基于激光雷达的接触网检测检修车及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于激光雷达的接触网检测检修车，其包括检测车体、数据采集单元、升降旋转作业平台和用于数据分析处理的服务器；数据采集单元设置在检测车体上，所述升降旋转作业平台可升降和旋转地设置在所述检测车体顶部的后方；所述升降旋转作业平台上设置有显示和操控面板；所述服务器分别与数据采集单元、显示和操控面板连接，数据采集单元所采集的数据经所述服务器分析处理后传输到所述显示和操控面板上。该检测车极大提高作业效率，节省作业时间，减轻劳动强度。同时，维修后，接触网的合格率能够到达100％，有效避免了维修过程中的人为性的误操作。

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的接触网检测检修车及方法
本专利技术涉及铁路或地铁接触网几何参数检测领域，尤其涉及基于激光雷达的接触网检测检修车，基于该检测检修车的接触网检测检修方法。
技术介绍
在电气化铁路是依靠电能驱动，沿铁路线提供电能的输电线网称为接触网，列车车顶部与接触线接触并获取电能的装置为受电弓。接触网是与电气化铁路安全运营直接相关的架空设备，沿线架设且无备用。铁路或地铁中，为保障接触网供电的安全可靠，需周期性对接触网几何参数进行检测。接触网几何参数检测主要包括接触线高度(接触网底端距离轨道平面的距离，以下简称为导高)、接触线拉出值(接触线偏离受电弓中心位置的距离，以下简称为拉出值)等。接触网的检测维修安排在“天窗”期，这个时间多处于夜晚，时间短，检测任务重。当前铁路或地铁接触网几何参数的检测方式，人员可分为地面测量人员和轨道车作业平台检修人员两部分，地面测量人员负责测量接触网的几何参数，维修人员根据测量人员的指示维修，他们之间通过喊话的方式沟通交流。检测需要多名地面测量人员协同，使用传统测距工具，人工选择位置检测计算，若检测接触网参数不符合要求，通报给轨道车作业平台检修人员调整，调整完成后需要移动轨道作业车，然后地面检修人员对调整的部分进行复检，调整很难一步到位，一般情况下需要往复移动作业车多次，才能使接触网参数符合设计要求。维修过程和测量结果完全由参与人员的职业道德决定，维修质量及效果受维修工人素质的影响较大。单支柱检修同样通过作业平台检修人员查漏调整，调整过程与检测过程一样，往往需要多次才能调整合格。由此，现有检测检修存在下列问题：(1)检测效率低，无法实现巡检：传统接触网检测需要多人协同工作，一般情况下，测量过程中需要三人，一人负责操作检测设备，另外一个人负责记录，第三个人负责这两个人的安全，这样的检测方式浪费较多人力，检测结果误差较大，耗时耗力，易出错；(2)检测和维修相分离：现有技术方案中，检测人员只负责检测，检测不合格后，通过喊话的方式通知轨道作业车平台上的工人进行检修，由于作业时间多数在晚上，轨道作业车噪声较大，工人注意力下降，极易导致信息的延迟，影响工作效率。(3)安全隐患：由于检测精度误差较大，一般对于缺陷位置需多次重复的维修和复检，地面检测人员反复测量，浪费大量人力及天窗期作业时间，工作效率低。天窗期作业时间多在夜晚，因反复作业，轨道车需来回移动，声音嘈杂，地面测量人员多靠近轨道作业车，存在人身安全隐患。(4)维修质量不可控：维修多处于夜晚，作业人员极易疲劳懈怠，可能存在漏检或者异常问题的瞒报，维修质量完全取决于现场工作人员的职业素养。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述现有技术的技术问题，本专利技术提供了一种基于激光雷达的接触网检测检修车。该检测车对接触网的检测检修效率高，能够在有限的空窗期对接触网进行快速的检测和检修。