CN109029228A - 一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非接触式位移测量装置，公开了一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法，以非接触式方式测量车体与钢轨之间的偏移关系，达到测量精准，工程实用价值高的目的；本发明的系统包括永磁体，设置在车体相对钢轨正上方的任意位置；磁阻式传感器，设置在车体相对钢轨正上方的任意位置，用于采集固定点的磁感应强度变化；数据处理器，用于建立三维坐标系，录入各磁阻式传感器与钢轨参考点的初始位置关系，并建立各磁阻式传感器与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系，并根据映射关系和相应磁阻式传感器的采集数据计算得出车体与钢轨之间的偏移关系。

Description

一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法

技术领域

本发明涉及非接触式位移测量装置，尤其涉及一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法。

背景技术

轨道车辆运行过程中，受风载荷、轮轨相互作用等多种因素影响，车体会产生多种型式的振动，振动造成车体相对钢轨产生横向和垂向偏移。准确测量偏移，对于确定车辆动态限界、监测车辆运行安全状态等具有重要意义。

现有的轨道车辆车体-钢轨相对偏移测量技术主要采用激光测距和机器视觉方案，一方面采用激光二维扫描技术，在铁路某一端面上布置激光传感器，如图1所示。实现了列车通过该端面时动态横向振动偏移量的测试；另一方面，在列车运行线路的龙门架上安装4个高速激光扫描传感器，在列车通过时对其整体轮廓进行扫描测量，得到列车车体轮廓曲线；或者采用多个高速高精度激光扫描传感器对铁路车辆进行各类轮廓的扫描与监控管理；也可以基于双目视觉测量原理，利用大功率线激光瞬时光源构造测量特征布置高速相机，通过高速采集、处理、解算能反映列车动态偏移的被测信息，得到高速列车行驶过程中通过该位置时的动态包络线。

以上测量方案都是在地面固定位置安装测量装置，检测车辆通过这一位置时相对装置安装坐标的偏移量，无法实现车辆运行过程中相对钢轨的偏移量在线测量。目前，有人提出在被测车辆非共线的沿车体纵横对称面对称的矩形平面的4个点上安装CCD相机和主动光源，随着车辆的运动，CCD高速扫描钢轨，实时分析钢轨相对CCD的运动图像序列，得到各测点相对于钢轨的横向位移和垂向位移，综合各测点的相对偏移量得到整个车体的运行姿态，经进一步分析得到任意点的动态偏移量。该方法能够实现车体-钢轨偏移量的在线测量，但是对CCD相机和主动光源的安装精度要求高，且机器视觉系统对环境光源的要求高，容易受外界恶劣环境影响，不利用工程现场实现。

由于轨道车辆的特殊性，运行中相对钢轨的偏移只能采取非接触式测量，在非接触式位移测量中，磁阻式传感器具有广泛的应用。但是现有应用要求永磁体和传感器阵列分别安装在发生相对位移的参照物和被测物上，且两者距离基本在30mm以内，而轨道车辆偏移只能相对于轨面测量，任何测试系统绝对不能超过机车车辆限界，更不允许接触钢轨，限制了检测装置的安装空间。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法，以非接触式方式测量车体与钢轨之间的偏移关系，达到测量精准，工程实用价值高的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统，包括：

永磁体，设置在车体上，且位于钢轨正上方；

磁阻式传感器，设置在车体上，且位于钢轨正上方，用于采集固定点的磁感应强度变化；

数据处理器，用于建立三维坐标系，录入各所述磁阻式传感器与钢轨参考点的初始位置关系，并建立各所述磁阻式传感器与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系，并根据所述映射关系和相应磁阻式传感器的采集数据计算得出车体与所述钢轨之间的偏移关系。

进一步地，所述数据处理器建立的映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点的安装距离，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对轨面参考点的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点的偏移；其中，所述轨面参考点为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点。

进一步地，所述永磁体设为轴向磁化的永磁体。

为实现上述目的，本发明还提供一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的方法，包括：

在车体相对钢轨正上方的位置分别设置永磁体和磁阻式传感器；并基于所述永磁体与磁阻式传感器的位置关系建立各所述磁阻式传感器与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系；

在车体行进过程中，所述数据处理器获取磁阻式传感器所采集固定点的磁感应强度变化，并在三维坐标系中，根据所述映射关系、相应磁阻式传感器的采集数据、及各所述磁阻式传感器与钢轨参考点的初始位置关系计算得出车体与所述钢轨之间的偏移关系。

进一步地，所述映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点的安装距离，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对轨面参考点的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点的偏移；其中，所述轨面参考点为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法，在车体相对钢轨正上方的位置分别设置永磁体和磁阻式传感器，基于磁阻式传感器的检测原理实现车体与钢轨之间的偏移关系的非接触式测量，不需要在钢轨上安装任何装置，使用方便，检测结果准确，在使用过程中不受环境影响，能适用于铁路运输过程中的各种恶劣环境，具有较高的实用价值。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明背景技术中的利用激光测距技术检测列车动态横向振动偏移量示意图；

