一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法技术方案

本发明专利技术的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法，涉及一种地铁轨道用测量系统和方法，目的是为了克服现有设备只能对钢轨内部检测进而测量数据出现巨大偏差的问题，其中系统，包括：里程定位同步模块，用于对工程车进行定位；工控机，用于生成投光开启信号和图像采集开启信号，以及生成投光结束信号和图像采集结束信号；3D光源模块，用于开始投射光源或结束投射光源；3D图像采集模块，用于连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；数据采集与分析模块，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种地铁轨道用测量系统和方法。

技术介绍

[0002]我国地铁建设正处在建设和运营的高峰时段，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。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。在世界上许多人口密集的大城市，包括中国的北京、上海、广州等一线城市，城市轨道交通在人们出行方式中都扮演着重要角色。但是，在城市轨道交通给人们带来便利的同时也影响了车辆、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，哈尔滨、长春等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。
[0003]目前国内外轨道几何的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，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，测量数据出现巨大偏差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有设备只能对钢轨内部检测进而测量数据出现巨大偏差的问题，提供了一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法。
[0005]本专利技术提供一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，包括：
[0006]里程定位同步模块，用于对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，生成第一触发信号，并发送至工控机；以及在工程车驶离检测区域时，生成第二触发信号，并发送至工控机；
[0007]工控机，用于在接收第一触发信号后，生成投光开启信号和图像采集开启信号分别发送至3D光源模块和3D图像采集模块；以及在接收第二触发信号后，生成投光结束信号和图像采集结束信号分别发送至3D光源模块和3D图像采集模块；
[0008]3D光源模块，用于在接收到投光开启信号后，开始投射光源；以及在接收到投光结束信号后，结束投射光源；
[0009]3D图像采集模块，用于在接收到图像采集开启信号后，连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，并将钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息发送通过工控机发送至数据采集与分析模块；以及在接收到图像采集结束信号后，停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；
[0010]数据采集与分析模块，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
[0011]其中，里程定位同步模块包括射频标签阅读器、轴头光电编码器和定位控制模块；
[0012]射频标签阅读器，用于在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息，并发送至定位控制模块；
[0013]轴头光电编码器，用于在工程车行驶过程中测量工程车位移量，并发送至定位控制模块；
[0014]定位控制模块，用于接收里程信息和工程车位移量，并通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
[0015]其中，数据采集与分析模块包括间距计算模块；
[0016]间距计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
[0017]其中，数据采集与分析模块包括轨底坡计算模块；
[0018]轨底坡计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
[0019]其中，还包括比较报警模块；
[0020]数据采集与分析模块，用于将轨距值和轨底坡值通过工控机发送至比较告警模块；
[0021]比较报警模块，用于将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
[0022]本专利技术还提供一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，具体步骤如下：
[0023]步骤一、对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，开始投射光源并连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；在工程车驶离检测区域时，结束投射光源并停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；
[0024]步骤二、根据钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
[0025]其中，步骤一中，对工程车进行定位具体方法如下：
[0026]步骤一、在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息；
[0027]步骤二、在工程车行驶过程中测量工程车位移量；
[0028]步骤三、通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
[0029]其中，步骤二中，计算得到轨距值的具体方法如下：
[0030]根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
[0031]其中，步骤二中，计算得到轨底坡值的具体方法如下：：
[0032]根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
[0033]其中，还包括：
[0034]步骤三、将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
[0035]本专利技术的有益效果是：
[0036]1、本专利技术的3D图像采集模块采集到钢轨的空间位置3D信息。
[0037]2、检测地铁钢轨两侧的钢轨断面，应用轨内的数据进行计算钢轨的轨距和轨底坡；当钢轨内部被设备遮挡或钢轨内部严重磨耗时，测量数据出现巨大偏差，应用轨外的钢轨断面数据对轨距和轨底坡进一步修正。
[0038]3、通过车载轴头光电编码器对对工程车行驶的隧道纵向里程初步定位，然后通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取车辆的位置信息，对隧道纵向里程进行动态修正，减少和消除编码器累计误差，能够实现隧道纵向里程厘米级定位。将里程定位模块同步获取的数据与数据采集与分析模块获取的数据进行结合，建立了精准的融合定位的数字模型，解决了动态检测中历史病害数据精准匹配问题，使其数据具有可追溯性。
[0039]4、该系统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，自动记录对应里程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，包括：里程定位同步模块(1)，用于对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，生成第一触发信号，并发送至工控机(2)；以及在工程车驶离检测区域时，生成第二触发信号，并发送至工控机(2)；工控机(2)，用于在接收第一触发信号后，生成投光开启信号和图像采集开启信号分别发送至3D光源模块(3)和3D图像采集模块；以及在接收第二触发信号后，生成投光结束信号和图像采集结束信号分别发送至3D光源模块(3)和3D图像采集模块；3D光源模块(3)，用于在接收到投光开启信号后，开始投射光源；以及在接收到投光结束信号后，结束投射光源；3D图像采集模块(4)，用于在接收到图像采集开启信号后，连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，并将钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息发送通过所述工控机(2)发送至数据采集与分析模块(5)；以及在接收到图像采集结束信号后，停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；数据采集与分析模块(5)，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。2.根据权利要求1所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，里程定位同步模块(1)包括射频标签阅读器、轴头光电编码器和定位控制模块；射频标签阅读器，用于在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息，并发送至定位控制模块；轴头光电编码器，用于在工程车行驶过程中测量工程车位移量，并发送至定位控制模块；定位控制模块，用于接收里程信息和工程车位移量，并通过两个相邻的里程信息对所述两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。3.根据权利要求2所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，数据采集与分析模块(5)包括间距计算模块；间距计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；所述两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。4.根据权利要求2所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，数据采集与分析模块(5)包括轨底坡计算模块；轨底坡计算模块，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德凯，秦昌，马凌宇，
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：