一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法及系统，属于测量技术领域，使用测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描，断面扫描装置对定位点和跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；将同一定位点和跨中测量点附近的三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，得到定位点和跨中测量点的二维断面图数据；将二维断面图数据和标准限界数据进行对比，得出超限的数据。本发明专利技术对定位点和跨中测量点进行扫描，能够实现快速对电气化铁路接触网及其相关设备的限界测量，不会出现漏检的情况；将三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，即得到电气化铁路接触网的二维断面图数据，能够提高检测数据的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法及系统
本专利技术涉及测量
，尤其涉及一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法及系统。
技术介绍
电气化铁路限界检测对接触网安全运行十分重要，经过长时间的检测运营，现有的限界检测手段还存在一些不足。限界检测技术之一：将CCD相机安装在轨道车上，当轨道车行驶通过隧道时，CCD相机拍照获取数据，通过数据后处理得到成果。这种技术需要安装多台CCD相机，采集数据时易受外界光照影响，控制关系及数据处理复杂，也不能建立隧道三维模型。限界检测技术之二：采用地面三维激光扫描仪获取铁路的扫描点云数据，作业时首先建立测量控制网，并在控制点上设置扫描专用靶标，然后将三维激光扫描仪架设在三脚架上进行本站的扫描作业，一站扫描测量完成后搬站进行下一站的扫描作业。站与站之间至少有4个靶标被重叠扫描，便于两站之间的点云数据配准。该方法能够建立统一坐标系下的隧道三维点云模型，但完全靠人工进行搬站架站，作业效率低，且需要建立控制网来进行点云配准，整体流程较为复杂，一般用于城市轨道交通建设期盾构隧道的检测作业。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中限界检测技术存在的问题，提供了一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法及系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法，用于对电气化铁路接触网的限界进行检测，将检测装置搭建在检测平台上，所述检测平台可在铁轨上自由移动，所述铁路周围设置若干定位点，并在相邻两定位点之间每隔一定距离设置一个跨中测量点；所述检测装置包括测量装置、断面扫描装置和数据处理装置，所述方法包括以下步骤：测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描，当扫描到所述定位点时，断面扫描装置对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；当扫描到所述跨中测量点时，使用断面扫描装置对跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；数据处理装置用于将同一定位点和跨中测量点附近的三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，得到定位点和跨中测量点的二维断面图数据；将二维断面图数据与标准限界数据进行对比，得出超限的数据。优选地，所述检测装置还包括拍照装置，所述拍照装置拍摄当前扫描断面的全景图像，所述断面扫描装置为激光相位扫描雷达；所述断面扫描装置对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据，包括：所述激光相位扫描雷达对所述定位点前0.8m、后1.2m范围内的截面进行扫描测量，进行扫描测量的步进单位为20mm；所述使用断面扫描装置对跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据，包括：每隔5m设置一个跨中测量点，所述激光相位扫描雷达对所述定位点前0.8m、后1.2m范围内的截面进行扫描测量，进行扫描测量的步进单位为20mm。优选地，所述检测装置还包括直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量当前铁路轨距的变化值；所述方法还包括激光雷达扫描点坐标换算步骤：原始扫描点坐标（x0，y0）计算，由下式计算：x0=D1×cos（ɑ×k）y0=D1×sin（ɑ×k），其中，所述D1为激光相位扫描雷达测量距离，ɑ为激光相位扫描雷达单步扫描角，k为扫描线步进数；限界扫描点空间物理坐标（x1，y1）计算，由下式计算：x1=x0+Z+（D2+γ×L）/2y1=y0+H，其中，Z为激光相位扫描雷达的横坐标，H为激光相位扫描雷达的纵坐标，D2为直线位移传感器的固定距离，γ为直线位移传感器的系数，L为轨道中心矫正的数据，所述激光相位扫描雷达位于铁路一侧的钢轨上，激光扫描的中心到铁路中心的距离L由下式计算：L=（D+GErr）/2，其中，D为标准轨距，GErr为轨距修正值。优选地，所述测量装置对所述定位点进行扫描，包括：所述测量装置包括里程累计光电编码器和左右激光测距传感器，所述里程累计光电编码器采集所述检测平台的移动里程，前后两个定位点之间的距离设为跨距，当所述检测平台的移动里程累计到所述跨距时，左右激光测距传感器对所述定位点进行扫描。优选地，所述方法还包括：当所述检测装置经过不同的定位点时，里程累计光电编码器重新计算跨距信息。优选地，所述方法还包括：当所述跨距较大，当位于定位点处手动触发一次断面扫描，结合里程累计光电编码器累计的移动里程信息，对所述跨距进行校准。优选地，所述检测平台为手推式测量小车。优选地，所述电气化铁路接触网包括多根设置在铁路两侧的接触网支柱和吊柱，将所述接触网支柱和/或吊柱所在的位置均设为定位点。本专利技术还提供一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测系统，用于对电气化铁路接触网的限界进行检测，包括检测装置和检测平台，所述检测平台可在铁轨上自由移动，所述铁路周围设置若干定位点，并在相邻两定位点之间每隔一定距离设置一个跨中测量点，所述检测装置包括测量装置、断面扫描装置和数据处理装置；测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描，当扫描到所述定位点和跨中测量点时，断面扫描装置对定位点和跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；数据处理装置用于将同一定位点和跨中测量点附近的三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，得到定位点和跨中测量点的二维断面图数据；所述系统还包括：触发模块，与所述测量装置连接，用于触发测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描；中央处理单元，所述中央处理单元分别与所述触发模块、检测装置连接；将二维断面图数据与标准限界数据进行对比，得出超限的数据。优选地，所述检测装置还包括拍照装置，所述拍照装置拍摄当前扫描断面的全景图像；所述测量装置包括里程累计光电编码器和左右激光测距传感器；所述系统还包括人机交互模块，人机交互模块均与所述中央处理单元连接，用于手动触发一次断面扫描测量。与现有技术相比，本专利技术有益效果是：（1）测量装置对所述定位点进行扫描，当扫描到所述定位点时，断面扫描装置进行断面扫描，采集数据时不受外界光照影响，可对铁路所有路段进行数据采集，通过扫描定位点不需要提前建立测量控制网，且对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据，并将三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，保证数据的准确度，提高了检测的精度；同时每隔一段距离设置一个跨中测量点，对跨中测量点扫描，不会出现漏检的情况。（2）将以激光相位扫描雷达为原点的二维断面图数据转换为以铁路中心为原点的实际断面数据，提高了检测的精度。（3）使用手推式测量小车作为检测平台，可实现对任何区段的线路进行巡检，解决了目前车载式限界检测装置易受组织行车的限制的问题，无需出动轨道车，只需对待巡检区间进行封锁即可进行检测作业。（4）通过里程累计光电编码器采集所述检测平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法，用于对电气化铁路接触网的限界进行检测，将检测装置搭建在检测平台上，所述检测平台可在铁轨上自由移动，所述铁路周围设置若干定位点，并在相邻两定位点之间每隔一定距离设置一个跨中测量点；其特征在于：所述检测装置包括测量装置、断面扫描装置和数据处理装置，所述方法包括以下步骤：/n测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描，当扫描到所述定位点时，断面扫描装置对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；/n当扫描到所述跨中测量点时，使用断面扫描装置对跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；/n数据处理装置用于将同一定位点和跨中测量点附近的三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，得到定位点和跨中测量点的二维断面图数据；/n将二维断面图数据与标准限界数据进行对比，得出超限的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法，用于对电气化铁路接触网的限界进行检测，将检测装置搭建在检测平台上，所述检测平台可在铁轨上自由移动，所述铁路周围设置若干定位点，并在相邻两定位点之间每隔一定距离设置一个跨中测量点；其特征在于：所述检测装置包括测量装置、断面扫描装置和数据处理装置，所述方法包括以下步骤：
测量装置对所述定位点和跨中测量点进行扫描，当扫描到所述定位点时，断面扫描装置对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；
当扫描到所述跨中测量点时，使用断面扫描装置对跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据；
数据处理装置用于将同一定位点和跨中测量点附近的三维空间轮廓数据压缩拟合成二维数据，得到定位点和跨中测量点的二维断面图数据；
将二维断面图数据与标准限界数据进行对比，得出超限的数据。


