地铁限界检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种地铁限界检测系统及其检测方法，属于城市轨道交通限界检测领域，包括数据处理分析系统，以及分别与数据处理分析系统相连的图像采集系统10、振动补偿系统和定位系统，该系统在各个路段的测量都能提高准确度和精度，减小系统误差，对误差的控制好，同时能节省人力资源和物质资源，提高效率，适用于高速、实时检测需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市轨道交通限界检测领域，特别是涉及城市轨道交通地铁限界检测领域。
技术介绍
随着社会进步、城市规模不断扩大、人口密度迅速增加，城市交通拥堵的情况日益严重。地铁因其具有运量大、能耗低、准时性好、快速安全、交通效率高等优点，成为城市轨道交通发展的重要方向之一，是解决大城市交通拥挤的有效和长远的途径。近年来，我国城市地铁和轻轨交通有了蓬勃的发展。全国超过100万人口的48个城市中，目前已有超过30个城市正在开展轨道交通前期工作或建设工作，规划建设线路55条，总长1700km。截止2011年底，地铁运营里程累积达到3570公里。随着城市的快速发展，其对地铁的依赖程度大大提高，因此，保障地铁高效、安全运行，被提到更加突出的位置。地铁列车沿着固定轨道高速运行，需要在特定的空间中运行，这个特定空间的尺寸就是地铁的限界。大量的工程实践指出，地铁工程建设、竣工验收以及日常运行维护等环节都需要地铁限界这个重要指标。国内隧道限界检测技术起步较晚，检测手段主要局限于静态检测。目前，车载式限界检测方式有两种断面检测法和激光雷达检测法。断面检测法根据设备限界的尺寸和不同的端面半径，制作一个可伸缩式的和标准限界大小相同的触点式框架，固定在平板车上，当触点碰到障碍物时既能发出信号又能自由避让，以此作为检测车，用内燃机车牵引，对全线路逐段进行检测。断面检测法缺点在于在检测过程中要求检测车的运行速度很低，无法检测出在高速运行状态下的列车振动偏移量的影响，而且当列车运行在曲线地段时，由于其内外侧的几何偏移是自动连续增大的，而触点式框架却无法自动连续的增大，这大大降低了检测时的准确度和精度。当发生超限情况时，需要立即停车倒车并反复多次，人工标记超限量，这种检测显然耗费了过多的人力资源和物质资源，并且效率低下，对误差的控制能力也不好。激光雷达检测法激光雷达扫描系统采集隧道断面物体距离信息，并通过串行端口传送信息给计算机进行处理，最后在检测主机上显示标准限界和扫描断面图像，经过数据对比判定侵限故障。激光雷达检测法缺点在于首先，激光雷达本身存在系统误差在15mm左右，无法达到精确测量的要求；其次，激光雷达激光扫描光束存在扫描角度间隔，容易造成漏检；最后激光雷达采用的是多脉冲回波测距原理，扫描频率一般在50HZ左右，并不适宜高速、实时检测需求。针对目前各种限界检测方式中存在的局限性，研究隧道限界动态高速检测原理，研制地铁限界车载高速动态检测系统，定期对地铁限界进行检测，是保证列车安全运行的重要手段。本项目通过研究高速、动态限界检测原理，通过车载限界检测设备，实时、动态测量隧道限界并对侵入限界的物体进行高精度故障判定和提供侵限故障详细定位信息，为日常隧道维护和排除隧道内的侵限故障提供真实准确的数据参考，对保证地铁车辆在隧道内安全运行具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种城市轨道交通，该系统及其检测方法在各个路段的测量都能提高准确度和精度，减小系统检测误差，对误差的控制好，同时能节省人力资源和物质资源，提高效率，适用于高速、实时检测需求。本专利技术采用的技术方案如下地铁限界检测系统，包括数据处理分析系统，其特征在于 还包括分别与数据处理分析系统相连的图像采集系统10、振动补偿系统和定位系统；所述图像采集系统10包括至少2组面阵相机； 所述数据处理分析系统包括计算机和打印机； 所述振动补偿系统包括至少2组面阵相机； 所述定位系统包括分别与数据处理分析系统相连的速度传感器和电子标签射频仪。作为优选，所述图像采集系统10包括6组面阵相机。 作为优选，所述6组面阵相机安装在车头前端中心位置，且该6组面阵相机所成平面与地相垂直，第一组面阵相机I与第六组面阵相机6位于最下端位置，成110度夹角，其余相邻面阵相机之间成50度夹角。