專利名稱：一種高鐵軌道軌距檢測裝置和檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高鐵軌道檢測技術，涉及對鐵路軌道軌距連續(xù)檢測裝置和方法的改進。
背景技術：
軌距是指同一橫截面左、右股鋼軌工作面下16mm處軌距點之間的距離。常用的測量軌距方法主要有接觸式測量和無接觸式測量兩大中類。接觸式軌距測量方法是利用線位移傳感器實現(xiàn)對軌距的測量，檢測過程中通過機械結構保證傳感器與待測軌道軌距點時刻接觸，這種測量方法雖然低速下測量結果比較準確，但是測量效率低。另外，由于測量過程中傳感器需要與軌道接觸，當需要提高檢測速度時，容易造成傳感器的磨損，導致測量精度下降。還有可能對鋼軌造成損害，產生安全隱患。非接觸式軌距測量方法是利用攝像機構對軌距內側斷面連續(xù)攝像，通過圖像重構的方法重現(xiàn)軌道內側面曲線，計算出軌距值。這種測量方法測量精度高，且不受檢測速度影響，但是這種方法易受光線干擾，對使用環(huán)境要求苛刻，使用范圍收到限制。另外，其結構復雜，成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種測量效率高、能避免對傳感器和鋼軌造成磨損、應用范圍廣、成本低的鐵路軌道軌距檢測裝置和方法，以滿足高鐵對鐵路軌道軌距高效率、低成本連續(xù)檢測的需要。本發(fā)明的技術方案是一種高鐵軌道軌距檢測裝置，包括一個帶有檢測平臺的軌道檢測車，在檢測平臺的上表面安裝有數(shù)據處理系統(tǒng)，該數(shù)據處理系統(tǒng)包括計算機、測距器數(shù)據采集卡和電源，其特征在于(1)在檢測平臺下表面固定有一個截面為矩形的、中空的檢測梁，檢測梁的諧振頻率不小于70Hz ；在檢測梁的內部固定有兩個激光測距器和慣性測量組件，它們是第一激光測距器、第二激光測距器和慣性測量組件，所述的第一激光測距器和第二激光測距器是能夠適應lOOOOlux光照強度的激光測距器，在檢測梁的下表面與第一激光測距器和第二激光測距器對應的位置各有一個通光孔，第一激光測距器和第二激光測距器發(fā)射的激光束穿過上述通光孔后分別照射到左、右軌道的軌距點上；慣性測量組件的垂直軸線位于軌道檢測車輪軸的軸向垂直平分面內并垂直于水平面；(2)在數(shù)據處理系統(tǒng)中還有兩個測距器控制盒，它們是第一激光測距器控制盒和第二激光測距器控制盒，第一激光測距器的輸出端與第一激光測距器控制盒的輸入端連接，第一激光測距器控制盒的輸出端與測距器數(shù)據采集卡的相應輸入端連接，第二激光測距器的輸出端與第二激光測距器控制盒的輸入端連接；第二激光測距器控制盒的輸出端與測距器數(shù)據采集卡的相應輸入端連接，測距器數(shù)據采集卡通過USB通訊線與計算機連接；(3)慣性測量組件通過RS422串口通訊線與計算機的第一串口 coml連接。使用如上面所述的高鐵軌道軌距檢測裝置檢測鐵路軌道軌距的方法，其特征在于，檢測的步驟如下1、激光測距器標定1. 1、基本機械尺寸測量測量第一激光測距器在檢測梁靜止狀態(tài)下的照射角度， 記為α ??；測量第二激光測距器在檢測梁靜止狀態(tài)下的照射角度，記為α 2 ； α工和α 2是激光測距器發(fā)射的光束軸線與水平面的夾角；1. 2、激光測距器數(shù)據采集檢測裝置上電后，第一激光測距器和第二激光測距器開始工作，第一激光測距器和第二激光測距器分別受測距器控制盒和測距器控制盒控制， 每m秒采樣一次，測距器數(shù)據采集卡向計算機發(fā)送一個采樣數(shù)據包，每個采樣數(shù)據包有個采樣數(shù)據，計算機將第一激光測距器測量的采樣數(shù)據記為成,將第二激光測距器測量的采樣數(shù)據記為式,并保存，m取值范圍為0. 001秒 0. 01秒；1. 3、激光測距器標定在軌距為^的軌道上，保持檢測平臺和檢測梁靜止ml秒，ml 取值范圍為100秒至200秒，在ml秒內的采樣個數(shù)為n，η = ml/m取整數(shù)；根據下式計算出第一激光測距器在ml秒內的采樣數(shù)據平均值d1(l和第二激光測距器在ml秒內的采樣數(shù)據平均值d2(l
權利要求
1.一種高鐵軌道軌距檢測裝置，包括一個帶有檢測平臺[8]的軌道檢測車，在檢測平臺[8]的上表面安裝有數(shù)據處理系統(tǒng)，該數(shù)據處理系統(tǒng)包括計算機[1]、測距器數(shù)據采集卡 [2]和電源，其特征在于(1)在檢測平臺[8]下表面固定有一個截面為矩形的、中空的檢測梁[9]，檢測梁[9] 的諧振頻率不小于70Hz ；在檢測梁[9]的內部固定有兩個激光測距器和慣性測量組件，它們是第一激光測距器[5]、第二激光測距器[6]和慣性測量組件[7]，所述的第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]是能夠適應lOOOOlux光照強度的激光測距器，在檢測梁[9] 的下表面與第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]對應的位置各有一個通光孔，第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]發(fā)射的激光束穿過上述通光孔后分別照射到左、右軌道的軌距點上；慣性測量組件[7]的垂直軸線位于軌道檢測車輪軸的軸向垂直平分面內并垂直于水平面；(2)在數(shù)據處理系統(tǒng)中還有兩個測距器控制盒，它們是第一激光測距器控制盒[3]和第二激光測距器控制盒W]，第一激光測距器[5]的輸出端與第一激光測距器控制盒[3]的輸入端連接，第一激光測距器控制盒[3]的輸出端與測距器數(shù)據采集卡[2]的相應輸入端連接，第二激光測距器[6]的輸出端與第二激光測距器控制盒[4]的輸入端連接；第二激光測距器控制盒[4]的輸出端與測距器數(shù)據采集卡[2]的相應輸入端連接，測距器數(shù)據采集卡[2]通過USB通訊線與計算機[1]連接；(3)慣性測量組件[7]通過RS422串口通訊線與計算機[1]的第一串口coml連接。
