[實用新型]基于激光掃描技術的鐵路限界檢測裝置

有效

• 申請號: 201120289102.1
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN202243539U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 柴雪松;段培勇;潘振;薛峰;暴學志;馮毅杰;張格明
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所;北京海淀路通鐵路新技術聯合開發公司
• 主分類號: B61K9/02
• 分類號: B61K9/02
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳惠蓮

技術領域

本實用新型涉及一種鐵路限界檢測裝置，特別是涉及一種基于激光掃描技術的鐵路限界檢測裝置。

背景技術

鐵路限界是一個和線路中心線垂直的極限橫斷面輪廓。在此輪廓內，除機車車輛和與機車車輛有相互作用的設備(車輛減速器，路簽授受器，接觸電線及其他)外，其他設備或建筑物均不得侵入。

目前鐵路限界傳統檢測方法主要是人工定點測量，存在著測量精度低、速度慢、工作量大、效率低等缺陷，且定點測量的局限性決定了其測量結果并不能詳盡描述整條線路的限界狀態。

中國專利公開了兩種限界動態檢測裝置，一種是基于數字相機處理技術，在車頂安裝兩臺數字相機及GPS天線，對鐵路周邊物體進行檢測；另一種是綜合了激光、微波、攝像等技術的車載式鐵路限界在線檢測系統。此兩種檢測裝置存在以下缺陷：檢測設備數量過多，對鐵路線路限界做到完全檢測至少需要安裝四臺以上設備，且連接關系復雜；數字相機存在邊緣效應，降低了限界檢測精度，且易受到外界光照影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種安裝部署簡單、操作方便、測試精度高的基于激光掃描技術的鐵路限界檢測裝置。

本實用新型由激光掃描傳感器、旋轉編碼器、速度里程模塊、坐標歸算模塊、處理主機和顯示輸出模塊等組成；利用激光掃描傳感器來實時獲取線路橫斷面的輪廓，同時利用旋轉編碼器獲取車輛在前進方向移動的距離。

激光掃描傳感器安裝在車輛端部車鉤外側，在此位置處車輛自身部件不會對測量形成遮擋，該裝置可永久或臨時安裝在鐵路車輛上。旋轉編碼器安裝在車輪軸頭上，隨著車輪的轉動等間距地向處理主機提供脈沖信號。速度里程模塊接受編碼器發出的脈沖信號來計算車輛運行的速度和里程。坐標歸算模塊根據掃描激光掃描傳感器得到的左右側鋼軌輪廓，計算得到軌頂點坐標和軌距點坐標，并將測量數據轉換到軌道坐標上。處理主機安裝在車輛車廂內，處理主機根據速度里程信息來對激光掃描傳感器提供的線路斷面尺寸進行里程定位，并將所有檢測點的數據與規定的限界值進行比較，就可判斷被測點是否滿足限界要求。

本實用新型的工作原理為：

激光掃描傳感器的發射鏡頭在360度范圍內高速旋轉，使激光束向橫斷面內各個方向發射。激光束經被測物體反射后返回到激光傳感器內的接收器，通過計算從激光脈沖從發出到返回接收所經歷的時間，即可測定被測物到激光傳感器坐標中心的距離。激光掃描傳感器的掃描一次，即可獲得量程范圍內所有被測物基于傳感器坐標的輪廓數據。

激光掃描傳感器將掃描的檢測數據實時傳輸至坐標歸算模塊，坐標歸算模塊對接收到的檢測數據進行分析處理，根據鋼軌特征識別出鋼軌坐標位置后，將檢測數據轉換為以鋼軌頂面連線中點為原點，以鋼軌頂面連線為X軸，以垂直于鋼軌頂面連線為Y軸的軌道坐標數據。歸算后的檢測數據傳輸至處理主機。

處理主機將歸算后的鐵路線路空間輪廓數據與同一坐標系下的限界尺寸數據進行比較，就可以判斷鐵路線路空間內是否存在侵入限界的物體，如果侵限，還可以得到侵限的部位和侵限的數值。

旋轉編碼器發出的脈沖信息經過速度里程模塊處理轉換為速度、里程信息，傳輸至處理主機，處理主機將接收到的里程信息同步至激光掃描檢測數據；至此，便可以連續檢測得到鐵路線路的空間輪廓。

本實用新型的特點及優點是：

1.系統集成化程度高，安裝方便，適用范圍廣。

2.檢測數據實時歸算到軌道坐標系上，可有效消除車體振動對檢測結果的影響。

3.根據直線段、曲線段限界標準的不同，能動態設定評價標準。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖

圖2是本實用新型的安裝示意圖

圖3是本實用新型的檢測結果圖

具體實施方式

為了對本實用新型基于激光掃描技術的鐵路限界檢測方法所具有的特征闡述的更加清楚，下面結合附圖以及實施例做進一步詳細說明。

圖1是基于本實用新型的結構框圖，本裝置包括激光掃描傳感器(1)、坐標歸算模塊(2)，旋轉編碼器(3)、速度里程模塊(4)、處理主機(5)，顯示輸出模塊(6)。其中激光掃描傳感器安裝在車鉤前端，旋轉編碼器(3)安裝在鐵路車輛的軸箱上；處理主機、顯示輸出模塊、坐標歸算模塊以及速度里程模塊部署在車輛車廂內。該檢測裝置可通過車載電源或蓄電池來供電。