基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法技术

基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，属于地铁隧道钢轨动态检测技术领域。本发明专利技术针对现有轨道参数检测方法不适用地铁复杂道岔钢轨检测的问题。包括在检测车的检测梁上对应每根钢轨位置设置内侧结构光源、内侧图像采集模块、外侧结构光源和外侧图像采集模块；检测车在巡检作业过程中，通常图像采集模块采集钢轨的内侧图像和外侧图像；采用里程定位同步模块确定内侧图像采集模块的空间位置，再结合两根钢轨的内侧图像计算获得两根钢轨当前位置的初始轨距和初始轨底坡；再确定外侧图像采集模块的空间位置，结合两根钢轨的外侧图像对初始轨距和初始轨底坡进行修正，获得修正后轨距和修正后轨底坡。本发明专利技术用于地铁轨道几何形位参数检测。道几何形位参数检测。道几何形位参数检测。

【技术实现步骤摘要】
基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法


[0001]本专利技术涉及基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，属于地铁隧道钢轨动态检测


技术介绍

[0002]随着地铁建设的发展，车辆运行的安全问题越来越受到人们的重视，同时对列车维护检修自动化要求也越来越高。为了列车正常安全的运行，需要提高列车的检修效率和质量。
[0003]随着城市公共交通运输需求的不断增大，近几年轨道交通作为主要的交通运输方式也正以飞快的速度向前发展。在人口密集的大城市，城市轨道交通在人们出行方式中都扮演着重要角色。但是，人们在享受城市轨道交通便利的同时也影响着车辆、轨道系统的健康状态。例如：早高峰和晚高峰时段长期的过载运行会损坏地铁车辆的主要运行部件；高寒地区环境温度变化较大，轨道会因温差而改变原来位置，恶化运营轨道的不平顺状态。随着城轨列车的飞速发展，对钢轨的可靠性运行提出了更高的要求，因此对地铁轨道几何形位参数的智能检测具有重大意义。
[0004]目前，轨道参数检测设备主要是对钢轨内部进行检测，由于地铁轨道具有复杂的道岔，在道岔附近因有护轨和尖轨等轨内设备的存在会影响测量结果，同时列车车轮与钢轨内侧长时间摩擦会导致钢轨内侧肥边、掉块等缺陷而影响轨道几何形位参数的检测。因此，现有方法不适用地铁复杂道岔的钢轨检测。

