑架的后侧，所述驱动装置包括大带轮、同步带、小带轮、直流伺服电机、减速器。所述直流伺服电机的输出端与所述减速器输入端连接；所述减速器的输出轴与所述小带轮连接；所述大带轮与小带轮连接；同步带安装于大带轮和小带轮之间。可选的，所述城市轨道交通自动巡检系统还包括照明装置，与所述控制装置连接。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种隧道形变检测方法，所述隧道形变检测方法应用于城市轨道交通自动巡检系统，所述隧道形变检测方法包括：S1：城市轨道交通自动巡检系统移动到待检测隧道；S2：获取所述检测隧道的百米标；S3：根据所述百米标获取百米标设定范围内隧道上各点的位置云数据；S4：根据所述位置云数据建立检测隧道的三维模型；S5：控制装置调出所述百米标处的隧道标准三维模型；通过模型对比，给出相应百米标处的隧道形变图；S6：重复S1-S5，直至得到整段检测隧道形变图。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的城市轨道交通自动巡检系统，通过对隧道内设备设施以及线缆温度、隧道形变量、轨道损伤在内的多种参数进行测量，克服了单一检测方式的不足，而且还能对隧道内异物自动识别和清理，大大节省人力成本，有效提高轨道巡检的精确度和效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统正视图；图2为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统后部示意图；图3为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统应用示意图；图4为本专利技术实施例隧道形变检测方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统正视图。图2为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统后部示意图。图3为本专利技术实施例城市轨道交通自动巡检系统应用示意图。如图1-3所示：一种城市轨道交通自动巡检系统，所述城市轨道交通自动巡检系统安装在城市轨道上，所述城市轨道交通自动巡检系统包括：支撑架101，位于所述城市轨道的上方；所述支撑架101用于支撑城市轨道交通自动巡检系统的相关装置，由钢管和钣金焊接成框架结构。温度检测装置，设置于所述支撑架101前端，用于检测隧道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；所述温度检测装置由双视红外成像仪108，双视红外成像仪108设置于所述支撑架1010的前端，并与所述供电装置103电连接，可实时获取隧道设备设施及线缆的红外热图像，通过红外图像及相关温度测量数据来对隧道内设备设施以及线缆架123上的线缆124进行过程控制和事前报警。轨道检测装置，设置于所述支撑架下方的两侧，用于轨道探伤；所述轨道检测装置由两组超声波传感器116组成，分别设置于所述支撑架101中部下方的左右两侧；超声波传感器116通过发射和接收超声波，利用轨道122及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验轨道122内部是否存在缺陷；当检测到轨道122损伤较大时，所述位置标记装置将快速在轨道122上喷漆标记损伤位置，指引工作人员到标记位置进行隐患排查。位置标记装置，与所述轨道检测装置连接，用于在所述轨道检测装置检测到轨道损伤时对损伤位置进行标记；所述位置标记装置由喷漆管105、储气罐114储漆罐115组成，储漆罐115位于所述支撑架10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通自动巡检系统，其特征在于，所述城市轨道交通自动巡检系统安装在城市轨道上，所述城市轨道交通自动巡检系统包括：支撑架，位于所述城市轨道的上方；温度检测装置，设置于所述支撑架前端，用于检测轨道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；轨道检测装置，设置于所述支撑架下方的两侧，用于轨道探伤；位置标记装置，与所述轨道检测装置连接，用于在所述轨道检测装置检测到轨道损伤时对损伤位置进行标记；隧道形变检测装置，设置于所述支撑架正前方，用于对隧道进行扫描建立三维模型并根据所述三维模型判断隧道形变；定位装置，设置于所述支撑架上方的两侧；异物清理装置，设置于所述支撑架的中间位置；控制装置，与所述温度检测装置连接，用于接收温度数据并根据所述温度数据控制隧道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；与所述轨道检测装置连接，用于根据轨道探伤的结果控制位置标记装置对损伤位置进行标记；与所述隧道形变检测装置连接，用于根据三维模型判断隧道形变程度；与所述定位装置连接，用于接收定位信息；与所述异物清理装置连接，用于控制异物的清理。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通自动巡检系统，其特征在于，所述城市轨道交通自动巡检系统安装在城市轨道上，所述城市轨道交通自动巡检系统包括：支撑架，位于所述城市轨道的上方；温度检测装置，设置于所述支撑架前端，用于检测轨道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；轨道检测装置，设置于所述支撑架下方的两侧，用于轨道探伤；位置标记装置，与所述轨道检测装置连接，用于在所述轨道检测装置检测到轨道损伤时对损伤位置进行标记；隧道形变检测装置，设置于所述支撑架正前方，用于对隧道进行扫描建立三维模型并根据所述三维模型判断隧道形变；定位装置，设置于所述支撑架上方的两侧；异物清理装置，设置于所述支撑架的中间位置；控制装置，与所述温度检测装置连接，用于接收温度数据并根据所述温度数据控制隧道内设备设施以及线缆架上线缆的温度；与所述轨道检测装置连接，用于根据轨道探伤的结果控制位置标记装置对损伤位置进行标记；与所述隧道形变检测装置连接，用于根据三维模型判断隧道形变程度；与所述定位装置连接，用于接收定位信息；与所述异物清理装置连接，用于控制异物的清理。2.根据权利要求1所述的城市轨道交通自动巡检系统，其特征在于，所述温度检测装置包括：双视红外热像仪，与所述控制装置电连接，用于实时获取隧道设备设施及线缆的红外热图像。3.根据权利要求1所述的城市轨道交通自动巡检系统，其特征在于，所述轨道检测装置包括：超声波传感器，与所述控制装置连接，用于通过发射和接收超声波，利用轨道及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验轨道内部是否存在缺陷。4.根据权利要求1所述的城市轨道交通自动巡检系统，其特征在于，所述位置标记装置包括：储漆罐，位于所述支撑架的一侧的后方，用于储存标记位置时使用的油漆；喷漆管，位于所述支撑架的两侧的下方，一边各一个，用于在标记位置时喷涂油漆；储气罐，位于所述支撑架后部，用于在标记位置时为所述喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：史聪灵，车洪磊，石杰红，秦挺鑫，胥旋，张路发，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11