基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置及其方法，其中装置包括设置于路基上的铁轨和在铁轨上运行的列车，所述列车上设置有探测器，位于路基的两侧均设置有若干个依次排布的监测桩，每个监测桩上均固定有LED模块，列车运行并经过监测桩时，探测器接收LED模块发射的光；本发明专利技术具有可以低成本、快速、准确以及多点测量铁路路基沉降的优点。

Multi point monitoring device and method of railway subgrade settlement based on LED imaging

【技术实现步骤摘要】
基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置及其方法
本专利技术属于测量应用
，特别涉及一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置及其方法。
技术介绍
近年来，随着铁路技术的发展，高速铁路由于其普及性高、速度快以及稳定性好等优点，已经逐渐成为人们出门远行的重要交通工具之一。但是铁路安全问题也随之浮出水面，例如铁轨范围内出现山体落石以及滑坡等。尤其是如果铁路路基高度发生沉降，那么就会导致铁路两侧铁轨高度或者间距发生变化，轻则使列车运行颠簸，影响其稳定性，重则造成列车出轨，对乘客的人生安全造成极大的威胁。因此铁路安全，已经成为我国急需解决的重要问题。现有技术（专利公开号：CN10373132A）公开了一种利用激光远程成像来测量路基沉降的方法，与本专利技术不同之处有三：1）所公开技术采用的光源为激光，其指向性容易受到环境因素，例如激光在存在温度或者气压梯度的空气中传播时会发生偏移，极大影响测量准确率，而本专利技术通过LED光源的使用则大大降低环境因素对其测量结果的影响；2）所公开技术将激光模块和探测模块沿铁路固定在铁路路基上，而本专利技术采用将LED和探测器分别固定在铁轨两侧的探测桩和列车上，简化了系统的计算；3）所公开技术需要多套激光-探测器模块来测量整条线路的路基沉降，而本专利技术只需要多个LED以及一个探测器，就可以快速测量，极大降低了系统的成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置及其方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，包括设置于路基上的铁轨和在铁轨上运行的列车，所述列车上设置有探测器，位于路基的两侧均设置有若干个依次排布的监测桩，监测桩的高度不会随着时间以及环境因素的变化而变化，每个监测桩上均固定有LED模块，列车运行并经过监测桩时，探测器接收LED模块发射的光。进一步的，监测装置还包括通过固定支架固定在列车外的探测器外侧的透镜，透镜与探测器的位置相对固定不变，透镜与探测器的间距为透镜的焦距。优选地，所述透镜为凸透镜。进一步的，所述探测器的高度、透镜的高度和LED模块的高度一致。进一步的，所述LED模块的发射方向由监测桩水平指向铁路的路基，并且其高度不会随着时间的变化而变化。优选地，若干个监测桩等间距排布。一种权利要求1-n任一所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置的监测方法，其特征在于：LED模块发射的光通过传输距离L1后经过透镜再经过距离L2聚焦在探测器上，若铁轨路基高度发生变化H1，相对应的探测器上LED模块成像高度的变化为H2，那么则有：L1/L2=H1/H2公式（1）H1=L1H2/L2公式（2）其中：L1为LED模块与透镜之间的距离，L2为透镜的焦距，也为透镜与探测器之间的距离，H1为铁路路基的沉降值；一条铁轨线路，每间隔相同距离安装一组监测桩和LED模块，共安装N套，当列车在铁轨线路上运行时，从铁轨线路的起点运行到终点，探测器记录N个LED模块的成像高度，分别记做S11，S12，…，S1N，当列车再次在铁轨线路上运行时，从铁轨线路的起点运行到终点，探测器再次记录N个LED模块的成像高度，分别记做S21，S22，…，S2N，则能够得到第二次探测器监测到的成像高度与第一次探测器监测到的成像高度的变化值S21-S11，S22-S12，…，S1N-S2N，然后通过公式（2）得到铁轨路基高度发生的变化值，即铁路路基的沉降值。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术具有可以低成本、快速、准确以及多点测量铁路路基沉降的优点。