技术实现思路

[0005]针对现有轨道参数检测方法不适用地铁复杂道岔钢轨检测的问题，本专利技术提供一种基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法。
[0006]本专利技术的一种基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，包括，
[0007]在检测车的检测梁上对应每根钢轨位置设置内侧结构光源、内侧图像采集模块、外侧结构光源和外侧图像采集模块；
[0008]检测车在巡检作业过程中，使内侧结构光源照射范围覆盖钢轨的上表面和内侧表面，通过内侧图像采集模块采集包括钢轨上表面和内侧表面的内侧图像；同时使外侧结构光源照射范围覆盖钢轨的上表面和外侧表面，通过外侧图像采集模块采集包括钢轨上表面和外侧表面的外侧图像；
[0009]采用里程定位同步模块确定内侧图像采集模块的空间位置，再结合两根钢轨的内侧图像计算获得两根钢轨当前位置的初始轨距和初始轨底坡；
[0010]在初始轨距和初始轨底坡中至少有一个与标准数据偏差超过预设阈值时，采用里程定位同步模块确定外侧图像采集模块的空间位置，再结合两根钢轨的外侧图像对初始轨距和初始轨底坡进行修正，获得修正后轨距和修正后轨底坡。
[0011]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，所述里程定位
同步模块采用车载轴头光电编码器对空间位置进行初步定位；再结合隧道内的里程标和通过地铁列控地面系统应答器获得的检测车位置，对初步定位结果进行动态修正，实现对空间位置的最终定位。
[0012]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，里程定位同步模块在启动的同时向工控机发送触发信号，工控机根据触发信号控制内侧结构光源、内侧图像采集模块、外侧结构光源和外侧图像采集模块同步启动。
[0013]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，内侧结构光源和外侧结构光源的组成结构相同；
[0014]内侧结构光源包括LD激光器和柱透镜；
[0015]LD激光器根据工控机的触发信号开始发射光束，所述光束通过柱透镜整形为扇型面照射在钢轨的上表面和内侧表面；LD激光器根据工控机的结束指令停止发射光束。
[0016]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，LD激光器发射光束的波长与内侧图像采集模块和外侧图像采集模块的滤光片的中心波长相同。
[0017]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，所述LD激光器发射光束的波长为915nm。
[0018]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，内侧结构光源和外侧结构光源处于同一水平面上，每个结构光源的光束照射范围与对应的图像采集模块的拍摄范围相同。
[0019]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，获得初始轨距和初始轨底坡的方法包括：
[0020]采用数据处理器根据内侧图像采集模块的空间位置、两根钢轨的内侧图像，基于光截法获取钢轨的初始表面轮廓；根据初始表面轮廓计算获得两根钢轨当前位置的初始轨距和初始轨底坡。
[0021]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，获得修正后轨距和修正后轨底坡的方法包括：
[0022]在初始轨距和初始轨底坡中至少有一个与标准数据偏差超过预设阈值时，采用数据处理器根据外侧图像采集模块的空间位置、两根钢轨的外侧图像，基于光截法获取钢轨的修正轮廓；根据修正轮廓对初始轨距和初始轨底坡进行修正，获得修正后轨距和修正后轨底坡。
[0023]根据本专利技术的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，初始表面轮廓的获得方法包括：
[0024]基于光学三角原理，根据光源光线的形变规律，由内侧图像解调出钢轨上表面和内侧表面的三维信息，作为内侧图像。
[0025]修正轮廓的获得方法包括：
[0026]基于光学三角原理，根据光源光线的形变规律，由外侧图像解调出钢轨上表面和外侧表面的三维信息，作为外侧图像。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术方法通过在检测车的检测梁上安装结构光源模块和图像采集模块，在检测车巡检作业时，通过里程定位同步模块控制系统在隧道内特定区间或全线路采集两条钢轨的轮廓图像，经过图像分析和数据处理可获得轨距和轨底坡数据。
[0028]本专利技术方法具有测量精度高、测量速度快，对地铁复杂道岔钢轨检测适应型强的优势，可计算地铁每一区间内的钢轨几何形位参数偏差值，为分析钢轨几何形位参数偏差的应用规律，地铁钢轨线路的状态提供有力数据支撑，避免因钢轨偏移造成列车脱轨事故的发生。
[0029]本专利技术方法适用钢轨内侧被设备遮挡或钢轨内侧严重磨耗时，内侧测量数据出现巨大偏差，应用轨外侧的钢轨断面数据对轨距和轨底坡进一步修正。
[0030]本专利技术方法省去繁琐的标定过程，可准确、快速的检测出钢轨的轨距、轨底坡和钢轨断面，进而获得对应里程的钢轨几何参数偏差值。本专利技术方法具有通用性，尤其适用地铁复杂道岔的钢轨检测。
[0031]在本专利技术方法获得地铁轨道几何形位参数数据不断丰富的情况下，还可以根据线路不同位置钢轨的断面信息对于特定位置的钢轨断面进行智能预测，并且随时间推移不断的修正预测结果，为工作人员建立预警机制，从而提高铁路运行的安全性。
附图说明
[0032]图1是本专利技术所述基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法的流程框图；
[0033]图2是对钢轨进行图像采集的示意图；图中11为外侧结构光源，12为内侧结构光源，21为外侧图像采集模块，22为内侧图像采集模块；
[0034]图3是图2的主视图。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于包括，在检测车的检测梁上对应每根钢轨位置设置内侧结构光源、内侧图像采集模块、外侧结构光源和外侧图像采集模块；检测车在巡检作业过程中，使内侧结构光源照射范围覆盖钢轨的上表面和内侧表面，通过内侧图像采集模块采集包括钢轨上表面和内侧表面的内侧图像；同时使外侧结构光源照射范围覆盖钢轨的上表面和外侧表面，通过外侧图像采集模块采集包括钢轨上表面和外侧表面的外侧图像；采用里程定位同步模块确定内侧图像采集模块的空间位置，再结合两根钢轨的内侧图像计算获得两根钢轨当前位置的初始轨距和初始轨底坡；在初始轨距和初始轨底坡中至少有一个与标准数据偏差超过预设阈值时，采用里程定位同步模块确定外侧图像采集模块的空间位置，再结合两根钢轨的外侧图像对初始轨距和初始轨底坡进行修正，获得修正后轨距和修正后轨底坡。2.根据权利要求1所述的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，所述里程定位同步模块采用车载轴头光电编码器对空间位置进行初步定位；再结合隧道内的里程标和通过地铁列控地面系统应答器获得的检测车位置，对初步定位结果进行动态修正，实现对空间位置的最终定位。3.根据权利要求2所述的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，里程定位同步模块在启动的同时向工控机发送触发信号，工控机根据触发信号控制内侧结构光源、内侧图像采集模块、外侧结构光源和外侧图像采集模块同步启动。4.根据权利要求3所述的基于光截法的地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，内侧结构光源和外侧结构光源的组成结构相同；内侧结构光源包括LD激光器和柱透镜；LD激光器根据工控机的触发信号开始发射光束，所述光束通过柱透镜整形为扇型面照射在钢轨的上表面和内侧表面；LD激光器根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德凯，
申请(专利权)人：哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：