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于激光雷达的接触网检测检修车，其包括检测车体、数据采集单元、升降旋转作业平台和用于数据分析处理的服务器；数据采集单元设置在检测车体上，所述升降旋转作业平台可升降和旋转地设置在所述检测车体顶部的后方；所述升降旋转作业平台上设置有显示和操控面板；所述服务器分别与数据采集单元、显示和操控面板连接，数据采集单元所采集的数据经所述服务器分析处理后传输到所述显示和操控面板上。进一步，所述数据采集单元包括设置在所述检测车体的车顶前方的激光雷达传感器；所述激光雷达传感器上设有激光自动扫描器，所述激光自动扫描器的扫描方向对准待检测的接触网。进一步，所述激光自动扫描器的扫描角度范围为-5°至185°；所述激光自动扫描器的扫描频率介于25-50次/秒。进一步，所述数据采集单元包括用于检测所述检测车体倾斜角度的倾角传感器，倾角传感器与所述服务器连接，服务器根据所述激光雷达传感器和倾角传感器所采集信息计算出被测接触网的几何参数值。进一步，所述数据采集单元还包括用于对被检测的接触网支柱进行定位的支柱定位单元，所述支柱定位单元包括速度传感器、GPS定位模块和铁路局供电段LKJ数据采集模块，LKJ数据采集模块为列车运行控制记录装置，其数据主要包括机车运行的地理位置信息和列车运行状态等数据；所述支柱定位单元与所述服务器连接，所述服务器根据支柱定位单元所采集的信息确定被检测支柱的号码。进一步，所述速度传感器包括位移脉冲采集卡，所述位移脉冲采集卡分别与所述检测车体后轮上的脉冲探测器和/或检测车体前轮上的脉冲探测器电连接。进一步，所述升降旋转作业平台上设置有报警器，报警器与所述服务器了连接，当被检测的接触网数值超出设定范围时，所述报警器发出警报。进一步，所述检测车体上设置有出勤记录模块；所述出勤记录模块与所述服务器连接，所述出勤记录模块用于记录作业人员的出勤信息。进一步，所述升降旋转作业平台上和检测车体内设置有摄像装置，所述摄像装置与所述服务器连接，所述摄像装置用于录制现场检验检测视频。进一步，所述检测车体上还设置有供电处理单元，所述供电处理单元包括电源和微控制单元(MCU)，电源通过微控制单元与所述数据采集单元和所述服务器连接。一种基于所述激光雷达传感器的接触网几何参数检测方法，其步骤为：(1)采用单线激光雷达进行扫描，在扫描范围内获得多个连续的扫描数据并将所述扫描数据转换为空间直角坐标系数据；(2)将所述空间直角坐标系数据按时间顺序或位移顺序进行排序，选取导高和拉出值处于预设范围内的数据，得到检测的有效数据；(3)查找所述有效数据的每行数据中最小导高值对应的数据点，得到列车运行时受电弓和接触线的接触位置；将有效数据按照数据间的距离进行分类并计算分类后每一类数据中拉出值的极值点，查找所述极值点对应的数据点，得到支柱所在位置。进一步，所述步骤(1)中将所述扫描数据转换为空间直角坐标系数据的具体步骤为：(1.1)输入所述扫描数据作为原始极坐标数据，根据相邻数据之间的相关性去除数据中的冗余数据，得到化简后的极坐标数据；(1.2)将化简后的极坐标数据转化为空间直角坐标系数据，并加上激光雷达相对于铁轨的高度和偏移量，得到转换后的空间直角坐标系数据。进一步，所述步骤(2)中导高和拉出值预设范围的具体设置方法为：拉出值预设范围为-600mm～600mm，当为高速铁路时，导高预设范围为5000mm～5800mm；当为普速铁路时，导高预设范围为5800mm～6600mm；当为架空地铁时，导高预设范围为3600mm～4400mm。进一步，所述步骤(2)中还包括选取导高和拉出值处于预设范围内的数据流程后的数据化简流程，其具体实施步骤为：(2.1)数据合并：当数据为按位移顺序排序时，将预设位移范围内的数据合并为一个数据；当数据为按时间顺序排序时，将预设位移范围对应的时间间隔内的数据合并为一个数据；(2.2)滤波：对合并后的数据进行滤波，去除连续突变的数据后输出。