CN113085948B - 一种轨道综合检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨道检测技术领域，涉及一种轨道综合检测***。本发明将检测***安设于列车上，实时获得车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息完成对列车的实时检测监测，确保列车的行程安全；同时根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息综合分析得到轨道异常以及位置，使得轨道巡检信息与轨道几何参数两者之间相互佐证，有效提高轨道检测精度和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道检测技术领域，涉及一种轨道综合检测***。
背景技术
随着诸如轨道交通等领域对轨道***的运用的发展，以及自动化程度的提高，检测装备的现代化程度不断提升。目前的轨道检测无法根据现有的信息对轨道进行实时检测监测，人工参与日常维修过程中，无法针对性的进行维修处理，检测精度低，出错率较大；同时在日常维护中只能根据个人判断异常位置是否进行维护，存在安全隐患，不利于行车安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对列车的实时检测监测，有效提高轨道检测精度和可靠性的轨道综合检测***及方法。
为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种轨道综合检测***，包括几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块、车载处理模块以及为列车轨道综合检测***提供电源的电源模块，所述轨道巡检模块用于采集轨道以及道床的轨道巡检图像信息并将轨道巡检图像信息传输至车载处理模块；所述惯性模块用于测量列车运行时的车辆姿态参数信息；所述几何参数测量模块用于实时测量运行轨道的几何参数信息并将几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述轨道断面采集模块用于采集运行轨道的断面图像，所述车载处理模块根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息确定轨道异常的位置以及出现轨道异常的原因，以此获得轨道维护信息。
进一步地，所述轨道巡检模块包括轨道相机以及道床相机，所述轨道相机用于对钢轨进行等距扫描获得钢轨表面图像以及与钢轨相连接的轨枕图像和扣件图像，所述道床相机用于对道床进行等距扫描获得到道床图像。
进一步地，轨道断面采集模块包含激光传感器和断面相机，所述激光传感器，用于发射激光并将激光照射在轨道断面上；所述断面相机，用于拍摄激光照射下的轨道断面以获得实时的轨道廓形图，所述车载处理模块将轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比获得轨道磨损位置。
进一步地，所述几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块均设置在列车底部，所述轨道巡检模块设置在轨道上方，所述轨道断面采集模块设置在道床上方，所述车载处理模块以及电源模块设置于列车车厢内。
进一步地，还包括雷达测速模块，所述雷达测速模块设置在列车底部，所述雷达测速模块用于实时检测列车运行车速及里程数据，并将车速及里程数据传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的车速及里程数据获得列车定位信息。
本发明的有益效果：
本发明将检测***安设于列车上，实时获得车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息完成对列车的实时检测监测，确保列车的行程安全；同时根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息综合分析得到轨道异常以及位置，使得轨道巡检信息与轨道几何参数两者之间相互佐证，有效提高轨道检测精度和可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种轨道综合检测***示意图。
图2是本发明的检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-图2所示，一种轨道综合检测***，所述检测***安设于列车，包括几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块、车载处理模块以及为列车轨道综合检测***提供电源的电源模块，所述轨道巡检模块用于采集轨道以及道床的轨道巡检图像信息并将轨道巡检图像信息传输至车载处理模块；所述惯性模块用于测量列车运行时的车辆姿态参数信息；所述几何参数测量模块用于实时测量运行轨道的几何参数信息并将几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述轨道断面采集模块用于采集运行轨道的断面图像，所述车载处理模块根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息确定轨道异常的位置以及出现轨道异常的原因，以此获得轨道维护信息。
