一种便携式钢轨廓形测量装置
技术领域
本发明属于工程技术领域，具体来说，是一种便携式钢轨廓形测量装置。
背景技术
改革开放以来，我国铁路实现了飞跃式发展，铁路运行速度、运量、车型均呈现质的变化。同时轮轨之间相互作用力也愈加复杂，钢轨波磨、疲劳伤损、侧磨，车辆稳定性问题日益突出。为了有效控制钢轨病害的产生和发展，延长钢轨使用寿命，工务部门逐渐推广钢轨廓形打磨技术。通过实施钢轨廓形打磨，可以改变轮轨接触关系，从根源上控制钢轨病害的产生和发展。然而，如何全面的进行钢轨廓形测量，如何实时把控钢轨廓形打磨过程质量，制约了钢轨廓形打磨质量的进一步提高。
目前常用廓形测量设备有激光式、机械式廓形测量仪以及廓形模板，前两种类型的廓形测量仪测量精度相对较高，但是价格昂贵、普及较难、携带不便且仅能测量线路钢轨廓形；后一种廓形模板精度低、只能评价线路钢轨廓形不具备测量功能，而且不方面携带。因此，缺乏一种便携式、价格合理、即可测量线路钢轨、道岔尖/心轨钢轨组合廓形，又可对上述廓形打磨质量进行评价的装置。
发明内容
针对上述工程实践问题，本发明提出一种便携式钢轨廓形测量装置，通过在钢轨横截面布置测量头，采集对应的钢轨廓形坐标点，通过拟合测量点获取钢轨廓形信息。
本发明便携式钢轨廓形测量装置，主体结构分为主体上部、主体中部与主体下部；三者间插接固定。
其中，主体上部顶面上插接有侧板。主体中部上沿左右方向开设有等间隔设计有贯通主体中部上下表面的中部螺纹安装孔；内部螺纹安装有柱状测量头。主体上部底面开有沿左右方向设计有条形上部凹槽。主体下部顶面沿左右方向设计有条形下部凹槽，用于为测量头上下部分提供空间。
本发明便携式钢轨廓形测量装置，可实现线路钢轨廓形测量、道岔组合廓形测量与线路钢轨打磨过程中廓形评价，具体方法如下：
线路钢轨廓形测量：
a、主体上部、主体中部、主体下部与侧板间处于分离状态。
b、将侧板与主体中部间相互垂直设置并连接。
c、将侧板与钢轨一侧贴合，并下移主体中部，使主体中部上的测量头底端与钢轨顶面接触。
d、调节测量头与主体中部间的垂直位置，使所有测量头底端均与钢轨顶面接触，由此获取钢轨横断面坐标点，实现钢轨廓形测量。
道岔组合廓形测量时：
a、根据测量钢轨宽度，选择多个主体中部。
b、将多个主体中部左右依次拼接固定。
c、将侧板与位于最左侧的主体结构左侧面平行设置并连接。
d、将前述形成的整体放置于钢轨上，并将侧板与钢轨侧面贴合，并下移主体结构。
e、调节各测量头与主体中部间的垂直位置，使所有测量头底端均与钢轨顶面接触，由此获取钢轨横断面坐标点，实现道岔组合廓形测量。
线路钢轨打磨过程中廓形评价：
a、根据测量钢轨宽度，选择多个主体中部。
b、将多个主体中部左右依次拼接固定。
c、调节各测量头与主体中部间的垂直位置，使所有测量头底端坐标与设计廓形对应位置坐标点一致，通过拟合测量点获取钢轨廓形信息。
d、由上至下将主体下部、主体上部与主体中部插接固定。
e、将侧板与位于最左侧平面平行设置并连接。
f、将前述形成的整体放置于打磨过程中的钢轨上，将侧板与钢轨侧面贴合，并下移主体结构，当某一个或多个测量头与钢轨表面接触时，通过塞尺对各测量头与钢轨表面间隙进行测量，从而评价钢轨打磨质量。
本发明的优点在于：
1、本发明便携式钢轨廓形测量装置，采用模块化设计，可实现铁路线路所有钢轨廓形的测量以及打磨质量评价。
2、本发明便携式钢轨廓形测量装置，通过多个进行拼接，可实现尖轨组合廓形测量以及打磨质量评价、可动心道岔心轨组合廓形测量以及打磨质量评价以及固定心道岔心轨/翼轨组合廓形测量以及打磨质量评价。
3、本发明便携式钢轨廓形测量装置，充分考虑了现场使用的便利性，装置组装、拆卸、维护方便，设备大小仅次于香烟盒，便于携带。