作为优选，所述振动补偿系统包括2组面阵相机。作为优选，所述每组面阵相机包括I个面阵相机和I个激光光源； 所述面阵相机为高速面阵CCD相机。地铁限界检测系统的检测方法为 a、所述图像采集系统10提取隧道断面上激光照射位置的水平坐标和垂直坐标的位置信息山、所述振动补偿系统将车载动态检测数据归算至静态；c、所述定位系统中速度传感器向数据处理系统提供当前列车行驶速度和公里标，电子标签射频仪修正速度传感器测量的公里标定位的定位误差；d、所述数据分析处理系统综合上述a、b、c中的检测数据形成基于基准坐标系地铁限界检测的最终数据。作为优选，上述地铁限界检测系统的检测方法中，其中所述a的具体方法步骤为所述图像采集系统10中的每组面阵相机只负责其视角范围内地铁隧道轮廓检测；对图像采集系统10所有相机拍摄的隧道断面轮廓图像进行拼接之后形成全方位隧道断面轮廓；所述图像采集系统10提取隧道断面上激光照射位置的水平和垂直坐标的位置信息。作为优选，上述地铁限界检测系统的检测方法中，其中所述b的具体方法步骤为所述振动补偿系统中的每组面阵相机分别拍摄相邻的钢轨，通过对钢轨轮廓图像进行数字图像处理以及数字图像特征点提取，实现对车体行进过程中产生的振动偏移量进行实时计算；所述振动补偿将车载动态检测数据归算至基准坐标系。作为优选，上述地铁限界检测系统的检测方法中，其中所述d的具体方法步骤为 步骤一、所述数据分析处理系统接收所述a、b、c中的检测数据图像； 步骤二、所述数据分析处理系统根据每帧图像数据中的脉冲个数将图像采集系统10和振动补偿系统的数据进行数据对齐； 步骤三、所述数据分析处理系统将车振动偏移数据通过坐标转换方式用以补偿图像采集系统10得到的隧道断面检测数据； 步骤四、所述数据分析处理系统综合检测数据形成地铁限界检测的最终数据。作为优选，上述地铁限界检测系统的检测方法中，所述d的具体方法步骤还包括所述数据分析处理系统对图像处理、车体振动偏移、速度定位进行检测线路、行驶方向和开始区段的初始化设置；所述数据分析处理系统对检测方式进行初始化设置；所述数据分析处理系统实现曲线回放、单线比较分析或综合比较分析的多种报表、曲线打印、曲线存储、报表打印、报表储存或侵限故障红色警示；所述数据分析处理系统针对不同的线路信息调用不同的标准设备限界轮廓数据库信息。作为优选，上述地铁限界检测系统的检测方法中，所述步骤一中对图像进行处理的方法步骤为(I)、对图像进行灰度修正，包括对图像灰度的线性变换、灰度拉伸和直方图均衡化的修正；(2)、对图像采用线性滤波器领域平均去噪或采用非线性滤波器中值过滤去噪。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是 1、采用高速面阵相机，无论对直线路段还是曲线路段都能进行实时高质量检测，采样频率更高，实时性更强，同时数据精度更高； 2、采用振动补偿系统，利用数字图像特征点提取技术对运行过程的机车产生的振动偏移进行计算，检测数据更精确，准确性更高； 3、定位系统采用速度传感器进行定位并利用电子标签射频仪对定位误差进行修正，进一步提高检测数据的精确性和准确性。4、图像采集系统采用6组互成一定夹角的面阵相机安装在车头前端中心位置，能达到全方位隧道断面轮廓扫描检测的目的。附图说明图I为本专利技术的结构原理框图。图2为本专利技术其中一具体实施例的图像采集系统安装图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
地铁限界检测系统，包括数据处理分析系统，其特征在于：还包括分别与数据处理分析系统相连的图像采集系统（10）、振动补偿系统和定位系统；所述图像采集系统（10）包括至少2组面阵相机；所述数据处理分析系统包括计算机和打印机；所述振动补偿系统包括至少2组面阵相机；所述定位系统包括分别与数据处理分析系统相连的速度传感器和电子标签射频仪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于龙，杜奎生，郑锐，占栋，杜超，蒲继华，冷强兵，
申请(专利权)人：成都唐源电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：