本发明将检测***安设于列车上，实时获得车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息完成对列车的实时检测监测，确保列车的行程安全；同时根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息综合分析得到轨道异常以及位置，使得轨道巡检信息与轨道几何参数两者之间相互佐证，有效提高轨道检测精度和可靠性。
所述轨道巡检模块包括轨道相机以及道床相机，所述轨道相机用于对钢轨进行等距扫描获得钢轨表面图像以及与钢轨相连接的轨枕图像和扣件图像，所述道床相机用于对道床进行等距扫描获得到道床图像。
钢轨表面图像包括轨道内侧图像、轨道外侧图像、轨道顶部图像，使得轨道相机全面获得轨道的巡检图像，通过图像判定轨检部件是否存在缺陷，采用人工抽查或者现有技术中心的图像智能识别方法进行判定。
轨道异常包括轨道夹板处接头螺栓缺失、轨道扣件缺失（轨下及板下大胶、弹条）、铁垫板螺栓缺失、道岔螺栓缺失、轨枕裂缝、掉块以及轨道波磨（外形）磨损。
所述几何参数信息包括对轨道的轨距、超高、高低、轨向、三角坑、车体加速度等参数，由完成轨距不平顺检测、轨距变化率 、高低不平顺检测、水平不平顺检测、轨向不平顺检测、轨向变化率、三角坑检测、复合不平顺检测、曲率检测、曲率变化率。
轨道断面采集模块包含激光传感器和断面相机，所述激光传感器，用于发射激光并将激光照射在轨道断面上；所述断面相机，用于拍摄激光照射下的轨道断面以获得实时的轨道廓形图，所述车载处理模块将轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比获得轨道磨损位置。
通过实时的轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比，可以获取到轨道顶部磨耗、轨道侧面磨耗以及设定点的磨耗等，进而为轨道的磨损状况与轨道状态进行评判。提取磨损位置的变化值就是磨耗值。磨耗计算的具体实现方法：采集到轨形数据轮廓角度校正 ；标准钢轨垂直磨耗点与侧面磨耗点提取；磨耗钢轨垂直磨耗点与侧面磨耗点提取；将垂直磨耗点与侧面磨耗点与标准轨进行匹配。
车体的横滚、俯仰、方向三个姿态和车体垂直振动加速度、水平振动加速度和纵向振动加速度测量均由惯性模块完成，所述惯性模块包括三个加速度计和三个倾角仪，在外界激励下，引起加速度计和倾角仪应变片发生变化，传感器把形体变化转化成数字信号输出至车载处理模块，从而实现对车体姿态和各向加速度的测量。
所述几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块均设置在列车底部，所述轨道巡检模块设置在轨道上方，所述轨道断面采集模块设置在道床上方，所述车载处理模块以及电源模块设置于列车车厢内。
还包括雷达测速模块，所述雷达测速模块设置在列车底部，所述雷达测速模块用于实时检测列车运行车速及里程数据，并将车速及里程数据传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的车速及里程数据获得列车定位信息。
雷达测速模块可对车辆运动速度和行驶方向进行非接触测量，能适应不同的反射路面，能克服转速传感器所引起的速度故障，可消除因车轮空转、滑行和轮径磨损引起的测速误差，提高列车测速、测距精度，进而实现车辆运行位置的准确定位。
本发明还包括一种轨道检测方法，包括：
实时获取轨道以及道床的图像和运行轨道的断面图像，检测轨道***中的异常故障点，若存在，根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因，以此获得轨道维修信息；若不存在，则根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息。
根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因；根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息，将轨道的巡检信息与轨道几何参数进行综合分析得到轨道异常位置以及异常原因，进一步提高检测精度。
实时获取断面图像建立轨道正常状态下的标准轨道轮廓的数据库，根据所述数据库中的标准轨道轮廓匹配有对应的轨道轮廓参数，将断面图像与数据库中同一位置的标准轨道轮廓进行对比用以获得轨道磨损位置以及轨道状态。