附图说明图1是本专利技术中装置的原理图；图2是本专利技术中装置的俯视图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1和2所示，一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，包括设置于路基上的铁轨和在铁轨上运行的列车，其特征在于：所述列车上设置有探测器，位于路基的两侧均设置有若干个依次排布的监测桩，监测桩的高度不会随着时间以及环境因素的变化而变化，每个监测桩上均固定有LED模块，列车运行并经过监测桩时，探测器接收LED模块发射的光。作为一个优选方案，监测装置还包括通过固定支架固定在列车外的探测器外侧的透镜，透镜与探测器的位置相对固定，透镜与探测器的间距为透镜的焦距。所述探测器的高度、透镜的高度和LED模块的高度一致，优选地，所述透镜为凸透镜。所述LED模块的发射方向由监测桩水平指向铁路的路基，并且其高度不会随着时间的变化而变化。优选地，若干个监测桩等间距排布。还需要进一步说明的是，透镜和探测器的固定方式不是本专利技术的核心技术，可以采用任何方式和连接件，只要将其固定在列车外壁，且相对位置固定不变即可。具体地讲，所述监测桩用来固定LED模块，其位置位于铁轨路基两侧，其高度可视为不随时间或者环境因素的变化而变化；LED模块用来作为成像光源，其发射的光朝向铁轨路基方向；凸透镜通过固定支架固定在列车上，用来将LED聚焦；探测器固定在列车上，与LED模块以及透镜处于同一水平线上，在凸透镜以及列车中间，用来接收凸透镜聚焦LED模块发射的光并测量聚焦光斑的位置变化；列车，可以在轨道上快速行驶，将凸透镜和探测器固定在列车的外面上。实施例1LED模块发射的光通过传输距离L1后经过透镜再经过距离L2聚焦在探测器上，若铁轨路基高度发生变化H1，相对应的探测器上LED模块成像高度的变化为H2，那么则有：L1/L2=H1/H2公式（1）H1=L1H2/L2公式（2）其中：L1为LED模块与透镜之间的距离，L2为透镜的焦距，也为透镜与探测器之间的距离，H1为铁路路基的沉降值；一条铁轨线路，每间隔相同距离安装一组监测桩和LED模块，共安装N套，当列车在铁轨线路上运行时，从铁轨线路的起点运行到终点，探测器记录N个LED模块的成像高度，分别记做S11，S12，…，S1N，当列车再次在铁轨线路上运行时，从铁轨线路的起点运行到终点，探测器再次记录N个LED模块的成像高度，分别记做S21，S22，…，S2N，则能够得到第二次探测器监测到的成像高度与第一次探测器监测到的成像高度的变化值S21-S11，S22-S12，…，S1N-S2N（该变化值即为公式（1）和公式（2）中的H2），然后通过公式（2）得到铁轨路基高度发生的变化值（求得H1），即铁路路基的沉降值。本专利技术利用成像技术使固定在铁路两侧的LED光源成像在固定在高速运动的列车上的探测器上，进而可以快速准确测量整条铁路线路路基沉降。本专利技术具有可以低成本、快速、准确以及多点测量铁路路基沉降的优点。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，包括设置于路基上的铁轨和在铁轨上运行的列车，其特征在于：所述列车上设置有探测器，位于路基的两侧均设置有若干个依次排布的监测桩，每个监测桩上均固定有LED模块，列车运行并经过监测桩时，探测器接收LED模块发射的光。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，包括设置于路基上的铁轨和在铁轨上运行的列车，其特征在于：所述列车上设置有探测器，位于路基的两侧均设置有若干个依次排布的监测桩，每个监测桩上均固定有LED模块，列车运行并经过监测桩时，探测器接收LED模块发射的光。


2.根据权利要求1所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，其特征在于：所述探测器固定在列车外表面上。


3.根据权利要求2所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，其特征在于：还包括通过固定支架固定在列车外的探测器外侧的透镜，透镜与探测器的位置相对固定，透镜与探测器的间距为透镜的焦距。


4.根据权利要求3所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，其特征在于：所述透镜为凸透镜。


5.根据权利要求4所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，其特征在于：所述探测器的高度、透镜的高度和LED模块的高度一致。


6.根据权利要求1所述的基于LED成像的铁路路基沉降多点监测装置，其特征在于：所述LED模块的发射方向由监测桩水平指向铁路的路基。


7.根据权利要求1所述的基于L...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32