4、本发明便携式钢轨廓形测量装置，在非使用状态时，主体上中下三部以及侧板四者之间相对固定集成为一体，单手即可操作。
5、本发明便携式钢轨廓形测量装置，共计布置19个测量头，测量头直径为2mm，测量头尖端半径0.2mm，测量精度可达0.05mm，满足打磨现场测量要求；
6、本发明便携式钢轨廓形测量装置，重复考虑了现场使用、推广，因此对整体尺寸、重量、成本进行了考虑。
7、本发明便携式钢轨廓形测量装置，采用不锈钢+合成塑料，整体重量小，成本低。
8、本发明便携式钢轨廓形测量装置，具有便利性、实用性、精确性、推广性。
附图说明
图1为本发明便携式钢轨廓形测量装置未使用状态结构示意图。
图2为本发明便携式钢轨廓形测量装置未使用状态结构剖视图。
图3为本发明便携式钢轨廓形测量装置中主体上部结构示意图。
图4为本发明便携式钢轨廓形测量装置中主体上部底面结构示意图。
图5为本发明便携式钢轨廓形测量装置中主体中部结构示意图。
图6为本发明便携式钢轨廓形测量装置中主体下部结构示意图。
图7为本发明便携式钢轨廓形测量装置中测量头结构示意图。图8为本发明便携式钢轨廓形测量装置中拧紧工具结构示意图。
图9为本发明便携式钢轨廓形测量装置中侧板结构示意图。
图10为本发明便携式钢轨廓形测量装置进行线路钢轨廓形测量方式示意图。
图11为本发明便携式钢轨廓形测量装置进行线路钢轨打磨过程中廓形评价测试方式示意图。
图中：
1-主体结构2-测量头3-拧紧工具
4-侧板101-主体上部102-主体中部
103-主体下部101a-对接凸起 101b-上部凹槽
101c-矩形凹槽 101d-上部插口 101e-上部卡槽
101f-上部滑槽 101g-上部凸台 101h-上部条形滑轨
102a-凹进接口 102b-中部螺纹安装孔 102c-中部插口
102d-中部卡槽 102e-放置槽 102f-中部U形滑槽
102g-中部凸台 102h-中部条形滑轨 103a-下部插头
103b-卡头 103c-条形下部凹槽 103d-条形上卡槽
103e-条形下卡槽 103f-半圆形缺口 201-上段
202-中段203-下段301-把手
302-连接体303-拧紧头401-侧板凸台
402-侧板条形滑轨
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明在于提供一种便携式钢轨廓形测量装置，包括主体结构1、测量头2、，拧紧工具3与侧板4，如图1、图2所示。
所述主体结构1为立方体结构，包括主体上部101、主体中部102与主体下部103。主体上部101、主体中部102与主体下部103均为等尺寸矩形盒体结构，由上至下层叠对接。
如图3、图4所示，主体上部101底面周向四角处设计有对接凸起101a，且在对接凸起101a上开设有螺栓孔；底面中部沿左右方向中分线设计有条形上部凹槽101b。主体上部101顶面左部设计有矩形凹槽101c，顶面中部靠近前后边缘处设计有贯通主体上部101上下表面的上部插口101d，同时在前后侧面中部靠近上缘处开有与上部插口101d连通的上部卡槽101e。主体上部101左侧面前后位置设计有两条竖直方向的上部滑槽101f，右侧壁设计有上部凸台101g，上部凸台101g前后两侧沿竖直方向设计有上部条形滑轨101h。
如图5所示，主体中部102顶面周向四角处设计有凹进接口102a，且在凹进接口102a处侧面开有螺栓孔。主体中部102上沿左右方向中分线等间隔设计有贯通主体中部102上下表面的19个中部螺纹安装孔102b；顶面中部靠近前后边缘处开有贯通主体中部102上下表面的中部插口102c，同时在前后侧面中部靠近上缘处开有与中部插口102c连通的中部卡槽102d；顶面右部靠近前缘处设计有放置槽102e。主体中部102左侧面设计有中部U形滑槽102f，右侧壁设计有中部凸台102g，中部凸台102g前后两侧沿竖直方向设计有中部条形滑轨102h。
