一种轨距在线测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轨距在线测量系统，将第一轨距测量仪、第二轨距测量仪中的高清摄像头和激光测距传感器同时安装在轨距拉杆上协同测量轨道的轨距，先通过高清摄像头采集钢轨的图像信息，再读取激光测距传感器采集到的距离信息。正常情况下时，激光测距传感器发出的激光束会在钢轨上产生一个光斑，通过高清摄像头采集到的钢轨图像上会识别到这个光斑，再通过控制器计算出激光测距传感器采集到的轨距值。而当激光测距传感器发出的激光束被其他杂物遮挡时，激光束就照射不到钢轨上，摄像头采集到的钢轨图片上识别不到应有的光斑，控制器便判断当前激光测距传感器采集到的轨距值无效。判断当前激光测距传感器采集到的轨距值无效。判断当前激光测距传感器采集到的轨距值无效。

【技术实现步骤摘要】
一种轨距在线测量系统


[0001]本专利技术涉及轨距测量领域，尤其涉及一种轨距在线测量系统。

技术介绍

[0002]铁路轨道基础设施是列车运行的基础，轨道的状态检测有利于保障列车顺利通行。铁路轨道作为列车运行的基础，经常会受到列车轮对的横向冲击，使得钢轨横移，增加了两钢轨的间距，导致轮轨之间的关系发生变化，严重时会造成列车发生脱轨或爬轨事故。一旦轨距发生变化，将会影响列车的安全运行，严重时会导致列车脱轨或侧翻。
[0003]现有技术中，主要采用手持轨距尺对轨道间距进行测量。轨距尺的特征是尺杆由木尺杆和金属尺杆通过折叠机构，把两尺组成一个复合式的杆尺。轨距尺是一种窄轨轨道检测装置，其结构由尺身、标度尺及尺身上的游框组成，尺身为双工形型材结构，呈方管形，在型材上下两边外沿带有向外延伸，在外沿内侧开有槽口，将其不锈钢标度尺插入在槽口内，然后在其端头用销钉固定，尺身中间装有游框，游框上固定有副尺，侧板，侧板上固定有调整螺栓，尺身端头装有十字板和测头，整个轨距尺呈丁字形结构。从轨距尺的测量实现方式上讲，轨距尺的功能分为两大部分：一是横向长度测量，包括轨距、查照间隔和护背距离，从结构原理及量值溯源的角度分析，这三个参数是相互关联和相互制约的，按现行量值传递方法，测量误差从轨距到查照间隔、再到护背距离是逐渐增大的；二是垂向高度测量，包括水平和超高，作为线路的静态几何参数。
[0004]由于轨距尺的使用需要工作人员现场操作，从而增加工作人员的劳动强度，且不够智能化。而且该测量方法是阶段性的对轨距进行检测，无法实现实时监测轨距的变化量。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种轨距在线测量系统，将摄像头和激光测距传感器同时安装在轨距拉杆上协同测量轨道的轨距，先通过摄像头采集钢轨的图像信息，再读取激光测距传感器采集到的距离信息。正常情况下时，激光测距传感器发出的激光束会在钢轨上产生一个光斑，通过摄像头采集到的钢轨图像上会识别到这个光斑，再通过控制器计算出激光测距传感器采集到的轨距值。而当激光测距传感器发出的激光束被其他杂物遮挡时，激光束就照射不到钢轨上，摄像头采集到的钢轨图片上识别不到应有的光斑，控制器便判断当前激光测距传感器采集到的轨距值无效。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种轨距在线测量系统是这样实现的：
[0007]一种轨距在线测量系统，包括第一轨距测量仪、第二轨距测量仪、控制器、双绞线、中间转换器，在每根轨距拉杆上的两边分别安装第一轨距测量仪和第二轨距测量仪，控制器安装在轨距拉杆中间的侧边，第一轨距测量仪、第二轨距测量仪均与控制器电性连接，控制器与中间转换器之间采用双绞线连接，第一轨距测量仪、第二轨距测量仪分别用于测量钢轨到第一轨距测量仪、第二轨距测量仪之间的距离，控制器用于接收第一轨距测量仪、第二轨距测量仪采集到的距离信息，并将采集到的信息进行分析计算后得到该处轨距值，并
