專(zhuān)利名稱(chēng)：一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路電氣化技術(shù)與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前接觸網(wǎng)導(dǎo)高、拉出值、側(cè)面限界等常規(guī)參數(shù)的測(cè)量采用人工定點(diǎn)的方式進(jìn)行測(cè)量，普遍存在測(cè)量值不連續(xù)、測(cè)量效率低等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，解決上述問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)車(chē)、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測(cè)車(chē)上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動(dòng)掃描器，所述激光自動(dòng)掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測(cè)的接觸網(wǎng)。所述激光自動(dòng)掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。所述激光自動(dòng)掃描器的掃描頻率大于25次/秒。所述電腦為工業(yè)平板觸摸電腦。所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通過(guò)TCP/IP形式通訊連接。所述電源為一個(gè)雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和一個(gè)單節(jié)高容量鋰電池，分別為所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦供電。所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和所述單節(jié)高容量鋰電池還分別為所述檢測(cè)車(chē)的后輪傳感器和前輪傳感器供電。所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組的供電電壓為24V，所述單節(jié)高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調(diào)電壓。所述電腦上設(shè)有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測(cè)車(chē)后輪上的脈沖探測(cè)器和前輪上的脈沖探測(cè)器電連接。本實(shí)用新型所謂的激光雷達(dá)傳感器可以為Sick激光雷達(dá)傳感器，即SICK-SensorIntelligence,德國(guó)兩克(SICK)智能傳感器。本實(shí)用新型應(yīng)用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)。本實(shí)用新型采用基于光速飛行時(shí)間測(cè)距原理的高頻激光雷達(dá)作為數(shù)據(jù)采集單元，采用先進(jìn)的線性回歸算法處理激光雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)，能夠連續(xù)實(shí)時(shí)的對(duì)接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量，能夠連續(xù)快速的測(cè)量接觸線拉出值、接觸線高度、接觸線坡度、支柱側(cè)面限界、支柱(桿號(hào))、吊弦位置、相鄰吊弦高差、兩支接觸線水平距離、兩支接觸線垂直距離等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)接觸線歷史數(shù)據(jù)疊加對(duì)比，并能導(dǎo)出和打印檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)量誤差小于±2_，為接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)分析提供更加直觀、可靠的基礎(chǔ)。4.1本實(shí)用新型的檢測(cè)原理如下:本實(shí)用新型主要由激光雷達(dá)構(gòu)成，通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)提取接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征，采用接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)線性回歸算法，對(duì)接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析計(jì)算。激光雷達(dá)技術(shù)是近幾年發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，激光掃描具有掃描速度快、精度高、信息豐富等特點(diǎn)，激光雷達(dá)系統(tǒng)為非接觸的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)連續(xù)發(fā)射激光束的方式對(duì)被測(cè)物體或背景進(jìn)行一維、二維及三維測(cè)量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下見(jiàn)

圖1至圖44.2本實(shí)用新型的檢測(cè)模型:如圖4所示，前端掃描傳感器帶電后自動(dòng)運(yùn)行，隨著檢測(cè)系統(tǒng)的前進(jìn)，在接觸網(wǎng)橫向斷面上持續(xù)進(jìn)行高頻率掃描，掃描到物體后進(jìn)行分析處理，自動(dòng)輸出極坐標(biāo)長(zhǎng)度和角度。如圖5和6所示，設(shè)激光雷達(dá)掃描測(cè)量到的接觸線極坐標(biāo)長(zhǎng)度變量為X，則:H = H0+h = H0+xcos αζ = xsin α式中:H-接觸線高度h-接觸線至激光發(fā)射點(diǎn)所在水平面的距離Z-拉出值H0-激光雷達(dá)掃描點(diǎn)距軌面高度α -激光雷達(dá)中心軸線同掃描激光束的夾角以上為檢測(cè)系統(tǒng)在直線段和曲線段的檢測(cè)原理。在錨段關(guān)節(jié)和線岔處(如圖7 圖9所示)對(duì)兩支接觸線同時(shí)進(jìn)行上述模型計(jì)算，也可計(jì)算出兩支接觸線在水平和垂直面內(nèi)的相位關(guān)系。同時(shí)本系統(tǒng)還可準(zhǔn)確檢測(cè)出交叉線岔的岔心和接觸點(diǎn)，以及無(wú)交叉線岔的始觸區(qū)和錨段關(guān)節(jié)的過(guò)渡點(diǎn)，滿(mǎn)足鐵運(yùn)〔2011〕10號(hào)“關(guān)于發(fā)布《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修暫行規(guī)程》的通知”中關(guān)于錨段關(guān)節(jié)和線岔的重要檢修參數(shù)的要求。