[發明專利]基于雙激光源的車載式輪軌位移圖像檢測方法及檢測裝置

在審

• 申請號: 201711284830.1
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108001481A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 馬增強;宋子彬;楊紹普;孔維鵬;宋穎;秦松巖;校美玲;劉俊君;苑佳靖;康德;張光躍
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;B61K9/12
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

本發明公開了一種基于雙激光源的車載式輪軌位移圖像檢測方法及檢測裝置，涉及鐵路車輛外形測量裝置和測量方法技術領域。所述方法包括：將第一激光源和第二激光源固定在輪對的中心位置P，使第一激光源照射出的激光點A位于第一鋼軌軌面上，第二激光源照射出的激光點B同樣位于第一鋼軌軌面上，且AB兩個激光點的連線與鋼軌的邊緣垂直；將相機通過支架安裝在兩激光點區域正上方的車體上，且所述相機的主光軸與鋼軌軌面垂直，在列車行駛的過程中，通過相機對激光點A和激光點B所在的鋼軌軌面圖像進行采集。所述方法利用非接觸測量，巧妙的解決了輪軌復雜接觸參數的檢測，方法簡單，計算速度快，可行性強。

技術領域

本發明涉及鐵路車輛外形測量裝置和測量方法技術領域，尤其涉及一種基于雙激光源的車載式輪軌位移圖像檢測方法及檢測裝置。

背景技術

高速列車在運行時，輪軌之間碰撞劇烈且受力復雜。由于輪軌間橫向作用力巨大，造成接觸點變化劇烈，這就導致輪軌間出現往復碰撞。現在單憑輪軌接觸幾何的變化狀態來判斷列車行車安全研究還處于初級階段，列車蛇形運動的存在是鋼軌列車在高速運行中難以提速的主要原因，避免蛇形失穩的解決方案就是將輪軌間的位移量(橫移量、垂移量以及沖角)保證在正常范圍內。

輪軌磨耗使車輛輪軌間隙變大，容易產生蛇形失穩，由此使線路安全可靠性降低，隨著輪軌間磨耗、疲勞程度的加深，蛇形失穩嚴重時會造成脫軌。因此，在列車安全行車機理研究中，輪軌接觸中輪軌位移和輪軌沖角是極為重要的參量，位移對于監測列車的平穩性和行車安全性有重要作用。另外沖角的變化對于脫軌臨界條件的研究及輪軌間蠕滑力等幾何應力研究方面有密切關聯，所以它是列車行車安全監測中的重要指標。現有技術中出現的輪軌之間位移的計算方法一般都比較復雜，計算速度較慢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種方法簡單，可行性強的輪軌位移圖像檢測方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于雙激光源的車載式輪軌位移圖像檢測方法，其特征在于包括：

將第一激光源和第二激光源固定在輪對的中心位置P，并調節所述第一激光源和第二激光源的位置，使第一激光源照射出的激光點A位于第一鋼軌軌面上，第二激光源照射出的激光點B同樣位于第一鋼軌軌面上，且AB兩個激光點的連線與鋼軌的邊緣垂直；

將相機通過支架安裝在兩激光點區域正上方的車體上，且所述相機的主光軸與鋼軌軌面垂直，在列車行駛的過程中，通過相機對激光點A和激光點B所在的鋼軌軌面圖像進行采集，采集后的圖像傳輸至所述計算機進行處理，計算機通過對比初始狀態和某一狀態下激光點A和激光點B在第一鋼軌軌面上的位置以及激光源的位置，計算得出車輪與鋼軌之間的橫移量、車輪與鋼軌之間的垂移量以及車輪與鋼軌之間的沖角。

進一步的技術方案在于，所述車輪與鋼軌之間的橫移量通過以下方法獲得：

初始狀態時，通過對所述相機采集的圖像進行處理，得出所述激光點A與左鋼軌邊緣的距離，或激光點B與左鋼軌邊緣的距離，作為初始值x₀；

在所述列車行駛的過程中，通過對所述相機采集的圖像進行處理，得出行駛時所述激光點A與左鋼軌邊緣的距離，或激光點B與左鋼軌邊緣的距離，作為實時值x₁；

根據公式y₁＝x₁-x₀計算出所述車輪與鋼軌之間的橫移量y₁。

進一步的技術方案在于，所述車輪與鋼軌之間的垂移量通過以下方法獲得：

O點為輪對中點P在鋼軌頂面所在的水平面中的投影點，做POC平面與車輪輪緣所在平面平行，并與激光點A激光點B連線的延長線交于點C，輪對中點P與激光點B的連線BP與OP的夾角為α，輪對中點P與激光點A的連線AP與OP的夾角為β，AP與BP的夾角為γ，當兩個激光源的位置確定時，α,β,γ為已知量；