[发明专利]一种轮轨接触几何参数测量方法

权利要求书

1.一种轮轨接触几何参数测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1对轮轨点云进行平面基元和圆柱体基元检测；

S2在步骤S1的检测结果中提取轮缘内侧面所在基元，并根据轮缘内侧面所在基元的信息粗分割轮缘部分点云；

S3对粗分割后的轮缘部分点云进行圆环基元检测，提取轮缘部分以及轨底部分对应基元，得到对应基元参数；

S4根据所述基元参数计算轮对中心点、轨底中心点，获取轮轴方向；

S5根据S4的计算结果测量轮对横移量、轮对侧滚角、轮对摇头角以及轮对沉浮量，并定位点云中属于铁轨踏面的点；

S6对点云进行切片，并去除各点云片中属于铁轨踏面的点；

S7基于RANSAC算法对去除踏面点后的点云点进行切片圆结构信息拟合，得到切片圆的圆心和半径；

S8计算每个切片中铁轨踏面上的点到切片圆圆心的距离，其小于一定阈值的点的集合即为接触斑；

S9根据接触斑中的所有点的坐标测量接触斑的长、短轴长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1之前还需要将轮轨点云数据进行处理，为轮对和轨道建立两个不同的坐标系，当轮对位于运行正常位置上时，以轮对轴心中点为原点建立O_w-X_wY_wZ_w轮对坐标系，轮对坐标系随着轮对相对于轨道运动；以两侧轨面中心的中心点为原点建立O_r-X_rY_rZ_r随行坐标系，使轨底所在平面与随行坐标系O_r-X_rY_rZ_r中的X_rO_rY_r平面平行，其中，X_r为轨面水平延伸方向，Y_r在轨底所在平面上且与X_r垂直，Z_r垂直于轨底所在平面，X_w、Y_w、Z_w分别与X_r、Y_r、Z_r平行，建立坐标系为正常情况下的坐标系，轮对坐标系和随行坐标系的各个坐标轴是两两平行的，仅Zr和Zw在Z轴方向上存在差值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2包括：

步骤S21：根据轮对内侧距以及轮缘内侧面相互平行的约束条件，在S1中得基元检测结果中提取双侧轮缘内侧面Ω₁作为左侧轮对轮缘内侧面和Ω₂作为右侧轮对轮缘内侧面；

步骤S22：根据标准轮缘厚度，计算出与平面Ω₁和Ω₂分别相距标准轮缘厚度的平面Ω₁′和Ω₂′的平面参数，在轮轨点云数据正视图上对应；

步骤S23：根据和将轮轨原点云中的轮缘部分进行粗分割，其中为轮轨点云中任意一点p到平面Ω_i的欧氏距离，为轮轨点云中任意一点p到平面Ω_i′的欧氏距离，i＝1，2。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3中的提取轮缘部分以及轨底部分对应基元，并获取对应基元参数，包括：

步骤S31：根据下述三个条件对轨底基元进行提取：1)要提取的模型基元类型为平面；2)提取平面的法向量与Z_r方向平行；3)提取平面的z坐标数值最小；

步骤S32：根据下述三个条件对轮缘部分的基元进行提取：1)提取的基元类型为圆环基元，包含八个参数，其中，为圆环轴方向，包含三个参数，Center为圆环轴中心，包含三个参数，radiuMax为圆环大半径，包含一个参数，radiuMin为圆环小半径，包含一个参数；2)车轮轮缘半径；3)提取的圆环基元To的法向量与轮缘内侧面法向量平行，且满足其中，θ为设定阈值。