通过双绞线传输至中间转换器，中间转换器用于接收一段轨道上所有控制器计算得到的轨距值信息，并将接收到的信息传输至铁路有关部门，一旦其中一处轨距超出了预设范围，则主动提醒有关部门前往处理。
[0008]本专利技术的双绞线采用四芯纯铜双绞屏蔽通讯线，将其中的两芯线作为控制器与中间转换器之间的通信线，另外两芯线作为电源线。
[0009]本专利技术的中间转换器包括第一金属铝盒、电源降压稳压模块、第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块、电源指示灯，电源降压稳压模块、第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块均安装在第一金属铝盒中，电源指示灯镶嵌在第一金属铝盒顶端，且5G模块、北斗定位模块的天线伸出第一金属铝盒顶端，电源降压稳压模块用于将220V市电转换为12V电源为第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块、电源指示灯、第一轨距测量仪、第二轨距测量仪、控制器、中间转换器供电，电源指示灯用于提醒工作人员该处的中间转换器供电是否正常，北斗定位模块用于定位该处中间转换器所在的位置。
[0010]本专利技术的控制器包括第二金属铝盒、第二控制电路板、电源稳压模块、误检指示灯，第二控制电路板、电源稳压模块安装在第二金属铝盒中，误检指示灯镶嵌在第二金属铝盒顶端，第二控制电路板用于接收第一轨距测量仪、第二轨距测量仪采集到的轨距信息，并计算出当前轨距的值，当第一轨距测量仪或者第二轨距测量仪存在误检时，第二控制电路板控制误检指示灯亮起，提醒工作人员该处的第一轨距测量仪或第二轨距测量仪存在误检，由于双绞线在传输电能的时候难免有损耗，所以通过电源稳压模块将双绞线传输过来的电能进行稳压处理，并为第二控制电路板、第一轨距测量仪、第二轨距测量仪提供电能，每个中间转换器对应连续铺设有110根轨距拉杆的一段轨道，这段轨道上安装的每个第二控制电路板中均有自己的编号，从第1个到第110个第二控制电路板的编号分别是001，002，......110，第二控制电路板每次向中间转换器发送轨距值时都会带上自己的编号一起发送。
[0011]本专利技术的第一轨距测量仪、第二轨距测量仪采用相同的金属铝块、激光测距传感器、高清摄像头组成，两块金属铝块分别安装在轨距拉杆上的两方，金属铝块上安装有激光测距传感器和高清摄像头，激光测距传感器用于测量轨距信息，并将采集到的信息传输至第二控制电路板，高清摄像头用于采集钢轨图像和激光测距传感器照射到钢轨上的光斑，并将采集到的图像发送至第二控制电路板中进行图像识别。
[0012]本专利技术测量轨距的方案为：由第一轨距测量仪测量第一轨距测量仪到左钢轨的距离x1，第二轨距测量仪测量第二轨距测量仪到又钢轨的距离x2，第一轨距测量仪与第二轨距测量仪之间的距离x3在安装时就已经确定，轨距的总量计算公式为：
[0013]X＝x1+x2+x3ꢀꢀ
(1)
[0014]其中X表示当前轨距值；轨距的偏移量表示为：
[0015]Δx＝x1+x2+x3‑
1435
‑2×
δ
ꢀꢀ
(2)
[0016]式中1435表示标准轨的轨距为1435毫米，δ为钢轨轨头内侧面到轨腰内侧面之间的距离，不同型号钢轨的δ取值不同。
[0017]本专利技术的第二控制电路板识别钢轨和光斑的方法为：先对采集到图像进行灰度化处理，得到灰度图像，接着利用小波变换滤波算法对采集到的图像进行滤波去噪处理，再通过二维最大熵阈值分割法将钢轨图像从复杂背景中分隔出来，由于钢轨与激光束产生的光
斑颜色存在明显的差异，所以利用颜色特征的不同来区分光斑和钢轨，并利用颜色直方图算法计算出钢轨颜色像素、光斑颜色像素在整张图中的比例，既可实现对钢轨和光斑的识别。
