[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

本發明提供了一種輪軌接觸幾何參數測量方法，包括：對輪軌點云進行平面基元和圓柱體基元檢測；提取輪緣內側面所在基元，粗分割輪緣部分點云；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；計算輪對中心點、軌底中心點，獲取輪軸方向；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；對點云進行切片，去除各點云片中屬于鐵軌踏面的點；基于RANSAC算法對去除后的點進行切片圓結構信息擬合，得到切片圓的圓心和半徑；計算每個切片中鐵軌踏面上的點到切片圓圓心的距離，確定接觸斑；測量接觸斑的長短軸長。該方法可以精確地測量輪軌參數，為列車安全運行提供技術支持。

技術領域

本發明涉及三維視覺測量技術領域，尤其涉及一種基于點云的輪軌接觸幾何參數測量方法。

背景技術

高速列車的快速發展，使得列車的運行速度與密度不斷提高，進而使得輪軌接觸機理也變得越來越復雜，輪軌之間相互作用越來越強，特別是輪軌之間異常接觸姿態導致的輪軌滾動接觸疲勞，從而造成輪軌表面剝離、裂紋等危害，縮短軌道使用壽命，嚴重影響列車的經濟性、舒適性以及列車的運行安全性，并且顯著地增加了軌道的維護和更換成本。輪軌關系是鐵道工程研究領域的前沿課題之一，輪軌接觸關系的研究是其中的關鍵。輪對相對于軌道的姿態和位置在輪軌接觸幾何中是非常重要的一部分，輪軌接觸幾何參數反映輪軌之間在不同接觸姿態、不同應力情況下形成的三維空間幾何關系。但是輪軌接觸區域處位于輪軌交接區域。傳統的接觸式測量方法無法對輪軌接觸幾何參數直接進行測量。

因此，亟需一種可以對輪軌接觸幾何參數進行測量的方法。

發明內容

本發明提供了一種輪軌接觸幾何參數測量方法，以解決現有技術中存在的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

本實施例提供了一種輪軌接觸幾何參數測量方法，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根據接觸斑中點的坐標測量接觸斑的長、短軸長。