本发明专利技术提供了一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置和测试方法，测试装置包括：4台2D激光传感器，被平均分成两组并分别设置在轨道车辆的车体前后两端的底部用以提取两侧钢轨的轨道特征点并由此确定基准坐标系；惯性组包，安装在轨道车辆的车体底板上用以测量车体姿态；第二加速度传感器，设置在测轨道车辆的转向架上用以获取转向架的轨向数据；同步触发器，其与4台2D激光传感器、惯性组包和第二加速度传感器通讯连接用以使它们同步；和处理器，处理器经由总线与所述同步触发器通讯连接，处理器安装有用于计算轨道车辆动态包络线的程序。的程序。的程序。
【技术实现步骤摘要】
随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置和测试方法
[0001]本专利技术涉及一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置和测试方法。
技术介绍
[0002]轨道车辆运行的可靠性和稳定性是衡量轨道车辆质量的重要标志之一，动态限界试验是校核及验证轨道车辆在规定站台或设备限界内安全可靠运行的测试手段。几乎所有的轨道车辆产品运营前，均需按要求或规定进行动态限界测试。
[0003]但是现阶段国内并未有测试手段较为精确地测试车辆的动态偏移，无法在直线或曲线线路上准确换算出车辆的动态偏移。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置和测试方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置，其中，所述测试装置包括：
[0007]4台2D激光传感器，所述4台2D激光传感器被平均分成两组并分别设置在轨道车辆的车体前后两端的底部用以提取两侧钢轨的轨道特征点并由此确定基准坐标系；
[0008]惯性组包，所述惯性组包安装在轨道车辆的车体底板上用以测量车体姿态，所述惯性组包包括陀螺仪、倾角传感器和第一加速度传感器，所述陀螺仪、所述倾角传感器和所述第一加速度传感器位于同一测量截面上；
[0009]第二加速度传感器，所述第二加速度传感器设置在测轨道车辆的转向架上用以获取转向架的轨向数据；
[0010]同步触发器，所述同步触发器与所述4台2D激光传感器、所述惯性组包和所述第二加速度传感器通讯连接用以使它们同步；和
[0011]处理器，所述处理器经由总线与所述同步触发器通讯连接，所述处理器安装有用于计算轨道车辆动态包络线的程序。
[0012]优选地，所述测试装置还包括里程信号处理装置，所述里程信号处理装置经由总线与所述处理器通讯连通。
[0013]优选地，所述测试装置还包括模拟信号采集器，所述同步触发器与所述模拟信号采集器通讯连接，所述模拟信号采集器与所述惯性组包和所述第二加速度传感器通讯连接。
[0014]优选地，所述模拟信号采集器设有前置滤波器。
[0015]优选地，所述测试装置还包括轨道车辆部件相对位移检测单元，所述轨道车辆部件相对位移检测单元包括车体相对转向架的姿态检测装置。
[0016]优选地，所述测试装置还包括用于供电的电源，所述电源优选为UPS电源。
[0017]优选地，每组2D激光传感器经由检测梁吊装到所述车体靠近转向架的端部并且该组中的2台2D激光传感器分别布置在所述检测梁的两侧用以扫描两侧钢轨。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试方法，所述测试方法是通过所述测试装置进行的，其中，所述测试方法包括以下步骤：
[0019](1)由同步触发器触发4台2D激光传感器、惯性组包和第二加速度传感器使它们同步；
[0020](2)通过所述4台2D激光传感器提取两侧钢轨的轨道特征点数据并由此确定基准坐标系；
[0021](3)通过所述惯性组包检测轨道车辆的车体姿态，得到车体在测量截面相对于所述基准坐标系的车体姿态数据；
[0022](4)通过所述第二加速度传感器获取测轨道车辆的转向架的轨向数据；和
[0023](5)基于步骤(3)中测得的车体姿态数据和步骤(4)中测得的轨向数据，结合所述车体的静态轮廓，计算得到轨道车辆动态包络线。
[0024]优选地，所述步骤(2)中所述基准坐标系为垂直于轨道中心线的二维平面直角坐标系，原点为轨距中心点，X轴与轨面平行，Y轴垂直于轨面。
[0025]优选地，所述步骤(2)中，通过所述2D激光传感器提取的轨道特征点数据基于所述2D激光传感器的图像坐标系，通过对所述轨道特征点数据进行空间变换与换算确定所述基准坐标系。
[0026]优选地，所述步骤(3)包括以下步骤：
[0027](3a)通过所述惯性组包得到轨道车辆的车体在测量截面相对于车体坐标系的车体姿态数据；和
[0028](3b)基于所述步骤(2)中图像坐标系和基准坐标系的空间变换与换算并结合测量截面与基准坐标系的相对位置，将所述车体在测量截面相对于车体坐标系的车体姿态数据变换成所述车体在测量截面相对于基准坐标系的车体姿态数据。