2.使用如權利要求1所述的高鐵軌道軌距檢測裝置檢測鐵路軌道軌距的方法，其特征在于，檢測的步驟如下2. 1、激光測距器標定2. 1. 1、基本機械尺寸測量測量第一激光測距器[5]在檢測梁[9]靜止狀態(tài)下的照射角度，記為h ；測量第二激光測距器[6]在檢測梁[9]靜止狀態(tài)下的照射角度，記為Ci2 ； α i和α 2是激光測距器發(fā)射的光束軸線與水平面的夾角；2. 1. 2、激光測距器數(shù)據采集檢測裝置上電后，第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]開始工作，第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]分別受測距器控制盒[3]和測距器控制盒[4]控制，每m秒采樣一次，測距器數(shù)據采集卡[2]向計算機[1]發(fā)送一個采樣數(shù)據包，每個采樣數(shù)據包有2個采樣數(shù)據，計算機[1]將第一激光測距器[5]測量的采樣數(shù)據記為4，將第二激光測距器[6]測量的采樣數(shù)據記為是,并保存，m取值范圍為0. 001秒 0. 01 秒；2. 1. 3、激光測距器標定在軌距為^的軌道上，保持檢測平臺[8]和檢測梁[9]靜止ml 秒，ml取值范圍為100秒至200秒，在ml秒內的采樣個數(shù)為n，η = ml/m取整數(shù)；根據下式計算出第一激光測距器[5]在ml秒內的采樣數(shù)據平均值d1(l和第二激光測距器[6]在ml秒內的采樣數(shù)據平均值d2(l 丄權(O.....................................................................⑴η^20 =-Σ^(0.....................................................................[2]η2. 2、激光測距器數(shù)據預處理·2. 2. 1、激光測距器數(shù)據采集啟動軌道檢測車在軌道上行駛，第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]分別受測距器控制盒[3]和測距器控制盒[4]控制，每m秒采樣一次， 并測距器數(shù)據采集卡[2]向計算機[1]發(fā)送一個采樣數(shù)據包，每個采樣數(shù)據包有2個采樣數(shù)據，計算機[1]將第一激光測距器[5]測量的采樣數(shù)據記為Cl1，將第二激光測距器[6]測量的采樣數(shù)據記為d2，并保存；·2. 2. 2、計算平均值分別計算d” d2兩個采樣數(shù)據中每個采樣數(shù)據每連續(xù)5個數(shù)的平均值dn、d21 ；其中，dn為第一激光測距器[5]所測量位移的采樣數(shù)據平均值；d21為第二激光測距器[6]所測量位移的采樣數(shù)據平均值； 2. 3、慣性測量組件數(shù)據預處理 2. 3. 1、慣性測量組件采集啟動軌道檢測車在軌道上行駛，每隔m秒，慣性測量組件[7]向計算機[1]第一串口 coml發(fā)送一個采樣數(shù)據包，每個采樣數(shù)據包有2個采樣數(shù)據，計算機[1]將其中的慣性測量組件[7]的橫滾角速率采樣數(shù)據記為ωχ，將其中的慣性測量組件[7]的垂向加速度記為Αζ，并進行保存；·2. 3. 2、計算橫滾角γ Y (i) = Y ( -1) + ωχ( ) · m...............................................................[3]式中，i是采樣數(shù)據的序號；·2. 4、激光測距器數(shù)據篩選補償根據垂向加速度Az對第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]采樣數(shù)據平均值dn、d21進行篩選，合格數(shù)據判別公式如下
全文摘要
本發(fā)明屬于高鐵軌道檢測技術，涉及對鐵路軌道軌距檢測裝置和方法的改進。本發(fā)明檢測裝置包括軌道檢測車，在檢測平臺[8]的上表面安裝有包括計算機[1]、測距器數(shù)據采集卡[2]和電源的數(shù)據處理系統(tǒng)，其特征在于還有第一激光測距器[5]和第二激光測距器[6]兩個激光測距器，它們分別受第一測距器控制盒[3]和第二測距器控制盒[4]的控制，與慣性測量裝置[7]和數(shù)據處理系統(tǒng)共同組成的軌距測量系統(tǒng)。本發(fā)明檢測方法的步驟是激光測距器標定，激光測距器數(shù)據預處理，慣性測量組件數(shù)據預處理，激光測距器數(shù)據篩選，數(shù)據補償，軌距計算。本發(fā)明不受檢測速度影響，能對軌距進行非接觸式測量，測量精度高，適用范圍廣。
文檔編號G01B11/14GK102252627SQ20111008980
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者黨進, 張軍政, 張金紅, 李保成, 李瑋奇, 陳歡, 高柳, 黎杰 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所