如图6所示，主体下部103顶面中部靠近前后边缘处开有下部插头103a，下部插头103a顶端外侧具有卡头103b。顶面中部沿左右方向中分线设计有条形下部凹槽103c。主体下部103顶面与底面分别开有沿左右方向的条形上卡槽103d与条形下卡槽103e，且条形上卡槽103d与条形下卡槽103e位于条形下部凹槽103c两侧，内部用来放置塞尺。主体下部103前后侧面还设计有贯通主体下部103顶面与底面的半圆形缺口103f，且两个半圆形缺口103f分别与条形上卡槽103d和条形下卡槽103e连通。
上述结构的主体上部101、主体上部102、主体下部103间的对接方式为：
主体上部101底面周向四角处的对接凸起101a分别与主体中部102顶面周向四角处的凹进接口102a插接定位，且通过螺栓穿过凹进接口处螺栓孔及对接凸起101a上的螺栓孔后拧紧固定，实现主体上部101与主体中部102间的对接固定。
主体下部103顶面上的下部插头103a，分别插入主体中部102前后边缘处的中部插口102c，直至下部插头103a上的卡头103b回弹至主体中部102上的卡槽102d内，实现卡扣式对接方式，实现主体下部103与主体中部102间的卡紧固定。
在主体上部101、主体中部102与主体下部103对接完毕后，三者的周向侧壁齐平；且主体上部101左侧面的两条上部滑槽101f，分别与主体中部102左侧面的中部U形滑槽102f两侧边对接形成整体U形滑槽。同时，主体上部101右侧壁的上部凸台101g与主体中部102右侧壁的中部凸台102g对接，形成整体凸台，且两侧形成整体条形滑轨。
如图7所示，所述测量头2为细长金属杆，分为上段201、中段202与下段203。其中，中段202设计为螺纹结构，直径为2mm，用于与主体中部102上的中部螺纹安装孔102b螺纹配合连接。上段201横截面为正方形结构，便于转动测量头2，调节测量头2竖直方向位置；且上段201顶部开有孔径0.4mm的十字通孔204，用于配合连接绳，实现测量头2的锁定，以便调整测量头2竖直方向位置。下段203外壁光滑，设计为锥形，且锥尖处设计为半径0.2mm的球面；测量头测量精度可达0.05mm。
上述结构测量头2的中段202与主体中部102上的中部螺纹安装孔102b螺纹配合连接，竖直方向位置可调节，且通过由主体上部102底面上的条形上部凹槽101b为测量头2提供向上移动后的存放空间；由主体下部103顶面上的条形下部凹槽103c为测量头2提供向下移动后的存放空间。在将多个测量头2安装于主体中部102上的中部螺纹安装孔102b，并调节好各测量头2竖直方向位置后，通过连接绳以“八字形”穿绳方式，依次穿过各个测量头2上段的十字通孔204，将所有测量头连接起来，可防止测量头旋转，实现测量头2与中部螺纹安装孔102b间的螺纹自锁，从而实现在非使用状态下对测量头3的保护。
如图8所示，所述拧紧工具3包括把手301、连接体302与拧紧头303。其中，把手301为矩形板状结构，底面中部与小半径圆柱状连接体302直接，柱状连接体底端固定大半径圆柱状测量头2，大半径圆柱状测量头2底面设计有与测量头2的上段201截面尺寸匹配的正方形槽。上述结构拧紧工具3设置于主体中部102顶面的放置槽102e内。
如图9所示，所述侧板4为长方形结构，一侧面左部设计有侧板凸台401，侧板凸台401相对两侧沿侧板长方向设计有侧板条形滑轨402；且通过侧板凸台401与主体上部101顶面的矩形凹槽101c配合插接，实现侧板与主体上部101间的固定，且固定后侧板4周向与主体结构1周向齐平。上述结构为本发明便携式钢轨廓形测量装置的非使用状态，此状态下，各部分间均处于相对固定状态，便于携带移动。
