一种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台及使用方法技术

本发明专利技术公开了种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，包括轨道和设置在轨道上的列车；列车上设置有姿态测量模块和视频采集模块；所述轨道通过控制器与控制中心相连接；控制中心与姿态测量模块保持通信。上述轨道上还设置有位置传感器和道岔，上述位置传感器为红外光电传感器。控制中心根据接收到的检测数据进行图像绘制，所述图像绘制软件为OpenGL；所述控制中心通过MFC编写显示界面的程序及控制功能的程序，所述控制中心为计算机。本发明专利技术提供一种能够快速、准确完成轨道状态检测并绘制轨道线路三维图形计算相关参数，实时与控制中心进行通信，保障城市轨道交通列车安全、舒适运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市轨道交通领域，涉及一种动态检测实验平台及使用方法，尤其是一种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台及使用方法。
技术介绍
我国城市轨道交通建设正处于高速发展期，城市轨道交通是绿色出行的主要方式，同时也是解决大中城市交通拥堵的有效方法。在轨道交通系统中，轨道状态的变化是影响乘客的舒适度的重要因素，并且如果形态变化超出标准将导致列车的卡道和脱轨，可能会造成严重的生命财产损失。因此，检测轨道线路状态的变形情况已成为轨道运营部门必须随时掌握的重要内容。传统的检测手段由于耗时耗力、精度低等原因已经无法满足目前轨道状态检测的需求；采用新方法、新技术实现对轨道状态进行自动化、高速准确检测和实时监控，指导维修作业，对保障列车安全运行具有重大意义。国外从事轨道状态检测方面的研究已有百余年的发展历史，到目前为止，他们已拥有成熟的检测技术，并开发了多种类型的检测产品，并取得了良好的经济效益。国内开展轨道状态检测的研究起步较晚，目前使用的轨检车主要进口自国外。我国轨检状态检测的手段及平台还存在一定问题，主要表现在：1.目前，城市轨道交通运行及控制的综合仿真平台较多，但采用的运行规则及技术方法繁杂，针对性不强，适用于普通高等院校教学与实训的轨道线路状态动态监测的仿真平台非常缺乏。2.现有的城市轨道交通相关仿真平台多为地铁公司培训设计，整体结构较为复杂，设备元件成本及沙盘造价高，占用空间及安装难度大，且计算机处理过程为内部已经封装好的固定运算，对学生来说不够直观，不适合应用在普通高等院校相关专业教学使用。3.对于比例模型轨道及列车，几乎没有能够实现实时显示轨道线路绘制，并形成轨道线路问题分析、记录报告单来进行反馈功能的捷联惯性系统及数字积分建模方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够快速、准确完成轨道状态检测并绘制轨道线路三维图形计算相关参数的平台，实时与控制中心进行通信，保障城市轨道交通列车安全、舒适运行。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：这种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，包括轨道和设置在轨道上的列车；所述列车上设置有姿态测量模块、视频采集模块和视频传输模块；所述姿态测量模块包括加速度计、陀螺仪和蓝牙发送模块；所述视频采集模块通过视频传输模块将视频信号传输给显示屏；所述轨道通过控制器与控制中心的电脑接口板相连接；所述控制中心与姿态测量模块保持通信。进一步，上述轨道上还设置有位置传感器和道岔。进一步，上述控制中心与单片机相连接；所述控制中心通过单片机控制继电器，所述继电器控制道岔的转换。进一步，上述位置传感器为红外光电传感器。进一步，上述位置传感器通过单片机向控制中心发送列车的定点位置信号；所述单片机为STM32。进一步，上述控制中心上设置有蓝牙接收模块，通过蓝牙接收模块和蓝牙发送模块与姿态测量模块保持通信；所述控制中心与单片机通信方式为串口通信。所述控制中心通过串口与控制器连接，所述控制器通过轨道控制列车的启停，所述轨道为导电轨道。进一步，上述视频采集模块为摄像头，所述显示屏为液晶显示屏。进一步，上述控制中心根据接收到的检测数据进行图像绘制，所述图像绘制软件为OpenGL；所述控制中心通过MFC编写显示界面的程序及控制功能的程序，所述控制中心为计算机。上述城市轨道交通线路状态动态检测实验平台的使用方法，包括以下步骤：步骤1：打开电源给检测实验平台上电，控制中心查询轨道控制器、蓝牙接收器、道岔、和单片机的串行通信端口的端口号；在控制中心上设置各通信端口的参数，建立控制中心与各设备的串行通信；步骤2：控制中心通过步骤1中打开的串口向道岔及单片机发送需要切换的线路指令，单片机根据指令控制继电器动作，扳动道岔；控制中心通过控制控制器启动列车，列车开始运行；步骤3：控制中心接受各端口采集的信号并通过OpenGL进行绘制三维路线图，当列车行驶到校准点时，校准加速度和角度；步骤4：当列车以稳定速度运行时，清除列车之前运行过程中产生的数据，重新记录并绘制列车稳定运行的三维路线图像；步骤5：对步骤4中所得到的三维路线图像进行分段评估，得到评定后的轨道状态。进一步，上述控制中心为计算机；所述单片机为STM32。相对于现有技术，本专利技术的优点及效果为：本专利技术轨道交通线路状态动态检测平台设计了一种适用于研究轨道线路检测的实验平台。