轨距实时动态检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种轨距实时动态检测系统，包括激光位移传感器、轴角编码器、同步采集系统以及PC机；所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离；所述激光位移传感器，用于根据所述轨道检测车的运行空间距离确定采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓数据；所述同步采集系统，用于获取所述钢轨断面轮廓数据，并将所述钢轨断面轮廓数据发送至所述PC机；所述PC机，用于接受所述钢轨断面轮廓数据，并根据所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值。本发明专利技术通过激光位移传感器的三角测量原理对钢轨进行非接触检测，并通过同步采集系统实现轨距的同步采集、传输以及储存，能够提高检测速度和效率。

Track gauge real time dynamic detection system

The invention provides a track gauge real-time dynamic detection system, which includes a laser displacement sensor, a shaft angle encoder, a synchronous acquisition system and a PC; the shaft angle encoder is used to transmit multiple pulses and convert the number of pulses into the running space distance of the track detection vehicle; the laser displacement sensor is used to determine the acquisition according to the running space distance of the track detection vehicle The sample period is used to synchronously collect the rail profile data; the synchronous acquisition system is used to obtain the rail profile data and send the rail profile data to the PC; the PC is used to receive the rail profile data and calculate the derailment value according to the rail profile data. In the invention, the non-contact detection of the rail is carried out by the triangle measurement principle of the laser displacement sensor, and the synchronous acquisition, transmission and storage of the track gauge are realized by the synchronous acquisition system, which can improve the detection speed and efficiency.

