[發明專利]基于三維激光掃描的軌道交通站臺限界快速檢測方法

在審

• 申請號: 202310049016.0
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116128834A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王宏濤;王變利;許磊;鞏健
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;焦作市基礎地理信息中心;中國鐵路設計集團有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/68;G06T7/70;G06T17/10
• 代理公司: 天津賽凌知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12270
• 代理人: 李蕊

1.一種基于三維激光掃描的軌道交通站臺限界快速檢測方法，包括以下步驟：

S1，車站三維激光點云的獲取：利用自移動式三維激光掃描裝備獲取軌道、臨近車站站臺及周邊建筑物的三維激光點云數據；

S2，鋼軌三維激光點云的判識與提?。豪娩撥夵c云坐標在自移動式三維激光掃描裝備坐標系統中相對穩定的幾何位置關系，進行鋼軌點云的自動識別提??；

S3，左右鋼軌三維模型的構建：利用步驟S2識別提取的鋼軌點云，結合鋼軌模型的幾何尺寸，采用點云擬合方式進行鋼軌模型的三維重建；

S4，線路中心線三維坐標計算：利用S3得到的左右鋼軌三維模型，基于線路設計參數的先驗知識，自動計算線路軌道中心線的三維坐標；

S5，車站站臺頂面與內側面的平面擬合：以站臺掃描獲得的激光點云數據為基礎，自動分割車站站臺頂面與內側面激光點云，并擬合出車站站臺外檐內側與頂部平面；

S6，車站站臺外檐邊緣線提?。焊鶕5中擬合出的車站站臺外檐內側與頂部平面，利用公式(5)中的平面相交算法，實現站臺外檐邊緣線提取計算，空間平面的幾何表達方式為(P，N)，其中P為平面上某點的三維坐標，N為平面的法向量；

式中：

(P₁，N₁)：是車站站臺內側平面的幾何表達；

(P₂，N₂)：是車站站臺頂部平面的幾何表達；

N₃：為站臺外檐邊緣線的法向量；

X：為站臺外檐邊緣線上的頂點；

S7，車站站臺外檐與軌道中心水平距離及高程差值的計算：根據線路軌道中心線與車站站臺外邊緣線的頂點三維坐標，利用公式(1)，計算車站站臺外檐與軌道中心線的水平距離(L_i)與高程差值(H_i)；

S8，將步驟S6得到的站臺外檐邊緣線的結束端點作為下一段的初始頂點，重復步驟S5～S7，直至完成車站范圍內站臺限界的全面檢測，并根據設計的站臺限界允許值，判定是否存在侵限情況，形成檢測報告。

2.根據權利要求1所述的基于三維激光掃描的軌道交通站臺限界快速檢測方法，其特征在于，步驟S5包括以下分步驟：

S51，車站站臺外檐與軌道中心水平距離及高程差值的初始值獲?。簭能囌军c云中人工交互選取站臺外檐激光點云中的一個點P_T，再分別從對應的橫斷面內選擇左側鋼軌頂部中心點P_L和右側鋼軌頂部中心點P_R，采用公式(1)計算軌道中心距離站臺外檐的初始值：

L₀＝Vector2D(P_T-(P_L+P_R)/2.0)???????????????????????(1)

式中：

L₀：車站站臺外檐與軌道中心水平距離的初始值；

H₀：車站站臺外檐與軌道中心高程差值的初始值；

站臺外檐激光點的高程值；

左側鋼軌頂部激光點的高程值；

右側鋼軌頂部激光點的高程值；

Vector2D(P_T-(P_L+P_R)/2.0)：站臺外檐激光點與軌道中心的水平距離；

S52，車站站臺頂面與內側面激光點云分割：車站站臺頂面寬度設定為ΔS、車站站臺側面高度設定為ΔV、車站站臺沿著里程方向距離設定為ΔD，以步驟S51中人工交互選取的站臺外檐頂點P_T為立方體頂點，ΔS、ΔV和ΔD為邊長，δ為邊長的閾值，構建立方體包圍盒；

S53，判定激光點云是否在立方體包圍盒內：通過遍歷車站激光點云，判斷其是否在立方體內，從而從車站全部激光點云中分割出站臺外檐的激光點云；

S54，車站站臺頂面與內側面的平面擬合計算：利用平面擬合算法分別擬合站臺外檐頂部和內側的平面，獲得擬合平面的法向量及常量，并計算激光點云平面擬合的殘差值。