CN101082489A - 铁路限界高速动态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路限界高速动态检测装置，涉及一种铁路限界检测装置。本发明综合运用GPS全球定位***、立体测量***、航位推算***、自动控制等多种高新技本手段，实现了对铁道及铁道两旁地物的空间地理数据、属性数据的机动测量和采集，实时记录铁路沿线限界的实景图片，通过后处理软件的测量功能提供限界场景的测量结果。本发明还能拍摄铁路沿线清晰的景观录像，在行车轨迹图上点取一点时，可方便快捷地得到该点的实景录像并进行播放，有助于获取铁路设施状态信息，进行铁路资产管理。本发明适用于国内铁路限界检测领域，具有显著的实用价值和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路限界检测装置，尤其涉及一种铁路限界高速动态检测装置。具体地说，本发明是一种集成应用卫星定位、航位推算和移动近景摄影测量等多种前沿科技手段，安装在电务试验车厢上，在高速行驶过程中对铁路信息进行动态检测的综合***。本发明能实时、高效地采集铁路周边设施的空间位置及图像数据，测定铁路限界，为铁路资产管理，指导维护维修作业，保障铁路安全运行提供决策依据。
背景技术
铁路周边建筑和设施需要定期或必要时进行检测，以确定是否超越限界，影响列车安全行驶。目前铁路限界的检测主要靠人工观察，若有接近限界的物体，则用铅锤线和卷尺进行测量，不仅速度慢、测量点少、效率低下，还存在安全问题。
目前，国内外尚无铁路限界高速动态检测装置一类的产品。随着铁路运输的不断提速，铁路设施现代化快速发展，如何解决铁路限界检测的快速、高效、自动化作业的难题日益迫切地摆在了人们面前。本发明为解决这道难题提供了一条行之有效的途径。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种铁路限界高速动态检测装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明综合运用GPS全球定位***、立体测量***、航位推算***、自动控制等多种高新技术手段，实现对铁道及铁道两旁地物的空间地理数据、属性数据的机动测量和采集，实时记录铁路沿线限界的实景图片，通过后处理软件的测量功能提供限界场景的测量结果。本发明还能拍摄铁路沿线清晰的景观录像，在行车轨迹图上点取一点时，可方便快捷地得到该点的实景录像并进行播放，有助于获取铁路设施状态信息，进行铁路资产管理。
本发明由安装在铁路电务试验车厢上的硬件和软件两部分组成。
硬件分为车厢外安装和车厢内安装的设备，车厢外的设备主要包括数字相机、摄像机、GPS天线等，车厢内的设备主要有计算机、GPS接收机、陀螺仪、同步控制器等。
具体地说，如图1、2，本发明包括第1、2数字相机(1.1、1.2)、第1、2摄像机(2.1、2.2)、GPS(3)、GPS天线(3.1)、第1、2计算机(4.1、4.2)、第1、2显示器(5.1、5.2)、同步控制器(6)、速度传感器(7)、温控器(8)、陀螺仪(9)、电源变换器(10)、断路器(11)、开关电源(12)、AC220V(13)、第1、2防护罩(14.1、14.2)、试验车厢(15)；
在试验车厢(15)顶部设置有与GPS(3)连接的GPS天线(3.1)，在试验车厢(15)前端上部的两侧分别设置有第1、2防护罩(14.1、14.2)和第3、4防护罩(14.3、14.4)；在第1、2防护罩(14.1、14.2)内分别设置有第1数字相机(1.1)和第1摄像机(2.1)，在第3、4防护罩(14.3、14.4)内分别设置有第2数字相机(1.2)和第2摄像机(2.2)；
和第1显示器(5.1)连接的第1计算机(4.1)分别通过图像卡和通信电缆与第1、2数字相机(1.1、1.2)相连，接收、存储数字相机发来的图像数据，并在第1显示器(5.1)上显示；
和第2显示器(5.2)连接的第2计算机(4.2)分别通过视频卡和同轴电缆与第1、2摄像机(2.1、2.2)相连，接收、存储摄像机发来的视频数据，并在第2显示器(5.2)上显示；
第2计算机(4.2)还分别与GPS(3)和陀螺仪(9)连接，接收定位数据和姿态数据；
同步控制器(6)分别与速度传感器(7)、第1、2数字相机(1.1、1.2)、GPS(3)、第1、2计算机(4.1、4.2)连接，采集速度传感器(7)里程信号，接收GPS(3)数据，监控所有数字相机、计算机的运行状态，使之同步、协调工作。
软件包括实时数据采集软件和后处理软件，为多层次模块化软件工程设计。软件涵盖图形图像、地理空间位置、姿态、自动控制等多学科不同领域，将采集到的信息加工处理，获取限界地物高精度测量结果。本内容将另案申请。
本发明具有下列优点和积极效果：
①用高科技手段取代传统的手工作业，适应铁路运输不断提速和铁路设施日益现代化这一历史性要求。
②用高速行驶的移动测量代替定点测量，提高工作效率数十倍。本发明在时速160公里状态下，沿途所有检测点的拍摄测量都在瞬间完成，只需轻点鼠标便可查询打印数据，其方便快捷是人工测量不可比拟的。
⑧高科技投入带来高附加效益。本发明除了用于铁路限界检测外，还可显示、记录铁路沿线站、场、隧道、桥梁等地理信息，高清晰拍摄铁路设施、地物状态照片和实景录像，为铁路设施的维护维修和资产管理提供决策依据。
