一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置，包括激光雷达、1号倾角传感器、2号倾角传感器、激光测距传感器、调平机构和融合处理中心，1号倾角传感器用于检测所述限界测量装置的倾角值，2号倾角传感器用于检测激光测距传感器倾角值，激光测距传感器和2号倾角传感器固定在所述调平机构，所述调平机构由两个直线调平步进电机驱动控制，两个直线调平步进电机分别安装在电机底座两端，两个直线调平步进电机上分别装有电机顶杆。本实用新型专利技术避免传统限界检测装置提前标记好限界点测量位置、手动调整测距仪角度等需要多次测量的繁琐操作流程，进而避免测量精度依赖于测量习惯而导致的测量的误差。赖于测量习惯而导致的测量的误差。赖于测量习惯而导致的测量的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置


[0001]本技术涉及接触网领域，特别涉及接触网限界检测装置。

技术介绍

[0002]2019年国务院颁发《交通强国建设纲要》，提出到2035年，基本建成交通强国。铁路部门在交通强国铁路先行的征程中，致力于高铁建设，不断满足人们日益增长的生活快速、便捷出行需求和人们对美好生活的向往。而随着高速铁路的迅猛发展，铁路电气化成为交通强国实行的一个重要环节。其中，向电气化铁路供电特殊形式的输电线路—接触网的重要意义与日俱增，特别是随着我国电气化铁路不断地往高速、重载方向发展，接触网作为铁路电气化工程的主构架，线路接触网支柱、吊柱、支柱侧面限界检测就显得尤为重要。限界检测是确保轨道交通在安全稳定运行的指标，也是轨道交通工程建设、竣工验收以及日常运行维护的重要指标。限界检测可以有效避免异物侵限事故的发生，保证车辆人员的安全。
[0003]目前常用的接触网支柱侧面限界检测方式仍然以点激光测距仪检测为主，效率低、测量误差大，而且测量位置久经风吹雨淋，凹凸不平，以点激光方式测量，很难准确测出供电杆支柱的准确限界值。并且测量时需要频繁调整机器姿态，提前标记好限界点测量位置，手动调整测距仪角度等操作流程，甚至需要多次测量，操作繁琐，精度也因使用习惯不同而产生一定的误差。此外，传统的限界检测装置是固定测量，不能够实现检测车运行过程的同步工作，增加了检测工作周期。因此，亟需一种更加高效可靠的移动式限界检测手段。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术的缺点，提供了一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置，实现快速精确的接触网支柱侧面限界检测。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置，包括激光雷达、1号倾角传感器、2号倾角传感器、激光测距传感器、调平机构和融合处理中心，1号倾角传感器用于检测所述限界测量装置的倾角值，2号倾角传感器用于检测激光测距传感器倾角值，激光测距传感器和2号倾角传感器固定在所述调平机构，所述调平机构由两个直线调平步进电机驱动控制，两个直线调平步进电机分别安装在电机底座两端，两个直线调平步进电机上分别装有电机顶杆，作为调平机构的两个调平支点。
[0007]所述激光雷达位于测量装置上部，扫描频率为5～12Hz，角度分辨率为0.48
°
～0.52
°
。
[0008]由于采用了上述技术，与现有技术相比较，本技术的有益效果是：
[0009]1.本技术含有多传感器，采用激光雷达、点激光测距传感器、倾角传感器等检测方式，传输并融合多维检测数据，各传感器检测的结果互相验证、修正、综合，进而实现快速精确的接触网限界检测。
[0010]2.本技术装置为一体化装置，避免传统限界检测装置提前标记好限界点测量
位置、手动调整测距仪角度等需要多次测量的繁琐操作流程，进而避免测量精度依赖于测量习惯而导致的测量的误差。
[0011]3.本技术装置安装在检测车车头，在车辆走行过程中，对线路接触网支柱侧面限界等进行连续测量，进而实现同步的限界检测。
附图说明
[0012]图1所示为根据本技术的实施例的系统组成整体框图。