进一步，所述步骤(2.1)中预设位移范围为1m。进一步，所述步骤(2.2)中滤波采用均值滤波。进一步，所述步骤(3)中分类流程后、计算极值点流程前还包括最优估计流程，具体实施方法为：对分类后的数据采用卡尔曼滤波进行最优估计，输出每类数据的最优估计。本申请的接触网几何参数检测方法采用先进的线性回归算法处理激光雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光雷达的接触网检测检修车，其特征在于，其包括检测车体、数据采集单元、升降旋转作业平台和用于数据分析处理的服务器；数据采集单元设置在检测车体上，所述升降旋转作业平台可升降和旋转地设置在所述检测车体顶部的后方；所述升降旋转作业平台上设置有显示和操控面板；所述服务器分别与数据采集单元、显示和操控面板连接，数据采集单元所采集的数据经所述服务器分析处理后传输到所述显示和操控面板上。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的接触网检测检修方法，其特征在于，所述检测检修方法是通过基于激光雷达的接触网检测检修车来实现的，所述检测检修车包括检测车体、数据采集单元、升降旋转作业平台和用于数据分析处理的服务器；数据采集单元设置在检测车体上，所述升降旋转作业平台可升降和旋转地设置在所述检测车体顶部的后方；所述升降旋转作业平台上设置有显示和操控面板；所述服务器分别与数据采集单元、显示和操控面板连接，数据采集单元所采集的数据经所述服务器分析处理后传输到所述显示和操控面板上；所述数据采集单元包括激光雷达传感器和倾角传感器，激光雷达传感器设置在所述检测车体的车顶前方；所述激光雷达传感器上设有激光自动扫描器，所述激光自动扫描器的扫描方向对准待检测的接触网；倾角传感器用于检测所述检测车体倾斜角度，倾角传感器与所述服务器连接，服务器根据所述激光雷达传感器和倾角传感器所采集信息计算出被测接触网的几何参数值；所述数据采集单元还包括用于对被检测的接触网支柱进行定位的支柱定位单元，所述支柱定位单元包括速度传感器、GPS定位模块和铁路局供电段LKJ数据采集模块，LKJ数据采集模块为列车运行控制记录装置，其数据主要包括列车运行的地理位置信息和列车运行状态；所述支柱定位单元与所述服务器连接，所述服务器根据支柱定位单元所采集的信息确定被检测支柱的号码；所述升降旋转作业平台上设置有报警器，报警器与所述服务器相连接，当被检测的接触网数值超出设定范围时，所述报警器发出警报；所述检测检修方法包括以下步骤：(1)数据采集：激光雷达传感器对接触网进行扫描，支柱定位单元采集被检测接触网支柱的号码信息，倾角传感器测定所述检测车体的倾斜角度；数据采集单元将所采集的数据传输给服务器；(2)区分数据：所述服务器对所接受的数据进行区分，并标识不同数据类型；(3)数据处理：所述服务器根据支柱定位单元所采集数据确定被检测接触网支柱号；所述服务器根据激光雷达传感器和倾角传感器所采集信息计算出被检测接触网的几何参数值；(4)数据比对：服务器将测得的接触网几何参数值与预设值进行比较，判断被测接触网的几何参数值是否超限；(5)数据存储：若被测接触网的几何参数值在预设值范围内，服务器记录存储该被测接触网的几何参数值和与该几何参数值对应的支柱号；(6)语音报警：若被测接触网的几何参数值超出预设值范围，服务器通过报警器向升...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋学谦，吴天龙，黄立平，王晓航，牛金磊，
申请(专利权)人：北京天格高通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11