轨道局部沉降识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轨道局部沉降识别方法及装置，其中该方法包括：获取测量载体三维姿态数据；以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据为轨道角位移变化数据；根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数；根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域；在识别出的轨道局部沉降区域范围内，利用轨道几何参数中的坡度角计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。本发明专利技术可以提高轨道局部沉降识别的精度，实现对轨道局部沉降的动态监测。降的动态监测。降的动态监测。

【技术实现步骤摘要】
轨道局部沉降识别方法及装置


[0001]本专利技术涉及铁路轨道几何测量
，尤其涉及轨道局部沉降识别方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]目前，铁路普遍面临基础沉降问题，基础沉降必然导致轨道变形，尤其局部沉降会给行车带来安全隐患。现有静态沉降监测方法很难在实际应用中高效实施。实现轨面局部沉降变形的高效检测，对研究线路全线沉降变形的发展激励和特性有重要意义。而在综合检测列车上实现路基沉降动态监测，是研究基于车载检测数据的基础工程沉降变形评估体系的前提。亟需，一种高精度的轨道局部沉降识别方法解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种轨道局部沉降识别方法，用以提高轨道局部沉降识别的精度，实现对轨道局部沉降的动态监测，该方法包括：
[0005]获取测量载体三维姿态数据；
[0006]以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；
[0007]根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据为轨道角位移变化数据；
[0008]根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数；
[0009]根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域；
[0010]在识别出的轨道局部沉降区域范围内，利用轨道几何参数中的坡度角计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。
[0011]本专利技术实施例还提供一种轨道局部沉降识别装置，用以提高轨道局部沉降识别的精度，实现对轨道局部沉降的动态监测，该装置包括：
[0012]三维姿态数据获取模块，用于获取测量载体三维姿态数据；
[0013]相对三维姿态数据获取模块，用于以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；
[0014]轨道短弦矢距数据确定模块，用于根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据为轨道角位移变化数据；
[0015]轨道几何参数确定模块，用于根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数；
[0016]轨道局部沉降区域识别模块，用于根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域；
[0017]相对高程变化计算模块，用于在识别出的轨道局部沉降区域范围内，利用轨道几何参数中的坡度角计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。
[0018]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并
可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述轨道局部沉降识别方法。
[0019]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述轨道局部沉降识别方法。
[0020]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述轨道局部沉降识别方法。
[0021]本专利技术实施例中，通过获取测量载体三维姿态数据，以及测量载体与轨道的相对三维姿态数据；获取轨道短弦矢距数据，并根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数，并根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域，利用轨道几何参数中的坡度角来计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。从而提高轨道局部沉降识别的精度，实现对轨道局部沉降的动态监测。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0023]图1为本专利技术实施例中轨道局部沉降识别方法的流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例中轨道局部沉降系统的结构图；
[0025]图3为本专利技术实施例中获取测量载体三维姿态数据的示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例中实施融合滤波后的结果图；
[0027]图5为本专利技术实施例中设计高程值的结果图；
[0028]图6为本专利技术实施例中截止波长高低不平顺重复性对比图；
[0029]图7为本专利技术实施例中多次测量同一区段相对高程变化重复性对比图；
[0030]图8为本专利技术实施例中轨道局部沉降识别装置的示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例中具体的轨道局部沉降识别装置的示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0033]图1为本专利技术实施例中轨道局部沉降识别方法的流程图，该方法包括：