2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法，其特征在于：所述检测装置还包括拍照装置，所述拍照装置拍摄当前扫描断面的全景图像；所述断面扫描装置为激光相位扫描雷达；所述断面扫描装置对定位点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据，包括：
所述激光相位扫描雷达对所述定位点前0.8m、后1.2m范围内的截面进行扫描测量，进行扫描测量的步进单位为20mm；
所述使用断面扫描装置对跨中测量点前后一定范围内的断面进行多次断面扫描获得对应多个三维空间轮廓数据，包括：
每隔5m设置一个跨中测量点，所述激光相位扫描雷达对所述定位点前0.8m、后1.2m范围内的截面进行扫描测量，进行扫描测量的步进单位为20mm。


3.根据权利要求2所述的一种基于激光扫描的电气化铁路限界检测方法，其特征在于：所述检测装置还包括直线位移传感器，所述直线位移传感器用于测量当前铁路轨距的变化值；所述方法还包括激光雷达扫描点坐标换算步骤：
原始扫描点坐标（x0，y0）计算，由下式计算：
x0=D1×cos（ɑ×k）
y0=D1×sin（ɑ×k），
其中，所述D1为激光相位扫描雷达测量距离，ɑ为激光相位扫描雷达单步扫描角，k为扫描线步进数；
限界扫描点空间物理坐标（x1，y1）计算，由下式计算：
x1=x0+Z+（D2+γ×L）/2
y1=y0+H，
其中，Z为激光相位扫描雷达的横坐标，H为激光相位扫描雷达的纵坐标，D2为直线位移传感器的固定距离，γ为直线位移传感器的系数，L为轨道中心矫正的数据，所述激光相位扫描雷达位于铁路一侧的钢轨上，激光扫描的中心到铁路中心的距离L由下式计算：
L=（D+GErr）/2，
其中，D为标准轨距，GErr为轨距...

【专利技术属性】
技术研发人员：茹振华，庞黎明，李佶林，
申请(专利权)人：领视科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51