申请/专利权人：中国铁道科学研究院集团有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所;北京铁科英迈技术有限公司

申请日：2022-06-24

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN115009310B

主分类号：B61D15/00

分类号：B61D15/00;B61C17/00;G01S13/88;G01S13/86

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.09.23#实质审查的生效;2022.09.06#公开

摘要：本发明公开了一种自走行铁路隧道评估检修平台及方法，其中该平台包括：自走行载体，包括主控室和作业装置间；检修作业装置，设置于作业装置间中，用于将搭载的地质雷达天线，延伸至隧道衬砌表面，并将地质雷达天线与隧道衬砌表面的间距，控制在预设距离区间内；接收铁路隧道雷达检测数据、铁路隧道表观成像数据和铁路隧道限界断面检测轮廓数据；检测数据评估系统，设置于主控室中，用于进行数据分析，得到铁路隧道评估结果；自动化主控系统，设置于主控室中，用于对检修作业装置进行避障操作。本发明可智能化实现进行铁路隧道评估检修的避障操作，实现隧道检测、维修、评估一体化的综合作业模式。

主权项：1.一种自走行铁路隧道评估检修平台，其特征在于，包括：自走行载体，包括位于两端的车辆控制室和两端的车辆控制室之间的：主控室和作业装置间；检修作业装置，设置于作业装置间中，用于将搭载的地质雷达天线，延伸至隧道衬砌表面，并将地质雷达天线与隧道衬砌表面的间距，控制在预设距离区间内；接收地质雷达天线的铁路隧道雷达检测数据；以激光CCD表观成像技术，对铁路隧道衬砌进行表观成像检测，得到铁路隧道表观成像数据；对铁路隧道衬砌进行隧道限界断面扫描，得到铁路隧道限界断面检测轮廓数据；检测数据评估系统，设置于主控室中，用于对铁路隧道雷达检测数据、铁路隧道表观成像数据和铁路隧道限界断面检测轮廓数据进行数据分析，得到铁路隧道评估结果；根据铁路隧道评估结果，发出与铁路隧道评估结果相对应的铁路隧道检修指令；自动化主控系统，设置于主控室中，用于根据铁路隧道雷达检测数据、铁路隧道表观成像数据和铁路隧道限界断面检测轮廓数据，计算实时自走行载体前进方向的障碍物信息，并对检修作业装置进行避障操作；所述检修作业装置，包括：第一作业平台，用于承载表观检测系统与限界检测系统和相机补光装置；所述表观检测系统与限界检测系统，用于以激光CCD表观成像技术，对铁路隧道衬砌进行表观成像检测，得到铁路隧道表观成像数据；对铁路隧道衬砌进行隧道限界断面扫描，得到铁路隧道限界断面检测轮廓数据；第二作业平台，用于承载铁路隧道衬砌内部检测机构；所述铁路隧道衬砌内部检测机构，用于以机械臂摆动方式和垂直升降方式，分别将搭载的地面耦合型地质雷达天线，延伸至铁路隧道衬砌表面，并将地面耦合型地质雷达天线与隧道衬砌表面的间距，控制在预设距离区间内；接收地面耦合型地质雷达天线的第一雷达检测数据和第二雷达检测数据；所述第一雷达检测数据为对铁路隧道边墙和铁路隧道拱腰的衬砌进行雷达检测的数据；所述第二雷达检测数据为对铁路隧道拱顶的衬砌进行雷达检测的数据；第三作业平台，用于承载表观检测系统与限界检测系统、相机补光装置和隧道衬砌内部快速筛查装置；所述隧道衬砌内部快速筛查装置用于以机械电驱伺服动态调整搭载的空气耦合地质雷达天线；接收空气耦合地质雷达天线的第三雷达检测数据；所述第一作业平台、第二作业平台和第三作业平台依次排列；多个所述地面耦合型地质雷达天线之间能够实现多频段信号的互发互收；所述承载铁路隧道衬砌内部检测机构，包括：第一机械臂，用于以机械臂摆动方式，将搭载的地质雷达一号阵列检测仪器，延伸至隧道衬砌表面，并将地质雷达一号阵列检测仪器与隧道衬砌表面的间距，控制在预设距离区间内；所述地质雷达一号阵列检测仪器包括地面耦合型地质雷