本发明便携式钢轨廓形测量装置的进行线路钢轨廓形测量时，如图10所示，具体测量过程如下：
a、将主体结构拆卸，使主体上部101、主体中部102、主体下部103与侧板4间相互分离。
b、将侧板4与主体中部102间相互垂直设置，使侧板4上侧板凸台401两侧的侧板条形滑轨402与主体中部102左侧面U形滑槽102f配合连接。
c、将侧板4与钢轨一侧贴合，并下移主体中部102，使主体中部102上的测量头2底端与钢轨顶面接触。
d、取出拧紧工具3，使用拧紧工具3调节测量头2与主体中部102间的垂直位置，使所有测量头2底端均与钢轨顶面接触，由此获取钢轨横断面坐标点，实现钢轨廓形测量。
本发明便携式钢轨廓形测量装置的进行道岔组合廓形测量(包括尖轨组合廓形测量、可动心道岔心轨组合廓形测量以及固定心道岔心轨/翼轨组合廓形测量)时，具体测量过程如下：
a、根据测量钢轨宽度，将多个主体结构1拆卸。
b、将多个主体结构1中的主体中部102进行拼接，拼接方式为：相邻两个主体中部102间，一个主体中部102右侧壁上的中部凸台102g两侧中部条形滑轨102h，与另一个主体中部102左侧面的U形滑槽102f配合连接。
c、将侧板4与位于最左侧的主体结构1左侧面平行设置，使侧板4上侧板凸台401两侧的侧板条形滑轨402与主体结构1左侧面的整体U形滑槽配合连接。
d、将前述形成的整体放置于钢轨上，并将侧板4与钢轨侧面贴合，并下移主体结构102，
e、取出拧紧工具3，使用拧紧工具3调节测量头2与主体中部102间的垂直位置，使所有测量头2底端均与钢轨顶面接触，由此获取钢轨横断面坐标点，实现道岔组合廓形测量。
本发明便携式钢轨廓形测量装置的进行线路钢轨打磨过程中廓形评价(包括尖轨组合廓形打磨质量评价、可动心道岔心轨组合廓形打磨质量评价以及固定心道岔心轨/翼轨组合廓形打磨质量评价)时，如图11所示，具体测量过程如下：
a、根据测量钢轨宽度，将多个主体结构1拆卸。
b、将多个主体结构1中的主体中部102进行拼接。
c、取出拧紧工具3，使用拧紧工具3调节各测量头2与主体中部102间的垂直位置，使所有测量头2底端坐标与设计廓形对应位置坐标点一致，通过拟合测量点获取钢轨廓形信息。
d、对各个主体中部102与主体上部101和主体下部103间重新对接，对接方式为：
首先，将主体上部101底面周向四角处的对接凸起101a分别与主体中部102顶面周向四角处的凹进接口102a插接定位，且通过螺栓穿过凹进接口处螺栓孔及对接凸起101a上的螺栓孔后拧紧固定，实现主体上部101与主体中部102间的对接固定。
其次，将主体下部103倒置，位于主体上部101上方，并将主体下部103中的下部插头103a，分别插入主体上部101相对应的上部101d内，直至下部插头103a上的卡头103b回弹至主体上部101的上部卡槽101e内，实现卡扣式对接方式，实现主体下部103与主体上部101间的卡紧固定。
e、将侧板4与位于最左侧的主体结构1左侧面平行设置，使侧板4上侧板凸台401两侧的侧板条形滑轨402与主体结构1左侧面的整体U形滑槽配合连接。
f、将前述形成的整体放置于打磨过程中的钢轨上，将侧板4与钢轨侧面贴合，并下移主体结构102，当某一个或多个测量头2与钢轨表面接触时，取出主体下部103上条形上卡槽103d与条形下卡槽103e内的塞尺，对各测量头2与钢轨表面间隙进行测量，从而评价钢轨打磨质量。
本发明中主体中部、测量头、拧紧工具均采用不锈钢材料，其余部件均采用合成塑料制成，整体重量小，成本低。