[0018]本专利技术的实现轨距在线监测的方案为：先对系统进行初始化，激光测距传感器将采集到的信息传输给第二控制电路板，由第二控制电路板计算出当前轨距值，接着由高清摄像头采集钢轨的图像信息，并将采集到的图像发送至第二控制电路板进行图像识别处理，其中激光测距传感器在测量时，会主动向钢轨的轨腰发射激光束，在轨腰上形成一个光斑，识别到钢轨信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨距在线测量系统，其特征在于：包括第一轨距测量仪、第二轨距测量仪、控制器、双绞线、中间转换器，在每根轨距拉杆上的两边分别安装第一轨距测量仪和第二轨距测量仪，控制器安装在轨距拉杆中间的侧边，第一轨距测量仪、第二轨距测量仪均与控制器电性连接，控制器与中间转换器之间采用双绞线连接，第一轨距测量仪、第二轨距测量仪分别用于测量钢轨到第一轨距测量仪、第二轨距测量仪之间的距离，控制器用于接收第一轨距测量仪、第二轨距测量仪采集到的距离信息，并将采集到的信息进行分析计算后得到该处轨距值，并通过双绞线传输至中间转换器，其中控制器与中间转换器之间采用CAN总线收发方式进行通信，将双绞线的其中两根线作为CAN总线，另外两根线作为电源线，由中间转换器将220V市电转换为12V电源，通过这两根电源线为第一轨距测量仪、第二轨距测量仪、控制器、中间转换器供电，中间转换器用于接收一段轨道上所有控制器计算得到的轨距值信息，并将接收到的信息传输至铁路有关部门，一旦其中一处轨距超出了预设范围，则主动提醒有关部门前往处理。2.根据权利要求1所述的轨距在线测量系统，其特征在于：所述中间转换器包括第一金属铝盒、电源降压稳压模块、第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块、电源指示灯，电源降压稳压模块、第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块均安装在第一金属铝盒中，电源指示灯镶嵌在第一金属铝盒顶端，且5G模块、北斗定位模块的天线伸出第一金属铝盒顶端，电源降压稳压模块用于将220V市电转换为12V电源为第一控制电路板、5G模块、北斗定位模块、电源指示灯、第一轨距测量仪、第二轨距测量仪、控制器、中间转换器供电，电源指示灯用于提醒工作人员该处的中间转换器供电是否正常，北斗定位模块用于定位该处中间转换器所在的位置，第一控制电路板接收到控制器传来的轨距信息后，控制5G模块将采集到的轨距信息和位置信息传输给铁路有关部门，相关工作人员通过查看接收到的信息即可查看不同位置的轨距信息。3.根据权利要求1所述的轨距在线测量系统，其特征在于：所述控制器包括第二金属铝盒、第二控制电路板、电源稳压模块、误检指示灯，第二控制电路板、电源稳压模块安装在第二金属铝盒中，误检指示灯镶嵌在第二金属铝盒顶端，第二控制电路板用于接收第一轨距测量仪、第二轨距测量仪采集到的轨距信息，并计算出当前轨距的值，当第一轨距测量仪或者第二轨距测量仪存在误检时，第二控制电路板控制误检指示灯亮起，提醒工作人员该处的第一轨距测量仪或第二轨距测量仪存在误检，由于双绞线在传输电能的时候难免有损耗，所以通过电源稳压模块将双绞线传输过来的电能进行稳压处理，并为第二控制电路板、第一轨距测量仪、第二轨距测量仪提供电能，每个中间转换器对应连续铺设有110根轨距拉杆的一段轨道，这段轨道上安装的每个第二控制电路板中均有自己的编号，从第1个到第110个第二控制电路板的编号分别是001，002，......110，第二控制电路板每次向中间转换器发送轨距值时都...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨端翠，邵红娟，程勇，陈赛艳，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：