[发明专利]一种动态无控制隧道断面检测装置、分析系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道检测技术领域，特别是涉及一种动态无控制隧道断面检测装置、分析系统及方法。

背景技术

随着经济建设的快速发展，铁路、城市轨道交通基础设施的建成量也以空前的速度增加，隧线比高的高速铁路大量涌现，地铁占城市轨道交通比例也高达80％，未来将会面临着大量隧道需要进行检测和维护的状况。

目前铁路与地铁隧道检测方法主要有接触式测量、预埋传感器测量、全站仪测量、三维激光扫描仪测量以及车载测量等方法。传统的人工接触测量法在不同的线路情况下，需要人工调整工具的位移，当发生超限时，需要反复多次测量。人工检测效率低下、耗时、耗力，难以保证检测的精度、周期性和及时性；另外高速铁路和城市轨道交通天窗时间有限，人工检测难以在有限的时间里完成检测工作，且不能用于电气化区段，因此这种接触式测量已经很少使用了。传感器预先埋设法也是传统上较早采用的方法。传感器的安装一般在施工中预先考虑，因此常用于地质条件复杂的长大隧道的实时监测。但其有限的测点难以反映目标系统的整体情况。车载测量方式主要针对长距离隧道检测，车载式测量设备的检测速度快，但测量过程中必须能够抵抗列车运动中的振动或者加以补偿，因此对数据处理能力要求较高。车载隧道断面检测方案主要采用了激光技术和计算机图像处理技术，普遍应用于国内外先进的大型检测车上。车载隧道测量方法由于成本和技术上的难题，在工程上推广使用还有一定难度。

目前实际工程中，隧道结构测量多采用全站仪或激光扫描仪站式测量的方式。采用全站仪测量时，需要安置隧道断面标志点，通过断面上若干个点进行断面结构分析，效率较低，断面间隔过大，对隧道的分析不够细致。采用站式激光扫描仪对隧道进行扫描测量，能够获取更详细和全面的隧道点云信息，在隧道变形检测工程应用和理论研究中使用比较广泛。激光扫描仪采用站式方式测量时，由于隧道变形测量精度较高，激光扫描仪作用距离较近，自身无法提供绝对位置信息，在隧道中测量面临着站间靶球拼接的问题，每一站可用距离较短，也使得测量效率较低，在高铁或地铁有限的天窗时间内检测时间压力较大。由于激光扫描仪获取的是三维点云数据，数据处理时要进行断面截取，工作量也较大。国内外也有一些公司或生产单位进行了动态隧道扫描设备的研制，动态隧道检测方法同样要解决与控制点联测的问题，并且获取数据仍是三维点云数据，需要基于隧道设计线型进行隧道断面截取，从而进行隧道断面变形分析，数据处理工作量较大、分析的准确度差。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态无控制隧道断面检测装置，可提高获取隧道断面信息的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种动态无控制隧道断面检测装置，所述检测装置包括：

车载框架；

扫描仪，设置在所述车载框架上，用于在断面扫描模式下对隧道断面进行扫描，获得隧道断面点云数据集；

两个驱动轮和两个从动轮，各所述驱动轮和从动轮分别设置在所述车载框架的下方，在各所述驱动轮的带动下，使所述车载框架在隧道的轨道上移动；

差速电机，设置在两个所述驱动轮之间，在所述差速电机的动力作用下，通过所述车载框架，两个驱动轮带动两个从动轮运动；

刹车器，设置在两个所述驱动轮之间；

控制器，分别与所述差速电机和刹车器连接，用于根据控制指令控制所述驱动轮的走、停及前进速度。

可选的，所述检测装置还包括：

供电单元，所述供电单元的电能输出端分别与所述扫描仪及差速电机连接，用于为所述扫描仪及差速电机提供工作电压。

可选的，所述检测装置还包括：

供电开关，设置在所述供电单元的电能输出端上，与所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下，控制所述供电单元的通断。

可选的，所述检测装置还包括：

遥控器，与所述控制器连接，用于将控制指令传输至所述遥控器。

可选的，车载框架包括两根平行的长框及分别与两根长框的中心处固定连接的一根短框；其中一根所述长框的两端分别设置有一个所述驱动轮；另一根所述长框的两端分别设置有一个所述从动轮；所述扫描仪设置在所述短框的中心位置处。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明动态无控制隧道断面检测装置通过移动式测量方式，检测时无需使用靶球进行站间拼接，就能得到连续的隧道断面点云数据，可提高铁路和在地铁隧道天窗时间检测效率。

本发明的另一目的是提供一种动态无控制隧道断面分析系统，可提高获取隧道断面信息的效率及对隧道变形分析的准确度。