④本发明适用于国内铁路限界检测领域，具有显著的实用价值和经济效益。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明在电气试验车厢外部安装示意图。
其中：
1.1-第1数字相机， 1.2-第2数字相机；
2.1-第1摄像机， 2.2-第2摄像机；
3-GPS， 3.1-GPS天线；
4.1-第1计算机， 4.2-第2计算机；
5.1-第1显示器， 5.2-第2显示器；
6-同步控制器；
7-速度传感器；
8-温控器；
9-陀螺仪；
10-电源变换器；
11-断路器；
12-开关电源；
13-AC220V；
14.1-第1防护罩， 14.2-第2防护罩；
14.3-第3防护罩， 14.4-第4防护罩；
15-试验车厢。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明：
一、总体
1、前述，如图2，第1、2数字相机(1.1、1.2)和第1、2摄像机(2.1、2.2)分别安装于试验车厢(15)前端上部的两侧。由于试验车厢在铁路上行驶不能调头，因此，试验车厢(15)的另一端同样的位置也应装有同样的第1、2数字相机(1.1、1.2)和第1、2摄像机(2.1、2.2)。根据列车行驶方向或作业要求开启一端的设备。第1、2数字相机(1.1、1.2)用于列车两侧影像采集；第1、2摄像机(2.1、2.2)用于列车两侧景观录像采集。
2、GPS天线(3.1)安装在试验车厢(15)顶部，第1、2防护罩(14.1、14.2)和第3、4防护罩(14.3、14.4)为具有自动温度控制功能的防护罩，安装在车厢外壁上，与车厢连为一体。安装位置必须符合列车安全标准，不能超高、超宽。
试验车厢(15)由火车头牵引，一般位于列车尾部倒退拍摄，相机、摄像机镜头无遮挡。如果位于列车前部，火车头会对镜头造成部分遮挡，影响拍摄和量测。
3、本发明使用电气试验车载电源AC220V(13)，通过开关电源(12)转换为DC12V给第1、2计算机(4.1、4.2)、电源变换器(10)、同步控制器(6)和温控器(8)供电。电源变换器(10)输入DC12V、输出2路隔离的DC12V和DC5V电源。DC12V给第1、2数字相机(1.1、1.2)、第1、2摄像机(2.1、2.2)、GPS(3)及第1、2显示器(5.1、5.2)供电，DC5V给陀螺仪(9)供电。
4、相机、摄像机都安装在防护罩内，防护罩内装有温度传感器，具有加热、制冷、前挡玻璃除霜功能，由温控器(8)进行控制，可以全天候工作。温控器(8)采集防护罩传感器温度信号，根据预先输入的加热、制冷设定值，分别控制各防护罩内的温度。温控器(8)可设置高、低温报警值，监视防护罩内温度是否超限，如有超限立即发出声光报警。
二、有关部件
本发明的其它部件均为常用标准部件，均有上市产品。
*第1、2数字相机(1.1、1.2)可选用BASLER A641FC。
*第1、2摄像机(2.1、2.2)可选用Mintron 63V5H。
*GPS(3)、GPS天线(3.1)可选用Javad。
*第1、2计算机(4.1、4.2)可选用研华工控机。
*第1、2显示器(5.1、5.2)可选用DELL 1907FPT。
*同步控制器(6)可选用TBK-1A型多路同步控制器。
*速度传感器(7)可选用DF16光电式速度传感器。
*温控器(8)可选用XMTG938型智能温控器。
*陀螺仪(9)可选用VG951。
*电源变换器(10)可选用CYK12D12@5。
*断路器(11)可选用NC100H2P80AC。
*开关电源(12)可选用600S-N012。
*第1、2、3、4防护罩(14.1、14.2、14.3、14.4)可选用JPD3-EX1V。
三、运行实验测试结果对照表
本发明经多次上路运行，取得了良好的使用效果。以铁路建筑限界检测项目为例，铁路限界检测装置自动检测与人工检测对比测试结果如表1所示：
表1测试结果对照表
Claims (2)
1、一种铁路限界高速动态检测装置，其特征在于：
在试验车厢(15)顶部设置有与GPS(3)连接的GPS天线(3.1)，在试验车厢(15)前端上部的两侧分别设置有第1、2防护罩(14.1、14.2)和第3、4防护罩(14.3、14.4)；在第1、2防护罩(14.1、14.2)内分别设置有第1数字相机(1.1)和第1摄像机(2.1)，在第3、4防护罩(14.3、14.4)内分别设置有第2数字相机(1.2)和第2摄像机(2.2)；
和第1显示器(5.1)连接的第1计算机(4.1)分别通过图像卡和通信电缆与第1、2数字相机(1.1、1.2)相连，接收、存储数字相机发来的图像数据，并在第1显示器(5.1)上显示；
和第2显示器(5.2)连接的第2计算机(4.2)分别通过视频卡和同轴电缆与第1、2摄像机(2.1、2.2)相连，接收、存储摄像机发来的视频数据，并在第2显示器(5.2)上显示；
第2计算机(4.2)还分别与GPS(3)和陀螺仪(9)连接，接收定位数据和姿态数据；
同步控制器(6)分别与速度传感器(7)、第1、2数字相机(1.1、1.2)、GPS(3)、第1、2计算机(4.1、4.2)连接，采集速度传感器(7)里程信号，接收GPS(3)数据，监控所有数字相机、计算机的运行状态，使之同步、协调工作。
2、按权利要求1所述的一种铁路限界高速动态检测装置，其特征在于：
同步控制器(6)选用TBK-1A型多路同步控制器。
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