[0029]优选地，所述测试方法还包括以下步骤：(6)通过轨道车辆部件相对位移检测单元测量得到所述车体相对转向架的相对姿态，并将其作为参考量来修正所述2D激光传感器测得的轨道特征点数据。
[0030]本专利技术具有以下优势：
[0031](1)本专利技术通过4台2D激光传感器提取轨道特征点并由此确定基准坐标系，以此为基准截面，结合惯性组包(如陀螺仪、倾角传感器和和第一加速度传感器)测得的车体姿态数据和第二加速度传感器测得的轨向数据，通过融合、计算得到车体在基准截面的动态位姿，进一步结合车体的静态轮廓，得到所有截面的姿态数据，即可得到轨道车辆动态包络线。
[0032](2)本专利技术的测试装置结构简单，安装容易，操作方便。并且由于各组成部件是模块化设备并具有高的精度，横向偏移测量范围为-300～300mm，精度为<
±
5mm，可以高效、准确地测试轨道车辆在线路上的实际动态偏移。
[0033](3)本专利技术的测试装置和测试方法能够通过与轨道中心定位，测试车体的横移、垂向、点头、摇头和侧滚的空间坐标状态，并由此推导出轨道车辆在线路运行时(包括直线和曲线)的动态包络线，适用性广。
附图说明
[0034]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0035]图1是本专利技术的测试装置的一种实施方案的示意图；
[0036]图2是本专利技术的测试装置的另一种实施方案的示意图；
[0037]图3是本专利技术的测试装置的一种实施方案的安装示意图；
[0038]图4是2D激光传感器的安装结构示意图；
[0039]图5是轨道特征点的提取示意图；
[0040]图6是车体的运动示意图。
[0041]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0042]1-2D激光传感器，2-惯性组包，3第二加速度传感器，4-同步触发器，5-处理器，6-模拟信号采集器，7-里程信号处理装置，8-轨道车辆部件相对位移检测单元，901-钢轨，902-轮对，903-设备舱，904-车体，905-检测梁，906-轨道中心线。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种随车检验轨道车辆动态包络线的测试装置，其中，所述测试装置包括：4台2D激光传感器(1)，所述4台2D激光传感器(1)被平均分成两组并分别设置在轨道车辆的车体(904)前后两端的底部用以提取两侧钢轨(901)的轨道特征点并由此确定基准坐标系；惯性组包(2)，所述惯性组包(2)安装在轨道车辆的车体底板上用以测量车体姿态，所述惯性组包(2)包括陀螺仪、倾角传感器和第一加速度传感器，所述陀螺仪、所述倾角传感器和所述第一加速度传感器位于同一测量截面上；第二加速度传感器(3)，所述第二加速度传感器(3)设置在测轨道车辆的转向架上用以获取转向架的轨向数据；同步触发器(4)，所述同步触发器(4)与所述4台2D激光传感器(1)、所述惯性组包(2)和所述第二加速度传感器(3)通讯连接用以使它们同步；和处理器(5)，所述处理器(5)经由总线与所述同步触发器(4)通讯连接，所述处理器(5)安装有用于计算轨道车辆动态包络线的程序。2.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述测试装置还包括里程信号处理装置(7)，所述里程信号处理装置(7)经由总线与所述处理器(5)通讯连通。3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其中，所述测试装置还包括模拟信号采集器(6)，所述同步触发器(4)与所述模拟信号采集器(6)通讯连接，所述模拟信号采集器(6)与所述惯性组包(2)和所述第二加速度传感器(3)通讯连接；优选地，所述模拟信号采集器(6)设有前置滤波器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的测试装置，其中，所述测试装置还包括轨道车辆部件相对位移检测单元(8)，所述轨道车辆部件相对位移检测单元(8)包括车体相对转向架的姿态检测装置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的测试装置，其中，所述测试装置还包括用于供电的电源，所述电源优选为UPS电源；优选地，每组2D激光传感器(1)经由检测梁(905)吊装到所述车体(904)靠近转向架的端部并且该组中的2台2D激光传感器(1)分别布置在所述检测梁(905)的两侧用以扫描两侧钢轨(901)。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：程亚军，王爱彬，牛成亮，王登，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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