正线钢轨磨耗检测方法及设备技术

本发明专利技术提供一种正线钢轨磨耗检测方法及设备，该方法包括数据预处理步骤、廓形匹配步骤以及磨耗计算步骤。其中，采用线激光传感器来采集钢轨的轮廓数据，能够获取高精度的三维轮廓信息。在廓形匹配步骤中以钢轨非作用边的下颚部位作为基准来进行目标廓形线和标准廓形线的匹配，由于非作用边的下颚部位不与列车车轮接触、不会受到磨损，并且也不易受到外部影响，因此以该下颚部位作为检测基准，能够提高廓形线匹配的精度，从而提高磨耗检测的精度。又由于该下颚部位具有一个易于识别的角部，且与之邻接的非作用边具有相对平直的边部，因此该下颚部位易于识别定位，以其作为检测基准，可有效减少算法的复杂度以及计算量，从而提高磨耗检测的效率。从而提高磨耗检测的效率。从而提高磨耗检测的效率。

【技术实现步骤摘要】
正线钢轨磨耗检测方法及设备


[0001]本专利技术属于轨道廓形检测
，具体涉及一种正线钢轨磨耗检测方法及设备。

技术介绍

[0002]随着轨道的快速发展，重载列车和高速列车在轨道运输中得到了越来越多的应用，而这两种列车的存在使得钢轨受到的磨损、形变增大。钢轨的磨损形变影响列车上乘客的体验，在磨损严重时影响行车安全，因此，为避免上述问题，需要定期对钢轨的磨损程度进行检测。而随着技术发展，对钢轨检测的精度要求也越来越高。
[0003]钢轨的磨耗检测主要包括对钢轨踏面的垂磨量、作用边的侧磨量、作用边的肥边进行检测。传统检测方法为人工手持检测器械进行检测，效率很低，为此，出现了一些自动化检测设备及方法，例如采用一种载置有激光器的小型轨道检测车，在沿钢轨移动的过程中对钢轨进行扫描，获取钢轨的轮廓数据，后续将获取的钢轨轮廓数据与预设的标准数据进行比对，计算磨耗量。这样的方法提高了检测效率，但仍有一些不足：其一，这样的方法中，通常采用轨腰部位作为基准来进行轮廓的匹配及对比，然而，轨腰部位存在一定的加工误差，并且在钢轨长期使用过程中，轨腰部位会有变形、脏污、被杂物等遮挡的情况，而影响检测精度。其二，轨腰部位的廓形呈弧形，匹配算法相对较为复杂，例如一些检测方法中，为提高精度采用拟合特征圆的算法，算法较为复杂，计算量较大。
[0004]因此，为提高钢轨磨耗的检测精度及效率，有必要对现有的磨耗检测方法进行进一步改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够提高磨耗检测精度且计算量更小、检测效率更高的正线钢轨的磨耗检测方法及设备，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于，包括：数据预处理步骤：对线激光传感器采集的正线钢轨的待检测位置的轮廓数据进行预处理，得到目标廓形线；廓形匹配步骤：以所述目标廓形线的下颚部分和预定的标准廓形线的所述下颚部分作为基准，将所述目标廓形线和所述标准廓形线进行匹配，其中，所述下颚部分对应于钢轨的非作用边的下颚部位；磨耗计算步骤：将匹配后的所述目标廓形线和所述标准廓形线进行对比，并计算所述目标廓形线相对于所述标准廓形线的偏差量，作为所述待检测位置的磨耗量。
[0007]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述廓形匹配步骤包括：特征识别子步骤：基于预定的廓形匹配模板，在所述目标廓形线中识别出所述下颚部分；仿射变换子步骤：对所述目标廓形线进行仿射变换，使所述目标廓形线的所述下颚部分与所述标准廓形线的所述下颚部分对准重叠。
[0008]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述下
颚部分具有第一边部、第二边部、以及位于所述第一边部和所述第二边部相交位置处的角部，所述廓形匹配模板包括所述第一边部的形状、所述第二边部的形状、以及所述第一边部和所述第二边部之间的夹角的角度，所述仿射变换子步骤中，将所述目标廓形线进行平移，使其所述下颚部分的所述角部与所述标准廓形线的所述下颚部分的所述角部重叠，计算此时所述目标廓形线的所述第一边部与所述标准廓形线的所述第一边部之间的夹角，并基于该夹角对所述目标廓形线进行旋转。
[0009]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述磨耗计算步骤包括：垂磨值计算子步骤：计算所述标准廓形线的踏面部分上预定的第一点位到所述目标廓形线的踏面部分的竖直距离，作为所述待检测位置的垂磨值；侧磨值计算子步骤：计算所述标准廓形线的作用边部分上预定的第二点位到所述目标廓形线的作用边部分的水平距离，作为所述待检测位置的侧磨值。
[0010]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述垂磨值计算子步骤中，从所述第一点位处，设置沿竖直方向延伸的第一辅助线，所述第一辅助线分别与所述标准廓形线的所述踏面部分以及所述目标廓形线的所述踏面部分相交，计算两个交点之间的距离，作为所述垂磨值，所述侧磨值计算子步骤中，从所述第二点位处，设置沿水平方向延伸的第二辅助线，所述第二辅助线分别与所述标准廓形线的所述作用边部分以及所述目标廓形线的所述作用边部分相交，计算两个交点之间的距离，作为所述侧磨值。
[0011]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述垂磨值计算子步骤中，所述第一点位设置在所述标准廓形线的所述踏面部分的1/3处，且靠近所述标准廓形线的所述作用边部分，所述侧磨值计算子步骤中，所述第二点位设置在距离所述标准廓形线的所述踏面部分的最高点16mm处。
