[發明專利]一種用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的系統及方法

有效

• 申請號: 201810541650.5
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN109029228B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 魯寨軍;梁習鋒;劉應龍;周偉;李田;詹歡
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的系統，其特征在于，包括：

永磁體(2)，設置在車體上，且位于鋼軌正上方；

磁阻式傳感器(1)，設置在車體上，且位于鋼軌正上方，用于采集固定點的磁感應強度變化；

數據處理器，用于建立三維坐標系，錄入各所述磁阻式傳感器(1)與鋼軌參考點的初始位置關系，并建立各所述磁阻式傳感器(1)與鋼軌參考點之間的位置變化與磁感應強度變化之間的映射關系，并根據所述映射關系和相應磁阻式傳感器(1)的采集數據計算得出車體與所述鋼軌之間的偏移關系，其中，根據所述映射關系和相應磁阻式傳感器(1)的采集數據計算得出車體與所述鋼軌之間的偏移關系通過BP神經網絡模型實現，所述BP神經網絡模型以不同工況下，預先標注好與鋼軌之間的垂向偏移和橫向偏移的磁阻式傳感器測量值為訓練樣本。

2.根據權利要求1所述的用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的系統，其特征在于，所述數據處理器建立的映射關系為：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示車體運行時刻，B_it表示t時刻測點i處測量到的磁感應強度值，X_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的縱向方位上相對于軌面參考點(3)的安裝距離，Y_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的橫向方位上相對于軌面參考點(3)的安裝距離，Z_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的垂向方位上相對軌面參考點(3)的安裝距離，ΔY_bit表示t時刻測點i在三維坐標中的橫向方位上相對軌面參考點(3)的偏移，ΔZ_bit表示t時刻測點i在三維坐標中的垂向方位上相對軌面參考點(3)的偏移；其中，所述軌面參考點(3)為與所述測點處于同一橫截面的鋼軌的中點。

3.根據權利要求1所述的用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的系統，其特征在于，所述永磁體(2)設為軸向磁化的永磁體(2)。

4.一種用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的方法，其特征在于，包括：

在車體相對鋼軌正上方的位置分別設置永磁體(2)和磁阻式傳感器(1)；并基于所述永磁體(2)與磁阻式傳感器(1)的位置關系建立各所述磁阻式傳感器(1)與鋼軌參考點之間的位置變化與磁感應強度變化之間的映射關系；

在車體行進過程中，數據處理器獲取磁阻式傳感器(1)所采集固定點的磁感應強度變化，并在三維坐標系中，根據所述映射關系、相應磁阻式傳感器(1)的采集數據、及各所述磁阻式傳感器(1)與鋼軌參考點的初始位置關系計算得出車體與所述鋼軌之間的偏移關系，其中，根據所述映射關系、相應磁阻式傳感器(1)的采集數據、及各所述磁阻式傳感器(1)與鋼軌參考點的初始位置關系計算得出車體與所述鋼軌之間的偏移關系通過BP神經網絡模型實現，所述BP神經網絡模型以不同工況下，預先標注好與鋼軌之間的垂向偏移和橫向偏移的磁阻式傳感器測量值為訓練樣本。

5.根據權利要求4所述的用于測量軌道車輛與鋼軌相對偏移的方法，其特征在于，所述映射關系為：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示車體運行時刻，B_it表示t時刻測點i處測量到的磁感應強度值，X_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的縱向方位上相對于軌面參考點(3)的安裝距離，Y_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的橫向方位上相對于軌面參考點(3)的安裝距離，Z_bi0表示初始時刻測點i在三維坐標中的垂向方位上相對軌面參考點(3)的安裝距離，ΔY_bit表示t時刻測點i在三維坐標中的橫向方位上相對軌面參考點(3)的偏移，ΔZ_bit表示t時刻測點i在三維坐標中的垂向方位上相對軌面參考點(3)的偏移；其中，所述軌面參考點(3)為與所述測點處于同一橫截面的鋼軌的中點。