[发明专利]基于激光扫描技术的铁路限界检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路限界检测装置，特别是涉及一种基于激光扫描技术的铁路限界检测装置。

背景技术

铁路限界是一个和线路中心线垂直的极限横断面轮廓。在此轮廓内，除机车车辆和与机车车辆有相互作用的设备(车辆减速器，路签授受器，接触电线及其他)外，其他设备或建筑物均不得侵入。

目前铁路限界传统检测方法主要是人工定点测量，存在着测量精度低、速度慢、工作量大、效率低等缺陷，且定点测量的局限性决定了其测量结果并不能详尽描述整条线路的限界状态。

中国专利公开了两种限界动态检测装置，一种是基于数字相机处理技术，在车顶安装两台数字相机及GPS天线，对铁路周边物体进行检测；另一种是综合了激光、微波、摄像等技术的车载式铁路限界在线检测系统。此两种检测装置存在以下缺陷：检测设备数量过多，对铁路限界做到完全检测至少需要安装四台以上设备，且连接关系复杂；数字相机存在边缘效应，降低了限界检测精度，且易受到外界光照影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种安装部署简单、操作方便、测试精度高的基于激光扫描技术的铁路限界检测装置。

本发明由激光扫描传感器、旋转编码器、速度里程模块、坐标归算模块、处理主机和显示输出模块等组成；利用激光扫描传感器来实时获取线路横断面的轮廓，同时利用旋转编码器获取车辆在前进方向移动的距离。

激光扫描传感器安装在车辆端部车钩外侧，在此位置处车辆自身部件不会对测量形成遮挡，该装置可永久或临时安装在铁路车辆上。旋转编码器安装在车轮轴头上，随着车轮的转动等间距地向处理主机提供脉冲信号。速度里程模块接受编码器发出的脉冲信号来计算车辆运行的速度和里程。坐标归算模块根据扫描激光扫描传感器得到的左右侧钢轨轮廓，计算得到轨顶点坐标和轨距点坐标，并将测量数据转换到轨道坐标上。处理主机安装在车辆车厢内，处理主机根据速度里程信息来对激光扫描传感器提供的线路断面尺寸进行里程定位，并将所有检测点的数据与规定的限界值进行比较，就可判断被测点是否满足限界要求。

本发明的工作原理为：

激光扫描传感器的发射镜头在360度范围内高速旋转，使激光束向横断面内各个方向发射。激光束经被测物体反射后返回到激光传感器内的接收器，通过计算从激光脉冲从发出到返回接收所经历的时间，即可测定被测物到激光传感器坐标中心的距离。激光扫描传感器扫描一次，即可获得量程范围内所有被测物基于传感器坐标的轮廓数据。

激光扫描传感器将扫描的检测数据实时传输至坐标归算模块，坐标归算模块对接收到的检测数据进行分析处理，根据钢轨特征识别出钢轨坐标位置后，将检测数据转换为以钢轨顶面连线中点为原点，以钢轨顶面连线为X轴，以垂直于钢轨顶面连线为Y轴的轨道坐标数据。归算后的检测数据传输至处理主机。

处理主机将归算后的铁路线路空间轮廓数据与同一坐标系下的限界尺寸数据进行比较，就可以判断铁路线路空间内是否存在侵入限界的物体，如果侵限，还可以得到侵限的部位和侵限的数值。

旋转编码器发出的脉冲信息经过速度里程模块处理转换为速度、里程信息，传输至处理主机，处理主机实时将里程信息与激光扫描检测数据建立关联，从而确定激光扫描检测数据的具体里程位置(Z坐标)。

至此，通过车载检测就可以连续得到的铁路线路空间限界(X，Y，Z)数据。根据检测数据，显示输出模块可显示铁路空间轮廓的3维立体图像以及各种2维视图。

本发明的特点及优点是：

1.系统集成化程度高，安装方便，适用范围广。

2.限界检测数据实时归算到轨道坐标系上，可有效消除车体振动对检测结果的影响。

3.限界检测数据可准确定位到线路里程，便于指导后续现场处理工作。

4.对于不同线路区段如直线段、曲线段和缓和曲线段，结合里程信息可动态设定相应的限界评价标准。

附图说明

图1是本发明的结构框图

图2是本发明的安装示意图

图3是本发明的检测结果图

具体实施方式

为了对本发明基于激光扫描技术的铁路限界检测装置所具有的特征阐述的更加清楚，下面结合附图以及实施例做进一步详细说明。