[0012]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述磨耗计算步骤还包括：总磨耗计算子步骤：基于以下公式计算所述待检测位置的总磨耗值：总磨耗值＝垂磨值+1/2侧磨值；肥边值计算子步骤：计算所述标准廓形线的所述作用边部分上的各个点位到所述目标廓形线的所述作用边部分的水平距离，并将其中的最大值作为所述待检测位置的肥边值。
[0013]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述线激光传感器至少包括第一线激光传感器、第三线激光传感器，均朝向所述正线钢轨且其投射的线激光平面均与所述正线钢轨的同一个横断面共面，所述第一线激光传感器位于所述正线钢轨的非作用侧的外侧，所述第三线激光传感器位于所述正线钢轨的上方，所述轮廓数据包括第一轮廓和第三轮廓，分别与所述第一线激光传感器、所述第三线激光传感器相对应，所述数据预处理步骤包括：滤波子步骤：分别对所述第一轮廓、所述第三轮廓进行滤波，去除一定的杂波；廓形分析子步骤：根据预定的轮廓分析算法，分别识别出所述第一轮廓中的第一踏面部分、所述第三轮廓中的第三踏面部分，廓形拼接子步骤：根据预定的轮廓拼接算法，基于所述第一踏面部分和所述第三踏面部分，将所述第一轮廓和所述第三轮廓进行拼接，得到目标轮廓；格式转换子步骤：根据预定的格式转换算法，将所述目标轮廓转换为目标廓形图像，所述目标廓形图像包含有所述目标廓形线。
[0014]本专利技术提供的正线钢轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述目
标轮廓具有间隙，所述预处理步骤还包括：廓形完善子步骤：根据预定的轮廓完善算法，去除所述目标轮廓中的杂边，并将所述目标轮廓的间隙封闭，所述廓形完善子步骤设置在所述格式转换子步骤之前。
[0015]本专利技术提供了一种正线钢轨磨耗检测设备，其特征在于，包括：数据预处理模块，用于对线激光传感器采集的所述正线钢轨的待检测位置的轮廓数据进行预处理，得到目标廓形线；匹配调整模块，用于以所述目标廓形线和预定的标准廓形线中的下颚部分作为基准，将所述目标廓形线和所述标准廓形线进行匹配，其中，所述下颚部分对应于钢轨的非作用边的下颚部位；以及磨耗计算模块，用于将匹配后的所述目标廓形线和所述标准廓形线进行对比，并计算所述目标廓形线相对于所述标准廓形线的偏差量，作为所述正线钢轨的所述待检测位置的磨耗量。
[0016]专利技术作用与效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于，包括：数据预处理步骤：对线激光传感器采集的正线钢轨的待检测位置的轮廓数据进行预处理，得到目标廓形线；廓形匹配步骤：以所述目标廓形线的下颚部分和预定的标准廓形线的所述下颚部分作为基准，将所述目标廓形线和所述标准廓形线进行匹配，其中，所述下颚部分对应于钢轨的非作用边的下颚部位；磨耗计算步骤：将匹配后的所述目标廓形线和所述标准廓形线进行对比，并计算所述目标廓形线相对于所述标准廓形线的偏差量，作为所述待检测位置的磨耗量。2.根据权利要求1所述的正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于：其中，所述廓形匹配步骤包括：特征识别子步骤：基于预定的廓形匹配模板，在所述目标廓形线中识别出所述下颚部分；仿射变换子步骤：对所述目标廓形线进行仿射变换，使所述目标廓形线的所述下颚部分与所述标准廓形线的所述下颚部分对准重叠。3.根据权利要求2所述的正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于：其中，所述下颚部分具有第一边部、第二边部、以及位于所述第一边部和所述第二边部相交位置处的角部，所述廓形匹配模板包括所述第一边部的形状、所述第二边部的形状、以及所述第一边部和所述第二边部之间的夹角的角度，所述仿射变换子步骤中，将所述目标廓形线进行平移，使其所述下颚部分的所述角部与所述标准廓形线的所述下颚部分的所述角部重叠，计算此时所述目标廓形线的所述第一边部与所述标准廓形线的所述第一边部之间的夹角，并基于该夹角对所述目标廓形线进行旋转。4.根据权利要求1所述的正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于：其中，所述磨耗计算步骤包括：垂磨值计算子步骤：计算所述标准廓形线的踏面部分上预定的第一点位到所述目标廓形线的踏面部分的竖直距离，作为所述待检测位置的垂磨值；侧磨值计算子步骤：计算所述标准廓形线的作用边部分上预定的第二点位到所述目标廓形线的作用边部分的水平距离，作为所述待检测位置的侧磨值。5.根据权利要求4所述的正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于：其中，所述垂磨值计算子步骤中，从所述第一点位处，设置沿竖直方向延伸的第一辅助线，所述第一辅助线分别与所述标准廓形线的所述踏面部分以及所述目标廓形线的所述踏面部分相交，计算两个交点之间的距离，作为所述垂磨值，所述侧磨值计算子步骤中，从所述第二点位处，设置沿水平方向延伸的第二辅助线，所述第二辅助线分别与所述标准廓形线的所述作用边部分以及所述目标廓形线的所述作用边部分相交，计算两个交点之间的距离，作为所述侧磨值。6.根据权利要求5所述的正线钢轨磨耗检测方法，其特征在于：其中，所述垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永奎，张长领，王玉林，焦兵兵，项昶斌，胡志强，王华，王海涛，王新菊，
申请(专利权)人：中原利达铁路轨道技术发展有限公司浙江天台和致祥投资有限公司，
类型：发明
国别省市：