[发明专利]一种轮轨接触几何参数测量方法

说明书

本发明提供了一种轮轨接触几何参数测量方法，包括：对轮轨点云进行平面基元和圆柱体基元检测；提取轮缘内侧面所在基元，粗分割轮缘部分点云；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；计算轮对中心点、轨底中心点，获取轮轴方向；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；对点云进行切片，去除各点云片中属于铁轨踏面的点；基于RANSAC算法对去除后的点进行切片圆结构信息拟合，得到切片圆的圆心和半径；计算每个切片中铁轨踏面上的点到切片圆圆心的距离，确定接触斑；测量接触斑的长短轴长。该方法可以精确地测量轮轨参数，为列车安全运行提供技术支持。

技术领域

本发明涉及三维视觉测量技术领域，尤其涉及一种基于点云的轮轨接触几何参数测量方法。

背景技术

高速列车的快速发展，使得列车的运行速度与密度不断提高，进而使得轮轨接触机理也变得越来越复杂，轮轨之间相互作用越来越强，特别是轮轨之间异常接触姿态导致的轮轨滚动接触疲劳，从而造成轮轨表面剥离、裂纹等危害，缩短轨道使用寿命，严重影响列车的经济性、舒适性以及列车的运行安全性，并且显著地增加了轨道的维护和更换成本。轮轨关系是铁道工程研究领域的前沿课题之一，轮轨接触关系的研究是其中的关键。轮对相对于轨道的姿态和位置在轮轨接触几何中是非常重要的一部分，轮轨接触几何参数反映轮轨之间在不同接触姿态、不同应力情况下形成的三维空间几何关系。但是轮轨接触区域处位于轮轨交接区域。传统的接触式测量方法无法对轮轨接触几何参数直接进行测量。

因此，亟需一种可以对轮轨接触几何参数进行测量的方法。

发明内容

本发明提供了一种轮轨接触几何参数测量方法，以解决现有技术中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本实施例提供了一种轮轨接触几何参数测量方法，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根据接触斑中点的坐标测量接触斑的长、短轴长。