[0013]图2所示为根据本技术的实施例的系统组示意图。
[0014]图3所示为根据本技术的实施例的调平机构连接示意图。
[0015]图4所示为根据本技术的实施例的多维数据融合流程图。
[0016]图5所示为根据本技术的实施例的多维数据处理模型图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0018]如图1所示，一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置包括激光雷达10、1号倾角传感器20、2号倾角传感器40、激光测距传感器50、调平机构30和融合处理中心60，1号倾角传感器用于检测所述限界测量装置的倾角值，2号倾角传感器用于检测激光测距传感器倾角值；如图2，激光测距传感器50和2号倾角传感器40固定在所述调平机构上，调平机构动态调整激光测距传感器倾角；如图3，所述调平机构由两个直线调平步进电机1驱动控制，两个直线调平步进电机1分别安装在电机底座2两端，两个直线调平步进电机1上分别装有电机顶杆3，作为调平机构的两个调平支点。调平机构分别与2号倾角传感器和直线调平步进电机1连接，调平机构通过实时采集倾角传感器的X轴Y轴的角度值计算两个直线调平步进电机上下位移的步数，并发送脉冲信号，控制电机轴上下位移，使调平机构达到目标角度。
[0019]整个装置工作过程包含两个检测过程和一个多维数据融合过程。整个装置为一体化结构，置于检测车车头。
[0020]如图4所示，所述激光雷达扫描接触网支柱的表面轮廓，得到角度和距离值的点云数据；所述激光测距传感器以点激光检测方式，得到距离值；所述1号倾角传感器检测界限测量装置的倾角值；所述2号倾角传感器检测激光测距传感器倾角值；所述调平机构负责调整至限界点所在处的目标角度；所述融合处理中心负责接收多个传感器输入的多维测量数据，并进行数据融合。
[0021]如图5，为基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置的多维数据处理模型图，本技术的装置植入相应的控制芯片和控制软件后，其工作过程具体包含以下三个步骤：
[0022]步骤一，所述激光雷达传感器获取到点云数据后，结合接触网支柱限界点的大致位置，截取点云数据的有用部分，再将有用的点云数据用最小二乘法拟合策略进行拟合，使偏差平方和最小，其表达式如下:
[0023][0024]通过最小二乘法拟合出y＝ax+b的一元函数。已知激光雷达中心点距离轨面的距离h1、激光雷达拟合后曲线0
°
时的距离值为y0，得到限界点位置处的激光雷达测量角度值为x1:
[0025][0026]由x1可以得到限界点位置上的激光雷达测量值y1。结合1号倾角传感器检测到的轨面超高角度为a1，以及轨距中心距雷达中心距离s1，得到侧面限界测量值C
x1
:
[0027]C
x1
＝y
1 cosx
1 cosα1[0028]步骤2，利用所述调平机构读取激光传感器测距值d
is1
。已知激光测距传感器距轨面的高度h2，参照步骤1，可得到调平机构上的目标角度o
b1
。调平机构运动至o
b1
角度位置，测得距离d
is2
。计算供电杆支柱上两点间距离l
en1
：
[0029][0030]再利用余弦定理求出供电杆支柱的斜率夹角c1:
[0031][0032]计算调平机构的目标角度o
b2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多维数据融合的车载式接触网限界测量装置，其特征在于，包括激光雷达、1号倾角传感器、2号倾角传感器、激光测距传感器、调平机构和融合处理中心，1号倾角传感器用于检测所述限界测量装置的倾角值，2号倾角传感器用于检测激光测距传感器倾角值，激光测距传感器和2号倾角传感器固定在所述调平机构，所述调平机构由两个直线调平步进电机驱动控制，两个直线调...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓红，钟建，李奇，席浩洲，曾明，谢生波，黄健煜，
申请(专利权)人：江苏新绿能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：