本平台所设计的沙盘模型较为简易，体积较小，电路设计简单，易于实现和安装；计算机所运用的编程软件结构简单，易于实现及学习，维护周期短；相关元器件在满足基本要求的条件下价格低廉，易购买及更换维修，平台功能可满足相关专业学生的教学及实训需求，并且能够大幅度节约成本。本平台能够较好的实现列车运行控制，实时显示轨道线路绘制，并完成形成轨道线路问题分析、记录报告单来进行反馈等功能，为城市轨道交通的教学提供了一种新的设备。附图说明图1为本专利技术列车结构示意图；图2为本专利技术控制系统结构示意图；图3为本专利技术的操作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1至图3所示，本专利技术一种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，包括轨道和设置在轨道上的列车；所述列车上设置有姿态测量模块、视频采集模块和视频传输模块；所述姿态测量模块包括加速度计、陀螺仪和蓝牙发送模块；所述视频采集模块通过视频传输模块将视频信号传输给显示屏；所述轨道通过控制器与控制中心的电脑接口板相连接；所述控制中心与姿态测量模块保持通信。轨道上还设置有位置传感器和道岔。控制中心与单片机相连接；所述控制中心通过单片机控制继电器，所述继电器控制道岔的转换。位置传感器为红外光电传感器。位置传感器通过单片机向控制中心发送列车的定点位置信号；所述单片机为STM32。控制中心上设置有蓝牙接收模块，通过蓝牙接收模块和蓝牙发送模块与姿态测量模块保持通信；所述控制中心与单片机通信方式为串口通信。所述控制中心通过串口与控制器连接，所述控制器通过轨道控制列车的启停，所述轨道为导电轨道。视频采集模块为摄像头，所述显示屏为液晶显示屏。控制中心根据接收到的检测数据进行图像绘制，所述图像绘制软件为OpenGL；所述控制中心通过MFC编写显示界面的程序及控制功能的程序，所述控制中心为计算机。上述城市轨道交通线路状态动态检测实验平台的使用方法，包括以下步骤：步骤1：打开电源给检测实验平台上电，控制中心查询轨道控制器、蓝牙接收器、道岔、和单片机的串行通信端口的端口号；在控制中心上设置各通信端口的参数，建立控制中心与各设备的串行通信；步骤2：控制中心通过步骤1中打开的串口向道岔及单片机发送需要切换的线路指令，单片机根据指令控制继电器动作，扳动道岔；控制中心通过控制控制器启动列车，列车开始运行；步骤3：控制中心接受各端口采集的信号并通过OpenGL进行绘制三维路线图，当列车行驶到校准点时，校准加速度和角度；步骤4：当列车以稳定速度运行时，清除列车之前运行过程中产生的数据，重新记录并绘制列车稳定运行的三维路线图像；步骤5：对步骤4中所得到的三维路线图像进行分段评估，得到评定后的轨道状态。其中控制中心为计算机；所述单片机为STM32。本专利技术开发一套城市轨道交通线路状态动态检测平台，通过平台来模拟再现城市轨道交通线路状态动态检测的过程，并且通过模拟驾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，包括轨道和设置在轨道上的列车；所述列车上设置有姿态测量模块、视频采集模块和视频传输模块；所述姿态测量模块包括加速度计、陀螺仪和蓝牙发送模块；所述视频采集模块通过视频传输模块将视频信号传输给显示屏；所述轨道通过控制器与控制中心的电脑接口板相连接；所述控制中心与姿态测量模块保持通信。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，包括轨道和设置在轨道上的列车；所述列车上设置有姿态测量模块、视频采集模块和视频传输模块；所述姿态测量模块包括加速度计、陀螺仪和蓝牙发送模块；所述视频采集模块通过视频传输模块将视频信号传输给显示屏；所述轨道通过控制器与控制中心的电脑接口板相连接；所述控制中心与姿态测量模块保持通信。2.如权利要求1所述的城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，所述轨道上还设置有位置传感器和道岔。3.如权利要求2所述的城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，所述控制中心与单片机相连接；所述控制中心通过单片机控制继电器，所述继电器控制道岔的转换。4.如权利要求3所述的城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，所述位置传感器为红外光电传感器。5.如权利要求4所述的城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，所述位置传感器通过单片机向控制中心发送列车的定点位置信号；所述单片机为STM32。6.如权利要求1所述的城市轨道交通线路状态动态检测实验平台，其特征在于，所述控制中心上设置有蓝牙接收模块，通过蓝牙接收模块和蓝牙发送模块与姿态测量模块保持通信；所述控制中心与单片机通信方式为串口通信，所述控制中心通过串口与控制器连接，所述控制器通过轨道控制列车的启停，所述轨道为导电轨道。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈虹宇，李逸琛，宿达，高强，任思如，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61