[發明專利]一種鐵路軌道平順性實時檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 202010614509.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111721250B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 高周正;王梓霏
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20;G01B21/30;G01B21/00;G01C21/16;G01S19/50;G01S19/49;G01S19/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明公開了一種鐵路軌道平順性實時檢測裝置及檢測方法。該檢測方法包括：在檢測裝置沿待檢測軌道運動過程中：基于慣性導航系統實時確定各時刻的位置信息、速度信息和姿態信息；基于北斗衛星導航系統實時確定各時刻的位置信息和速度信息；基于里程計實時確定各時刻的速度信息；將上述數據作為卡爾曼濾波里的信息向量進行松組合處理，得到各時刻融合濾波后的位置信息以及姿態信息。在檢測裝置完成沿待檢測軌道的運動時：根據融合濾波后的位置信息以及姿態信息實時確定待檢測軌道的軌道方向不平順性和高低不平順性。本發明提供的鐵路軌道平順性實時檢測裝置及檢測方法能夠兼顧檢測精度、檢測效率以及實時性。

技術領域

本發明涉及鐵路軌道平順性檢測技術領域，特別是涉及一種鐵路軌道平順性實時檢測裝置及檢測方法。

背景技術

軌道檢測的方法從線路是否空載分為動態檢測和靜態檢測兩部分。動態檢測是利用動態軌檢車對有載軌道檢測幾何參數的方法，靜態檢測是利用相對測量模式或絕對測量模式對空載軌道檢測幾何參數的方法。大型的動態軌檢車雖然速度快但是精度不夠，便利性不足，具有一定局限性。軌道靜態檢測分為相對測量和絕對測量，相對測量法主要有弦測法、慣性基準法，絕對測量主要有極坐標法、GNSS的PPK法等等。弦測法易受軌縫、軌道肥邊等因素的影響，慣性測量精度易發散，極坐標法的全站儀對外界環境要求苛刻且測量速度慢，PPK法的衛星信號受環境影響被干擾、遮擋，影響定位結果的準確性且不具備實時性，均有一定不足。總結來說，傳統的軌道檢測技術存在難以兼顧檢測精度、檢測效率和實時性的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種鐵路軌道平順性實時檢測裝置及檢測方法，能夠兼顧檢測精度、檢測效率以及實時性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種鐵路軌道平順性實時檢測裝置，所述檢測裝置包括車體以及搭載在所述車體上的慣性測量單元、北斗接收機、里程計、軌距儀、FPGA板卡以及5G通信模塊；所述車體的車輪沿待檢測鐵路軌道運動，所述慣性測量單元位于所述鐵路軌道中某一軌道的正上方；以所述慣性測量單元的中心為原點建立載體坐標系，其中，載體坐標系的x軸方向為所述車體的前進方向，所述載體坐標系的y軸方向為所述前進方向的右側方向，所述載體坐標系的z軸方向為根據x軸和y軸，按右手定理確定的方向；所述北斗接收機位于所述載體坐標系的y軸上；所述里程計安裝于x軸對應的車輪上；所述軌距儀安裝于所述里程計對側的車輪上；FPGA用于對所述慣性測量單元、北斗接收機、里程計和軌距儀采集到的數據進行時間同步，并基于北斗實時PPP-AR/INS/里程計松組合技術對待檢測鐵路軌道的不平順性進行檢測；所述通信模塊用于傳輸不平順性檢測結果。

本發明還提供了一種鐵路軌道平順性實時檢測方法，該檢測方法應用于本發明所提供的鐵路軌道平順性實時檢測裝置，所述方法包括：

在所述檢測裝置沿所述待檢測軌道運動過程中：

基于慣性導航系統實時確定各時刻的位置信息、速度信息和姿態信息，所述位置信息為空間坐標信息；

基于北斗衛星導航系統實時確定各時刻的位置信息和速度信息，其中，采用5G通信模塊獲取未矯正相位延遲、碼間偏差；

基于里程計實時確定各時刻的速度信息；

利用卡爾曼濾波對基于慣性導航系統確定的各時刻的位置信息和速度信息、基于北斗衛星導航系統確定的各時刻的位置信息和速度信息以及基于里程計確定的各時刻的速度信息進行松組合處理，得到各時刻融合濾波后的位置信息以及姿態信息；

根據各時刻融合濾波后的位置信息，確定所述檢測裝置的運動軌跡；

在所述檢測裝置完成沿所述待檢測軌道的運動時：

根據相鄰軌道枕木的設計間距以及所述檢測裝置的運動軌跡，確定各軌道枕木的位置坐標，其中，第一根軌道枕木位于所述運動軌跡的起點；