根据对应位置的轨道几何参数以及姿态参数确认轨道异常参数，再根据轨道以及道床的图像、断面图像判断出现轨道异常的原因；
具体的，实时获得的轨距超出预设阈值，此时列车会出现晃动或者列车轮与钢轨未完全接触出现空转时，通过轨道以及道床的图像和断面图像可以判断此刻钢轨的情况，即是道床枕木断裂、钢轨扣件松脱、钢轨有较大溃边等等原因导致，可进行快速判断异常原因，获得轨道维修信息，针对性进行后续维护。
反之，则根据轨道以及道床的图像、断面图像实时校正轨道几何参数以及姿态参数，以此获得轨道维护信息；
具体的，实时获得的轨道以及道床的图像、断面图像，根据图像中出现的异常情况，即道床枕木断裂、钢轨扣件松脱、钢轨有较大溃边等异常时，此时轨道的轨距、超高、高低、轨向、三角坑、车体加速度均为超出设定阈值，若此异常不会造成行车安全，则将对几何参数以及姿态参数进行实时校正精度，避免发出误报；若是异常可以临时使用，但不利于行车安全，应当发出维护报警，对相对应位置进行及时维护。
若几何参数信息出现在阈值边缘徘徊且并未超出阈值时，缩短断面图像和轨道以及道床的图像的采样间隔，并调取参数异常点前后8-11帧图像，通过多帧图像综合分析确定几何参数异常信息，预防轨道异常的发生，保证行车安全。
当轨道轨距为1450mm，左右轨的高低范围为±100mm，列车的横向加速度范围为±8m/s²，复合不平顺范围为±120mm，则断面图像的采样间隔为0.25m，轨道以及道床的图像采样间隔为1.6mm。
当轨道参数超出阈值，几何参数来计算轨道信息及位置，根据巡检图像和断面图像可快速排查相关位置，进行及时维护，保证行车安全。
较优选的方案为轨道轮廓采集间隔0.25m和图像采集采用是线阵相机采样间隔（行进方向）1mm；将采集的轨道轮廓通过惯性基准法与2D点云数据基于波长算出轨道几何参数；线阵相机采集1000条数据组组装成JPG图像构成轨道巡检图像包括左右轨道巡检、轨道道床巡检；
轨道几何与轨道巡检之间进行联动分析，综合判别能够找到轨检真正的缺陷，当轨道几何中某一个位置出现轨距超限，与同一个位置的轨道巡检进行关联，查看轨道巡检图像确定该位置是否是道岔，如果是道岔则认为该位置轨距不超限，如果是非道岔那么该位置轨距超限，以此完成综合分析。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种轨道综合检测***，其特征在于，包括几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块、车载处理模块以及为列车轨道综合检测***提供电源的电源模块，所述轨道巡检模块用于采集轨道以及道床的轨道巡检图像信息并将轨道巡检图像信息传输至车载处理模块；所述惯性模块用于测量列车运行时的车辆姿态参数信息；所述几何参数测量模块用于实时测量运行轨道的几何参数信息并将几何参数信息传输至车载处理模块存储，所述轨道断面采集模块用于采集运行轨道的断面图像，所述车载处理模块根据接收到的车辆姿态参数信息、轨道巡检图像信息、轨道断面信息以及几何参数信息检测轨道***中的异常故障点；
若存在，根据对应位置的轨道几何参数信息以及姿态参数信息确认轨道异常参数信息，再根据轨道以及道床的图像信息、断面图像信息判断出现轨道异常的原因，以此获得轨道维修信息；若不存在，则根据轨道以及道床的图像信息、断面图像信息实时校正轨道几何参数信息以及姿态参数信息，以此获得轨道维护信息。
2.如权利要求1所述的轨道综合检测***，其特征在于，所述轨道巡检模块包括轨道相机以及道床相机，所述轨道相机用于对钢轨进行等距扫描获得钢轨表面图像以及与钢轨相连接的轨枕图像和扣件图像，所述道床相机用于对道床进行等距扫描获得到道床图像。
3.如权利要求1所述的轨道综合检测***，其特征在于，轨道断面采集模块包含激光传感器和断面相机，所述激光传感器，用于发射激光并将激光照射在轨道断面上；所述断面相机，用于拍摄激光照射下的轨道断面以获得实时的轨道廓形图，所述车载处理模块将轨道廓形图与标准轨道轮廓进行对比获得轨道磨损位置。
4.如权利要求1所述的轨道综合检测***，其特征在于，所述几何参数测量模块、惯性模块、轨道巡检模块、轨道断面采集模块均设置在列车底部，所述轨道巡检模块设置在轨道上方，所述轨道断面采集模块设置在道床上方，所述车载处理模块以及电源模块设置于列车车厢内。
5.如权利要求1所述的轨道综合检测***，其特征在于，还包括雷达测速模块，所述雷达测速模块设置在列车底部，所述雷达测速模块用于实时检测列车运行车速及里程数据，并将车速及里程数据传输至车载处理模块，车载处理模块根据接收到的车速及里程数据获得列车定位信息。
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| GR01 | Patent grant | ||
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