【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通动态监测领域，具体涉及一种高速铁路桥梁基础沉降的车载动态测量方法，本专利技术通过在轨检车上测量高速铁路轨道的沉降实现对高速铁路桥梁基础沉降的测量。本专利技术方法对高速铁路桥梁基础沉降的测量速度快、效率高、大大节省人力财力，将给高铁桥梁基础沉降的快速、高精度检测的带来重大技术变革。
技术介绍
中国已成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。高速铁路的发展在时、空两个维度深刻改变了中国社会和经济发展的面貌。随着中国国际影响力的增强和“一带一路”战略的推进，在地缘政治战略、以及促进沿线国家和中国自身的经济发展上，高速铁路必将发挥日益巨大的作用。中国高铁建设一个很重要的特点就是“以桥代路”，桥梁在高速铁路总里程中占有很高的比重。作为支撑轨道的桥梁等高铁基础设施，其沉降变形对高铁运行的安全性、舒适性和平稳运行至关重要。当前高速铁路基础沉降测量与监测的手段主要是地面静态测量，通过采用水准仪、测距仪、经纬仪及全站仪等测绘仪器，设立监测网基准点、工作基点和沉降变形点，分段引入参考基准点的高程数据，由人工进...
【技术保护点】
一种高速铁路桥梁基础沉降变形的车载动态监测方法，通过在轨检车上集成摄像、惯性和光电测量装备，组成轨检车平台运动参数和轨检车/高速铁路轨道相对位姿同步测量系统，其特征在于，该测量系统在测量轨检车平台高程基础上同步补偿轨检车平台相对铁轨的晃动量，从而得到轨道的实际高程，再与基准值比较得到轨道的沉降量，测量分成四个过程：（1）检测车平台位置姿态参数高精度摄像测量，通过在地面设置摄像标志，在检测车上安装摄像测量系统，当检测车行经地面摄像标志处时对地面摄像标志成像，通过对图像的分析，利用摄像测量方法实现对检测车沉降和姿态参数进行动态高精度测量，具体可采用如下两种方案：基于立体分布标志...
【技术特征摘要】
1.一种高速铁路桥梁基础沉降变形的车载动态监测方法，通过在轨检车上集成摄像、惯性和光电测量装备，组成轨检车平台运动参数和轨检车/高速铁路轨道相对位姿同步测量系统，其特征在于，该测量系统在测量轨检车平台高程基础上同步补偿轨检车平台相对铁轨的晃动量，从而得到轨道的实际高程，再与基准值比较得到轨道的沉降量，测量分成四个过程：（1）检测车平台位置姿态参数高精度摄像测量，通过在地面设置摄像标志，在检测车上安装摄像测量系统，当检测车行经地面摄像标志处时对地面摄像标志成像，通过对图像的分析，利用摄像测量方法实现对检测车沉降和姿态参数进行动态高精度测量，具体可采用如下两种方案：基于立体分布标志的摄像测量和利用平面反射镜的摄像测量，a）基于立体分布标志的沉降摄像测量所述基于立体分布标志的摄像测量，具体为：在铁路外的地面上布置空间立体分布的多个摄像测量标志，摄像标志间的相对关系已知, 通过对图像上标志间成像关系的分析，实现对检测车沉降和姿态参数的分别测量，由于动态测量中检测车平台会发生晃动，车载摄像测量系统指向和姿态会发生变化，利用立体分布标志中垂直铁路方向布设的标志间的像点的相对关系仅对检测车的高程敏感，而基本不受相机姿态影响的特点测量检测车沉降量，利用摄像测量系统拍摄垂直铁路线方向布设的地面标志，设前标志距离桥梁为L1，前后标志间的距离为L2，前标志高度为H2，后标志高度为H3，摄像测量系统在沉降前高H1，当沉降ΔH1时，前后标志杆相对于摄像测量系统视点产生ΔH2的相对高差，利用该高差成像分析测量得到检测车平台的沉降，立体标志的控制点在沉降前后由于视点的高差变化会在像机图像上发生的位移，沉降前图像中前后标志杆顶端的高差为h0，沉降后，标志杆顶端图像发生了相对位移，标志杆顶端的高差变为h，不同的沉降量引起的位移变化h～h0不同，据此测量摄像测量系统固连的检测车平台的沉降量，前后标志杆的图像位移差与两个物理位移量和的关系根据相似三角形原理推得： （1）其中为桥梁沉降量，即摄像测量系统下降量，为桥梁沉降时前后标志杆相对于摄像测量系统视点相对高差变化，为前标志到桥梁距离，为前后标志间的距离，为摄像系统1个像素对应的空间高度，为前后标志杆的图像位移差；通过在铁路外侧沿轨道方向依次布置标志，利用固连于检测车的像机对标志成像，通过图像分析计算检测车姿态，假设沿轨道方向前后标志的顶端处于同一水平面，则根据对前后标志成像的高度差异就可以测量成像系统俯仰角，假设前后标志在图像中的间距为L，双标志成像高度差为Δh，则检测车俯仰角为 （2）其中为检测车俯仰角，为前后标志杆的图像位移差，为前后标志在图像中的间距；b）利用平面反射镜的摄像测量所述利用平面反射镜的摄像测量方法，具体为：在铁路外地面上布置平面镜设施，在检测车上安装摄像机成像分析系统和点光源，利用车载摄像系统拍摄并检测平面镜中车载点光源的像点，通过图像分析，测量点光源像点在平面镜中的移动，计算检测车平台的高度变化，实现对铁路基础的沉降测量，在桥梁外布置平面镜设施，利用车载摄像系统拍摄并检测平面镜中车载点光源的像点，当发生沉降时，点光源和摄像系统随同检测车沉降，点光源在平面镜中的像点就会发生移动，当摄像机和点光源沉降量为d时，视点从P处变化到P′处，对应平面镜中的点光源的像点平移距离d′，d′和d的关系由平面镜光线反射原理推导得到，如当像机正视平面镜时d= d′，通过测量平面镜中点光源像点相对平面镜基准线的位移测量检测车平台的沉降量；检测车动态晃动时像机姿态发生变化，但只要位置不变，点光源在平面镜中的像点相对平面镜中心基准线的位置就不变，即本方案的平台沉降测量不受检测车动态晃动的影响，沉降前后与摄像机固连的点光源位置发生变化，经摄像机成像后，其镜面反射像点和镜面的相对成像关系发生变化，由中心透视投影成像原理，物点到光轴的距离与像点到光轴的距离满足，其中为物点到光轴的距离，为物距，为像点到光轴的距离，为焦距，由于，故由像点位移可得像机沉降量为，其中为桥梁沉降量，为像点位...
【专利技术属性】
技术研发人员：于起峰，张红良，尚洋，张小虎，杨夏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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