4.3本實(shí)用新型的運(yùn)行條件在-30°C +50°C的幾乎所有環(huán)境條件下，都可進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，但大雪、大雨天氣時(shí)，由于激光束掃描時(shí)會(huì)遇到雨滴、雪片而反射，需對(duì)接收反射波的序列進(jìn)行設(shè)置，接收最后一個(gè)反射波返回的數(shù)據(jù)，即便如此設(shè)置，檢測(cè)系統(tǒng)仍可能存在干擾。4.4本實(shí)用新型的測(cè)量誤差的討論本系統(tǒng)的測(cè)量誤差從理論上進(jìn)行計(jì)算分析滿(mǎn)足誤差要求，在研制成功后，在試驗(yàn)室進(jìn)行了精準(zhǔn)標(biāo)定，然后在實(shí)際運(yùn)行鐵路線上進(jìn)行了試運(yùn)行測(cè)試，試運(yùn)行測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下文。這些試運(yùn)行工作的主要目的是:驗(yàn)證檢測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，并與經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量院標(biāo)定過(guò)的激光測(cè)距儀靜態(tài)下的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。不確定度分析①接觸線高度不確定度接觸線高度的不確定度由兩部分組成:檢測(cè)系統(tǒng)接觸線高度檢測(cè)部分的原始輸出值的不確定度以及檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測(cè)量值所引起的不確定度(由于推行速度很低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重量，系統(tǒng)在垂直方向上不存在位移)。接觸線高度表示為:[0038]L = L1+L2式中:L——接觸線高度；LI—檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的高度；L2——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測(cè)量值；輸入量LI的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ul (h)的評(píng)定檢測(cè)系統(tǒng)接觸線高度檢測(cè)部分的原始輸出值誤差導(dǎo)致的不確定度為ul (h)，檢測(cè)系統(tǒng)接觸線高度檢測(cè)部分的輸出值最大誤差為5mm，以均勻分布估計(jì)，則:U1 (h) = Smm/λ/3 = 2.S9mm輸入量L2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2 (h)的評(píng)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測(cè)量值不確定度為u2(h)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)評(píng)估，測(cè)量誤差在2mm范圍內(nèi)，以均勻分布估計(jì)，則:u^{h)-1mmIλ/3 =IASmm表I測(cè)量不確定度分量匯總表
權(quán)利要求1.一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測(cè)車(chē)、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測(cè)車(chē)上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動(dòng)掃描器，所述激光自動(dòng)掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測(cè)的接觸網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光自動(dòng)掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光自動(dòng)掃描器的掃描頻率大于25次/秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電腦為工業(yè)平板觸摸電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通過(guò)TCP/IP形式通訊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源為一個(gè)雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和一個(gè)單節(jié)高容量鋰電池，分別為所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和所述單節(jié)高容量鋰電池還分別為所述檢測(cè)車(chē)的后輪傳感器和前輪傳感器供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組的供電電壓為24V，所述單節(jié)高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調(diào)電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電腦上設(shè)有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測(cè)車(chē)后輪上的脈沖探測(cè)器和前輪上的脈沖探測(cè)器電連接。
專(zhuān)利摘要一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)車(chē)、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測(cè)車(chē)上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動(dòng)掃描器，所述激光自動(dòng)掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測(cè)的接觸網(wǎng)。本實(shí)用新型將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的非接觸式檢測(cè)中，突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方式的束縛，拓寬了激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用范圍，豐富了鐵路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)的技術(shù)手段。本實(shí)用新型將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的連續(xù)快速檢測(cè)，大大提高了測(cè)量效率。
文檔編號(hào)G01B11/14GK203037214SQ201220717070
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者黃立平 申請(qǐng)人:北京天格高通科技有限公司