[发明专利]一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法

摘要

本发明公开了一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，该方法包括以下步骤：一、单轴陀螺仪的安装；二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集；三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理；四、铁轨不平顺性数据的获取。本发明方法步骤简单，设计合理，仅需要单轴陀螺仪和里程计，工程实施难度小，通过零点纠正和滤波保证了测量精度，可广泛应用于各种铁路轨道的测量，实用性强。

主权项

1.一种基于单轴陀螺的铁轨高低不平顺测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、单轴陀螺仪的安装：步骤101、将单轴陀螺仪(1)固定安装在轨检车上；其中，所述单轴陀螺仪(1)的测量轴和所述轨检车的运动方向之间的夹角为0°或180°；步骤102、将安装有单轴陀螺仪(1)的轨检车放置在待测铁轨上；步骤二、单轴陀螺仪输出的角速度的采集：步骤201、轨检车第a次静止5min～10min；其中，轨检车的速度和角速度均为零；a为正整数，且a≥1；步骤202、轨检车第a次静止时，数据处理器(3)按照预先设定的静止采样时间，对所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器(3)；步骤203、轨检车第a次静止之后，所述轨检车沿待测铁轨进入第a次运动，在所述轨检车沿待测铁轨第a次运动的过程中，所述单轴陀螺仪(1)检测到的角速度发送至数据处理器(3)，数据处理器(3)调取数字低通滤波器对所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度数据进行滤波，之后，数据处理器(3)按照预先设定的运动采样时间，对经过滤波后的单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将采集到的角速度发送至数据处理器(3)；同时，里程计(2)对轨检车的第a次里程进行检测，并将检测的第a次里程发送至数据处理器(3)，直至数据处理器(3)接收到的轨检车第a次里程等于运动间歇里程；步骤三、单轴陀螺仪输出的角速度的处理：步骤301、轨检车第a次静止时，数据处理器(3)对单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将数据处理器(3)第i个静止采样时刻采集到的角速度记作ω_a(i)；其中，i为正整数，且i的取值为1～8；步骤302、根据公式得到轨检车第a次静止时所述单轴陀螺仪(1)输出的角速度平均值步骤303、轨检车第a次运动时，数据处理器(3)对单轴陀螺仪(1)输出的角速度进行采集，并将数据处理器(3)第j个运动采样时刻采集到的角速度记作ω_a,d(j)，轨检车第a次运动过程中第j个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程记作Q_a(j)，轨检车第a次运动过程中第j+1个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程记作Q_a(j+1)；其中，j为正整数，且j≥1；步骤304、根据公式得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)；步骤四、铁轨不平顺性数据的获取：步骤401、数据处理器(3)调取积分模块对所述轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的纠偏角速度ω′_a,d(j)在单位运动采样时间内进行积分处理，得到轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻的角度值θ_a(j)；步骤402、数据处理器(3)根据公式ΔH_a(j)＝(Q_a(j+1)‑Q_a(j))×sin(θ_a(j))，得到轨检车第a次运动时第j+1个运动采样时刻与轨检车第a次运动时第j个运动采样时刻之间的高低差值ΔH_a(j)；步骤403、数据处理器(3)根据公式得到轨检车里程Q_a(j)处相对于轨检车初始位置的高低差值H_a(j)；其中，N表示任一运动间歇里程内的运动采样总次数，j′表示任一运动间歇里程内第j′次采样，Q_a(N)＝Q_a+1(1)，Q_a(N)轨检车第a次运动过程中第N个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程，Q_a+1(1)表示轨检车第a+1次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程，Q₁(1)＝0，Q₁(1)表示轨检车第一次运动过程中第一个运动采样时刻所对应的里程计(2)输出的里程；步骤404、多次重复步骤三至步骤403，直至所述轨检车运动完成整个待测铁轨的检测，从而得到铁轨各个位置处相对于轨检车初始位置的高低差值。