[發(fā)明專利]基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置及其方法

在審

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111220121A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;E02D1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 孟捷

本發(fā)明公開了一種基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置及其方法，其中裝置包括設置于路基上的鐵軌和在鐵軌上運行的列車，所述列車上設置有探測器，位于路基的兩側均設置有若干個依次排布的監(jiān)測樁，每個監(jiān)測樁上均固定有LED模塊，列車運行并經過監(jiān)測樁時，探測器接收LED模塊發(fā)射的光；本發(fā)明具有可以低成本、快速、準確以及多點測量鐵路路基沉降的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于測量應用技術領域，特別涉及一種基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置及其方法。

背景技術

近年來，隨著鐵路技術的發(fā)展，高速鐵路由于其普及性高、速度快以及穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已經逐漸成為人們出門遠行的重要交通工具之一。但是鐵路安全問題也隨之浮出水面，例如鐵軌范圍內出現(xiàn)山體落石以及滑坡等。尤其是如果鐵路路基高度發(fā)生沉降，那么就會導致鐵路兩側鐵軌高度或者間距發(fā)生變化，輕則使列車運行顛簸，影響其穩(wěn)定性，重則造成列車出軌，對乘客的人生安全造成極大的威脅。因此鐵路安全，已經成為我國急需解決的重要問題。

現(xiàn)有技術（專利公開號：CN10373132A）公開了一種利用激光遠程成像來測量路基沉降的方法，與本發(fā)明不同之處有三：1）所公開技術采用的光源為激光，其指向性容易受到環(huán)境因素，例如激光在存在溫度或者氣壓梯度的空氣中傳播時會發(fā)生偏移，極大影響測量準確率，而本發(fā)明通過LED光源的使用則大大降低環(huán)境因素對其測量結果的影響；2）所公開技術將激光模塊和探測模塊沿鐵路固定在鐵路路基上，而本發(fā)明采用將LED和探測器分別固定在鐵軌兩側的探測樁和列車上，簡化了系統(tǒng)的計算；3）所公開技術需要多套激光-探測器模塊來測量整條線路的路基沉降，而本發(fā)明只需要多個LED以及一個探測器，就可以快速測量，極大降低了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置及其方法，以解決現(xiàn)有技術中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置，包括設置于路基上的鐵軌和在鐵軌上運行的列車，所述列車上設置有探測器，位于路基的兩側均設置有若干個依次排布的監(jiān)測樁，監(jiān)測樁的高度不會隨著時間以及環(huán)境因素的變化而變化，每個監(jiān)測樁上均固定有LED模塊，列車運行并經過監(jiān)測樁時，探測器接收LED模塊發(fā)射的光。

進一步的，監(jiān)測裝置還包括通過固定支架固定在列車外的探測器外側的透鏡，透鏡與探測器的位置相對固定不變，透鏡與探測器的間距為透鏡的焦距。

優(yōu)選地，所述透鏡為凸透鏡。

進一步的，所述探測器的高度、透鏡的高度和LED模塊的高度一致。

進一步的，所述LED模塊的發(fā)射方向由監(jiān)測樁水平指向鐵路的路基，并且其高度不會隨著時間的變化而變化。

優(yōu)選地，若干個監(jiān)測樁等間距排布。

一種權利要求1-n任一所述的基于LED成像的鐵路路基沉降多點監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特征在于：

LED模塊發(fā)射的光通過傳輸距離L₁后經過透鏡再經過距離L₂聚焦在探測器上，若鐵軌路基高度發(fā)生變化H₁，相對應的探測器上LED模塊成像高度的變化為H₂，那么則有：

L₁/L₂=H₁/H₂ 公式（1）

H₁= L₁ H₂ /L₂ 公式（2）