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面向灾后应急的梁内步履式智能巡检装备

发布时间:2026-03-17

主要完成人:陈士通 所属单位:石家庄铁道大学

本产品是一种面向桥梁灾后应急检测场景的梁内步履式智能巡检装备。地震、洪水、火灾等突发灾害后,桥梁结构状态亟需快速评估以支撑保通决策,而梁内空间狭窄封闭、灾后残余风险难以预判,检测人员进入存在较大安全隐患;同时灾后现场环境复杂、干扰因素多,人工检测信息采集的完整性与可靠性难以充分保证。本产品的核心创新在于步履式自主越障行进方法。现有梁内检测装备多采用轨道式或磁吸式行进方案,前者依赖预装轨道、部署周期长,难以满足灾后应急的时效要求;后者可搭载的检测设备种类和数量有限,且因磁吸机构导致系统结构复杂、成本较高,同时在锈蚀、涂层脱落等灾损工况下吸附可靠性不足。本产品突破上述路径依赖,采用框架型模块化结构与步履式越障机构,通过支腿的精准收放控制自主跨越横隔板人孔等梁内典型障碍,无需预装轨道、不依赖壁面吸附,适配箱梁等多种桥型的复杂内部空间,有效解决了梁内检测装备自主通行这一关键技术瓶颈。基于该越障行进方法,本产品构建了一个开放式模块化检测搭载平台,可根据不同检测任务需求灵活配置高清摄像设备、裂缝检测仪、红外热像仪等多类型传感器与检测模块,使装备具备面向多元检测场景的任务适应能力。装备进入梁内后自主巡检并系统采集结构损伤相关信息,采集数据在装备回收后进行后端深度处理与智能分析,结合深度学习损伤识别算法完成损伤定位、分类与分级评估,生成结构化损伤评估报告。本产品在有效规避检测人员安全风险的同时,实现灾后桥梁梁内损伤信息的快速获取与科学评估,为灾后桥梁应急保通决策提供及时、可靠的技术装备支撑与数据信息支撑。本装备兼具"平战结合"特性,战时快速响应灾后损伤评估需求,平时亦可服务于桥梁日常巡检养护,实现一机多用、全周期覆盖。

适用范围:本产品目前处于实验室研发与样机开发阶段,尚未进行实际工程应用。团队已完成步履式越障装备的基础框架结构设计、支腿收放行为验证及钢箱梁内部结构损伤识别算法的初步开发。后续将依托实验室缩比模型开展过障性能模拟测试。计划依托石家庄道桥所和中交养护集团,选取非运营钢箱梁桥开展实桥验证测试。

1.1 框架型步履式自主越障技术 突破传统轨道式、磁吸式路径依赖,采用框架型模块化结构与可控支腿系统,通过支腿精准收放实现横隔板人孔等梁内典型障碍的自主跨越。支腿借鉴飞机起落架的伸缩逻辑,配合驱动机构与锁定机构协同工作,仅依靠自身机械结构即可完成过障动作,无需预装轨道、不依赖壁面吸附,彻底摆脱了对外部辅助设施的依赖。 1.2 模块化可调车身结构与一体化控制技术 创新采用框架型模块化可调车身结构,车身宽度和高度可根据不同箱室尺寸进行适应性调节,平台主体支持按需拼组驱动模块、传感器单元和上部导轨式检测设备,通过标准化接口实现检测设备快速更换与功能扩展。集成上部导轨式检测设备与下部驱动系统,基于PLC控制系统与多传感器(激光雷达、超声波、IMU)融合技术,实现行进系统与检测设备的实时数据交互,形成"自主行进+障碍感知+检测执行+数据反馈"的闭环控制逻辑。 1.3 后端结构损伤智能识别与数据处理技术 装备回收后,采集数据统一进行后端深度处理与智能分析。面向灾后桥梁结构损伤评估需求,针对装备在梁内采集的裂缝、构件变形、焊缝开裂、连接部位损伤等灾后典型结构损伤影像数据,结合深度学习目标检测算法进行损伤定位、分类与损伤程度评估,为灾后桥梁结构安全状态的快速判定和应急保通决策提供数据支撑。

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