[0034]步骤101，获取测量载体三维姿态数据；
[0035]步骤102，以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；
[0036]步骤103，根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据为轨道角位移变化数据；
[0037]步骤104，根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数；
[0038]步骤105，根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域；
[0039]步骤106，在识别出的轨道局部沉降区域范围内，利用轨道几何参数中的坡度角计
算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。
[0040]下面具体说明每一步骤。
[0041]在步骤101中，获取测量载体三维姿态数据。
[0042]如图2所示，具体实施例中测量载体包括IMU、里程计、视觉测距单元和检测梁。其中视觉测距单元包括CCD高速工业相机和激光器，测量轨平面相对于相机光心的位移值；里程计安装于车轮上，为系统提供速度和里程信息；IMU和视觉测距单元均安装在检测梁上，检测梁通过吊臂悬挂于转向架的前后2侧；检测梁与转向架未设计减震结构，可认为是刚性连接。图中由构架和检测梁构成的机械平台为系统的测量载体。
[0043]数据采集单元根据里程计输出距离值，以固定空间间隔对IMU、视觉测距单元进行触发采样，以实现多传感器数据的同步采集。数据处理单元用来在线或离线分析原始测量值，以获得轨道空间几何参数。系统通过累计编码器脉冲数计算实时里程，里程定位系统使用传统的GNSS模块和应答器确定行驶里程，对实时里程进行修正
[0044]如图3所示，具体实施例中，获取测量载体三维姿态数据的过程包括：
[0045](1)初始对准：在列车静止状态下采集IMU数据，用传统的自对准方法确定IMU的初始姿态角。
[0046](2)数据预处理：对IMU模块输出的角速度和加速度进行线性插值，将时间序列的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道局部沉降识别方法，其特征在于，包括：获取测量载体三维姿态数据；以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据为轨道角位移变化数据；根据轨道短弦矢距数据，确定轨道几何参数；根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域；在识别出的轨道局部沉降区域范围内，利用轨道几何参数中的坡度角计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨道几何参数包括空间曲线、弦测值、矢距差值和坡度角。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对轨道短弦矢距数据进行融合滤波处理。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对轨道短弦矢距数据进行融合滤波处理，包括：根据加速度测量法获得第一短弦矢距数据，所述加速度测量法通过加速度计传感器和视觉测距单元获得第一短弦矢距数据；根据角速度测量法获得的第二短弦矢距数据，所述角速度测量法根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，获得第二短弦矢距数据；对第一短弦矢距数据与第二短弦矢距数据进行融合滤波处理，得到融合滤波处理后的轨道短弦矢距数据。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对第一短弦矢距数据与第二短弦矢距数据进行融合滤波处理，包括：将第一短弦矢距数据经过高通滤波器，第二短弦矢距数据经过带通滤波器，分别获得滤波后的第一短弦矢距数据和第二短弦矢距数据；对滤波后的第一短弦矢距数据和第二短弦矢距数据进行融合处理。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据轨道几何参数，识别出轨道局部沉降区域，包括：获取实测坡度角和实际里程值；获取坡度台账中记录的设计坡度角和设计里程值，获得轨道设计高程；根据设计坡度角和实际坡度角的相关性，对设计里程值与实际里程值进行匹配，根据匹配结果对应剔除空间曲线中的设计曲线；根据剔除后的空间曲线、弦测值和矢距差值，识别轨道局部沉降区域。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用坡度角计算沉降区域范围内的相对高程变化和对应的最大沉降值，包括：获取坡度台账中记录的设计高程值，以及实际高程值；将实际高程值与设计高程值相减，获得相对高程变化；对相对高程变化进行平差处理，得到最大沉降值。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用坡度角计算沉降区域范围内的相对高程
变化和对应的最大沉降值，包括：按照以下公式计算设计高程值：h
design
＝∑ψΔx；其中，Δx为空间采样间隔，ψ为测量载体俯仰角，测量载体的俯仰角近似为轨道的坡度角，h
design
为设计高程值，；按照以下公式计算实际高程值：h
k
＝h
k
‑1‑
Δxsinψ；其中，h
k
、h
k
‑1分别为第k、k
‑
1个采样时刻的实际高程值，Δx为空间采样间隔，ψ为测量载体俯仰角，测量载体的俯仰角近似为轨道的坡度角；按照以下公式计算高程偏差Δh
k
＝h
k
‑
h
design
；其中，Δh
k
为第k个采样时刻的高程偏差。9.一种轨道局部沉降识别装置，其特征在于，包括：三维姿态数据获取模块，用于获取测量载体三维姿态数据；相对三维姿态数据获取模块，用于以地面为参考系，获得测量载体与轨道的相对三维姿态数据；轨道短弦矢距数据确定模块，用于根据测量载体三维姿态数据和相对三维姿态数据，确定轨道短弦矢距数据，所述轨道短弦矢距数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕明，刘秀波，张子亮，王昊，赵延峰，魏世斌，李颖，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京铁科英迈技术有限公司，
类型：发明
国别省市：