[發明專利]一種輪軌接觸幾何參數測量方法

有效

• 申請號: 202110752175.8
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113446939B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 尹輝;許宏麗;黃華;白新宇;徐鵬;韓明
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;B61K9/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 姜威

1.一種輪軌接觸幾何參數測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1對輪軌點云進行平面基元和圓柱體基元檢測；

S2在步驟S1的檢測結果中提取輪緣內側面所在基元，并根據輪緣內側面所在基元的信息粗分割輪緣部分點云；

S3對粗分割后的輪緣部分點云進行圓環基元檢測，提取輪緣部分以及軌底部分對應基元，得到對應基元參數；

S4根據所述基元參數計算輪對中心點、軌底中心點，獲取輪軸方向；

S5根據S4的計算結果測量輪對橫移量、輪對側滾角、輪對搖頭角以及輪對沉浮量，并定位點云中屬于鐵軌踏面的點；

S6對點云進行切片，并去除各點云片中屬于鐵軌踏面的點；

S7基于RANSAC算法對去除踏面點后的點云點進行切片圓結構信息擬合，得到切片圓的圓心和半徑；

S8計算每個切片中鐵軌踏面上的點到切片圓圓心的距離，其小于一定閾值的點的集合即為接觸斑；

S9根據接觸斑中的所有點的坐標測量接觸斑的長、短軸長。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1之前還需要將輪軌點云數據進行處理，為輪對和軌道建立兩個不同的坐標系，當輪對位于運行正常位置上時，以輪對軸心中點為原點建立O_w-X_wY_wZ_w輪對坐標系，輪對坐標系隨著輪對相對于軌道運動；以兩側軌面中心的中心點為原點建立O_r-X_rY_rZ_r隨行坐標系，使軌底所在平面與隨行坐標系O_r-X_rY_rZ_r中的X_rO_rY_r平面平行，其中，X_r為軌面水平延伸方向，Y_r在軌底所在平面上且與X_r垂直，Z_r垂直于軌底所在平面，X_w、Y_w、Z_w分別與X_r、Y_r、Z_r平行，建立坐標系為正常情況下的坐標系，輪對坐標系和隨行坐標系的各個坐標軸是兩兩平行的，僅Zr和Zw在Z軸方向上存在差值。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2包括：

步驟S21：根據輪對內側距以及輪緣內側面相互平行的約束條件，在S1中得基元檢測結果中提取雙側輪緣內側面Ω₁作為左側輪對輪緣內側面和Ω₂作為右側輪對輪緣內側面；

步驟S22：根據標準輪緣厚度，計算出與平面Ω₁和Ω₂分別相距標準輪緣厚度的平面Ω₁′和Ω₂′的平面參數，在輪軌點云數據正視圖上對應；

步驟S23：根據和將輪軌原點云中的輪緣部分進行粗分割，其中為輪軌點云中任意一點p到平面Ω_i的歐氏距離，為輪軌點云中任意一點p到平面Ω_i′的歐氏距離，i＝1，2。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3中的提取輪緣部分以及軌底部分對應基元，并獲取對應基元參數，包括：

步驟S31：根據下述三個條件對軌底基元進行提取：1)要提取的模型基元類型為平面；2)提取平面的法向量與Z_r方向平行；3)提取平面的z坐標數值最小；

步驟S32：根據下述三個條件對輪緣部分的基元進行提取：1)提取的基元類型為圓環基元，包含八個參數，其中，為圓環軸方向，包含三個參數，Center為圓環軸中心，包含三個參數，radiuMax為圓環大半徑，包含一個參數，radiuMin為圓環小半徑，包含一個參數；2)車輪輪緣半徑；3)提取的圓環基元To的法向量與輪緣內側面法向量平行，且滿足其中，θ為設定閾值。