达天线；第二机械臂，用于以垂直升降方式，将搭载的地质雷达一号阵列检测仪器，延伸至隧道衬砌表面，并将地质雷达一号阵列检测仪器与隧道衬砌表面的间距，控制在预设距离区间内；第一平台，连接第一机械臂和第二机械臂，用于对第一机械臂和第二机械臂进行升降和旋转；所述第一机械臂，包括：直臂，由多级伸缩套筒组成，内置反向助推油缸；伺服油缸，连接直臂和平台，用于控制直臂在平台上的摆动，调节直臂的俯仰角度；弧形臂，为柔刚转换式结构，并通过齿轮固联直臂；所述弧形臂搭载多个地质雷达一号阵列检测仪器；所述弧形臂由多个通过带机电锁齿轮连接的缸筒组成；其中，多个缸筒以段的径向宽度随着远离直臂而递减；每一段缸筒的外凹槽的滑轨内，均设置电动推杆；所述电动推杆用于搭载地质雷达一号阵列检测仪器；所述第二机械臂为能够移植的垂直机械臂，所述第二机械臂坐落于第二作业平台的后部，包括：多级无间隙套筒；所述套筒的材质为碳纤维，多级无间隙套筒的质量小于80kg，多级无间隙套筒内嵌防摩擦滚珠，多级无间隙套筒的截面为矩形，所述套筒中顶端套筒的外侧加挂电动推杆；所述电动推杆用于搭载地面耦合型地质雷达天线，并伺服调整地质雷达一号阵列检测仪器与隧道衬砌表面的间距；伸缩油缸，连接多级无间隙套筒，用于升降多级无间隙套筒搭载的地质雷达一号阵列检测仪器；电磁卡箍底座，为大截面矩形电磁卡箍底座，连接套筒中的底端套筒，所述电磁卡箍底座失电并且去除机械销后能够将所述第二机械臂整体移除，通过第二作业平台的旋转能够使所述电磁卡箍底座达到垂直于隧道中线的位置，通过第二机械臂垂直的升降能够使搭载的地面耦合型地质雷达天线达到隧道正拱顶；可调丝杠，一端连接电磁卡箍底座，另一端支撑套筒中的底端套筒；第二平台，承载电磁卡箍底座，并固定于第一平台之上；所述隧道衬砌内部快速筛查装置，包括：电控旋转平台，搭载地质雷达二号阵列检测仪器，用于控制搭载的地质雷达二号阵列检测仪器的旋转；所述地质雷达二号阵列检测仪器包括空气耦合型地质雷达天线；伺服调整杆，连接电控旋转平台，用于以机械电驱伺服电控旋转平台的动态调整；龙门框架；所述龙门框架上包括多个安装位；所述安装位用于安装伺服调整杆；所述表观检测系统与限界检测系统，包括：CCD相机，用于以激光CCD表观成像技术对地铁隧道衬砌进行表观成像检测，得到地铁隧道衬砌表观成像数据；隧道限界断面扫描仪器，用于对铁路隧道衬砌进行隧道限界断面扫描，得到铁路隧道限界断面检测轮廓数据；搭载每一CCD相机与隧道限界断面扫描仪器的电控旋转云台，用于控制CCD相机与隧道限界断面扫描仪器进行旋转；搭载电控旋转云台的伺服调整杆，用于以机械伺服调焦功能，调整CCD相机与隧道限界断面扫描仪器进行表观成像检测的焦距；所述自动化主控系统，还用于：实时对隧道检测车行进方向预设距离内的侵限物体进行坐标配准，得到侵限物体坐标数据；对地质雷达天线和地铁隧道衬砌表面，进行激光测距，得到地质雷达天线和地铁隧道衬砌表面的实时间距；根据第一雷达检测数据、第二雷达检测数据、第三雷达检测数据、侵限物体坐标数据以及地质雷达天线和地铁隧道衬砌表面的实时间距，实时调整隧道衬砌内部精细检测机构；所述自动化主控系统，包括：搭载于地质雷达天线上的多个激光测距传感器，用于对地质雷达天线和地铁隧道衬砌表面，进行激光测距，得到地质雷达天线和地铁隧道衬砌表面的实时间距；搭载于隧道衬砌内部精细检测机构上的多个三维多线障碍物扫描仪，用于实时对隧道检测车行进方向预设距离内的侵限物体进行坐标配准，得到侵限物体坐标数据；所述自走行铁路隧道评估检修平台，还包括：监控系统，位于主控室中，用于实时对检修作业装置、检测数据评估系统和自动化主控系统进行监控，并进行环境检测；所述自走行载体还包括：位于两端的车辆控制室之间的动力装置间；所述自走行铁路隧道评估检修平台，还包括：双动力系统，所述双动力系统包括动力源及驱动自走行载体的上部能源装置，用于为自走行载体进行供电。

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