【技术实现步骤摘要】
轨距实时动态检测系统
本专利技术涉及轨道检测的设计领域，具体地，涉及一种轨距实时动态检测系统。
技术介绍
近年来我国城市轨道交通行业发展迅速，但是地铁在建造，运行后出现的轨道不平顺等问题严重影响了列车运行的平稳以及乘客的舒适度，必须加强地铁轨道、轨距的检测维护工作以保证列车的平稳运行及行车安全性。轨距是铁路建造以及运行过程的一个重要几何尺寸参数，其定义是钢轨踏面下16mm范围内两股钢轨工作边之间的最小距离。目前我国运营铁路和城市轨道交通的标准轨距是1435mm。随着地铁轨线数量的增加，传统的人工静态检测法效率低，精度低，成本高的缺点，比如手推式轨道检测车测控系统检测轨道的速度慢且数据处理效率低，已经不能满足高效检测的需求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种轨距实时动态检测系统，通过激光位移传感器的三角测量原理对钢轨进行非接触检测，并通过同步采集系统实现轨距的同步采集、传输以及储存，能够提高检测速度和效率。根据本专利技术提供的轨距实时动态检测系统，包括激光位移传感器、轴角编码器、同步采集系统以及PC机；所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离；所述激光位移传感器，用于根据所述轨道检测车的运行空间距离确定采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓数据；所述同步采集系统，用于获取所述钢轨断面轮廓数据，并将所述钢轨断面轮廓数据发送至所述PC机；所述PC机，用于接受所述钢轨断面轮廓数据，并根据所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值。优选地，所述激光位移传感器包括第一2D激光位移传感器和第二2D激光位移传感器；所述第一2D激光位移传感器，用于对一侧钢轨断面轮廓数据进行采集，所述第二2D激光位移传感器，用于对另一侧钢轨断面轮廓数据进行采集。优选地，所述轴角编码器设置在所述轨道检测车前轮轴上并随车轮旋转。优选地，所述第一2D激光位移传感器和所述第二2D激光位移传感器分别安装在所述轨道检测车转向架下检测梁的左右两侧支架上。优选地，所述同步采集系统包括第一数据采集卡、第二数据采集卡以及第三数采集卡；所述第一数据采集卡通过第一基于CAN协议的传输总线与所述第一2D激光位移传感器电连接；所述第二数据采集卡通过第二基于CAN协议的传输总线与所述第二2D激光位移传感器电连接；所述第三数据采集卡通过I/0接口连接所述轴角编码器。优选地，当通过所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值的过程中，在进行轨距点确定时，包括如下步骤：步骤S1：对采集的钢轨断面轮廓数据进行特征点提取，以提取轨距特征点，确定轨面中心的位置；步骤S2：对采集的钢轨踏面数据进行线性拟合生成钢轨踏面基准线，垂直钢轨踏面基准线向下平移得到与踏面基准线平行的轨距线；步骤S3：在所述轨距线穿过钢轨内侧的数据区域，查找离轨距线最近的坐标点，确定为轨距点。优选地，所述第一数据采集卡和所述第二数据采集卡采用型号为NIPXI-8531的数据采集卡；所述第三数据采集卡采用NIPXIe-6361的数据采集卡。优选地，所述同步采集系统采用PXIe-1082机箱，所述机箱装载所述NIPXI-8531数据采集卡和所述NIPXIe-6361数据采集卡。优选地，所述激光位移传感器的测量激光中心线与水平面夹角为45°。优选地，所述激光位移传感器对每个断面检测100～500个点，采样频率为2KHZ，通过非接触式斜射三角测量法对钢轨断面轮廓进行检测。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过2D激光位移传感器和轴角编码器能够对地铁轨距信息进行检测，并且可以实现轨距不正常位置的定位，通过同步采集系统实现多传感器数据的同步采集，由LABVIEW软件传输轨距信息到PC机，可以进行更为准确的检测、存储以及分析。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中轨距实时动态检测系统的模块示意图；图2为本专利技术中轨距点确定方法的步骤流程图；图3为本专利技术中轨距实时动态检测系的数据采集流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本实施例中，图1为本专利技术中轨距实时动态检测系统的模块示意图，如图1所示，本专利技术提供的轨距实时动态检测系统，包括激光位移传感器、轴角编码器、同步采集系统以及PC机。所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离；所述激光位移传感器，用于根据车体运行空间距离确定采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓数据；所述同步采集系统，用于获取所述钢轨断面轮廓数据，并将所述钢轨断面轮廓数据发送至所述PC机；所述PC机，用于接受所述钢轨断面轮廓数据，并根据所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值。所述激光位移传感器采用2D激光位移传感器，取样频率最高可达2KHz，数据传输接口为CAN总线，安装在轨道检测车转向架下检测梁的左右两侧支架上，可对左右两侧轨道之间轨距进行检测。通过所述激光位移传感器进行检测的三角测量原理为：当所述轨道检测车运行时，所述激光位移传感器内的半导体线性激光源发射的激光在钢轨表面形成的激光带，设定所述激光位移传感器的测量激光中心线与水平面夹角为45°，反射光被与激光源成45°安装的二维CMOS阵列接收，经PC机中的数据处理单元后得到钢轨断面轮廓在水平和垂直平面上的坐标。在本专利技术一实施例中，所述2D激光位移传感器选用瑞士ELAG电子有限公司生产的OPTIMESS型号的2D激光位移传感器。所述2D激光位移传感器对每个断面检测100～500个点，采样频率可达2KHZ，通过非接触式斜射三角测量法对钢轨断面轮廓进行检测。所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离。所述轴角编码器安装于轨道检测车前轮轴上并随车轮旋转，从而能够根据车体运行空间距离控制激光位移传感器的采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓。在本专利技术一实施例中，所述轴角编码器选用POSITAL(博思特)公司的IXARC系列可编程增量编码器，分辨率可以在1到16384PPR的范围内调节，输出信号为5VTTL信号。所述轴角编码器通过计数脉冲信号的方式得到轨道检测车的运行空间距离，配合系统利用车运行空间距离控制2D激光位移传感器采样周期，协同实现数据的同步采集。所述同步采集系统包括第一数据采集卡、第二数据采集卡以及第三数据采集卡，所述第一数据采集卡采用NIPXI-8531数据采集卡，所述第一数据采集卡是一个单端口CANopenPXI数据采集模块。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨距实时动态检测系统，其特征在于，包括激光位移传感器、轴角编码器、同步采集系统以及PC机；/n所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离；/n所述激光位移传感器，用于根据所述轨道检测车的运行空间距离确定采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓数据；/n所述同步采集系统，用于获取所述钢轨断面轮廓数据，并将所述钢轨断面轮廓数据发送至所述PC机；/n所述PC机，用于接受所述钢轨断面轮廓数据，并根据所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨距实时动态检测系统，其特征在于，包括激光位移传感器、轴角编码器、同步采集系统以及PC机；
所述轴角编码器，用于发射多个脉冲，并将脉冲个数转化为轨道检测车的运行空间距离；
所述激光位移传感器，用于根据所述轨道检测车的运行空间距离确定采样周期，以同步采集钢轨断面轮廓数据；
所述同步采集系统，用于获取所述钢轨断面轮廓数据，并将所述钢轨断面轮廓数据发送至所述PC机；
所述PC机，用于接受所述钢轨断面轮廓数据，并根据所述钢轨断面轮廓数据计算出轨距值。


2.根据权利要求1所述的轨距实时动态检测系统，其特征在于，所述激光位移传感器包括第一2D激光位移传感器和第二2D激光位移传感器；
所述第一2D激光位移传感器，用于对一侧钢轨断面轮廓数据进行采集，所述第二2D激光位移传感器，用于对另一侧钢轨断面轮廓数据进行采集。


3.根据权利要求1所述的轨距实时动态检测系统，其特征在于，所述轴角编码器设置在所述轨道检测车前轮轴上并随车轮旋转。


4.根据权利要求2所述的轨距实时动态检测系统，其特征在于，所述第一2D激光位移传感器和所述第二2D激光位移传感器分别安装在所述轨道检测车转向架下检测梁的左右两侧支架上。


5.根据权利要求1所述的轨距实时动态检测系统，其特征在于，所述同步采集系统包括第一数据采集卡、第二数据采集卡以及第三数采集卡；
所述第一数据采集卡通过第一基于CAN协议的传输总线与所述第一2D激光位移传感器电连接；
所述第二数据采集卡通过第二基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明来，卞婷，曹振丰，汤凯，黄晓杰，陈宇磊，傅伟清，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31