图2是本发明优选实施例的用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的静态实验结果图；

图4是本发明优选实施例的静车体坐标系与轨面随行坐标系示意图；

图5是本发明优选实施例的单测点偏移测量装置与轨面参考点的位置关系。

附图标记：

1、磁阻式传感器；2、永磁体；3、轨面参考点；4、钢轨横截面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本实施例提供一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统，如图2所示，包括：

永磁体2，设置在车体上，且位于钢轨正上方；

磁阻式传感器1，设置在车体上，且位于钢轨正上方，用于采集固定点的磁感应强度变化；

数据处理器，用于建立三维坐标系，录入各磁阻式传感器1与钢轨参考点的初始位置关系，并建立各磁阻式传感器1与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系，并根据映射关系和相应磁阻式传感器1的采集数据计算得出车体与钢轨之间的偏移关系。

具体地，将永磁体2和磁阻式传感器1安装在车体相对钢轨正上方的任意位置处，以保证测量结果能准确的体现车体与该钢轨之间的偏移关系。其中，优选地，在本实施例中，将磁阻式传感器1安装在永磁体2周围50mm-100mm范围内。但本发明并不仅限于此，在能达到相同目的的情况下，可以在一定程度上调整磁阻式传感器1与永磁体2之间的位置距离。优选地，可在装置外加装屏蔽罩，以屏蔽掉外界的其他干扰磁场，避免该测量装置的测量受其他干扰磁场的影响。进一步提高该测量装置的测量精确性。

值得说明的是，作为可变换的实施方式，磁阻式传感器1可以设为一个或者至少两个，当磁阻式传感器1设为一个时，磁阻式传感器1安装在永磁体2的非正位方向上；当磁阻式传感器1设为至少两个时，磁阻式传感器1以永磁体2为中心对称安装以获取对称的测量数据，提高测量结果的准确性。

在本实施例中，永磁体2设为轴向磁化的圆柱形永磁体2，该永磁体2的直径为0.01m,高为0.015m。

需要说明的是，永磁体2产生磁场源，钢轨处于该磁场源中被磁化后具有一定的磁矩，该磁矩对永磁体2产生的磁场造成一定影响，使得磁场发生变形。因此，在车体相对于钢轨运动时，钢轨对磁场造成的影响也在变化，磁阻式传感器1检测到的磁感应强度也发生变化。则可以建立磁阻式传感器1与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点3的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点3的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点3的安装距离，需要说明的是，由于轨道车辆沿轨道纵向运动，故不考虑车体沿轨道纵向的偏移，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对3的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点3的偏移；其中，所述轨面参考点3为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点，即轨面参考点3为钢轨横截面4的上轨顶面的中点。

在实际操作过程中，分为静态实验和动态实验两种情况对本实施例进行验证。在静态实验过程中，间歇移动磁阻式传感器1采集相应固定点处的测量值。具体地，令磁阻式传感器1离轨面参考点3垂向相距115mm，横向相距0mm时的位置为横移和垂移均为零的基准点，使磁阻式传感器1在横移±100mm垂移±50mm范围内间歇移动，垂向移动间隔为25mm，横向移动间隔为10mm，得到105个工况的测量数据，然后根据该105个工况的测量数据建立磁阻式传感器1与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系，并对数据处理器中的BP神经网络进行训练，得到训练后的BP神经网络模型，在实际使用时，将磁阻式传感器1实时测得的数据输入该BP神经网络模型中，能准确且快速地得到车体与钢轨之间的偏移关系。

具体地，使移磁阻式传感器1在横移±100mm垂移±50mm范围内间歇移动，垂向移动间隔仍为25mm，横向移动间隔随机选取15个10～20mm中的整值，得到75个工况的测量数据，对训练好的神经网络进行测试，试验结果见图3。

在动态试验过程中，将磁阻式传感器1分别置于垂移-50mm、-25mm、0mm、25mm、50mm的位置，并使其在横移±100mm范围内以3mm/s往返匀速移动，得到5组测量数据，然后通过该5组测量数据对神经网络进行测试，得到本发明对车体与轨道相对偏移的检测精度在横移2mm范围内，垂移在1mm范围内，具有速度快且精度高的优点。

实施例2

作为可变换的实施方式，可通过车体与钢轨之间的偏移关系得到车体当前的运行姿态。其中，车体的运行姿态包括侧滚角、摇头角、点头角、横移、垂移。

具体地，相对于车体尺寸而言，轨道在长度方向可以看作是两条向前延伸的长直线，如图4所示，建立两个沿轨道纵向同速同向运动的坐标系，车体坐标系O_bX_bY_bZ_b和轨面随行坐标系O_rX_rY_rZ_r。

则，可以通过求解两坐标系之间的旋转矩阵R和平移矩阵T得到车体运行姿态，即求得车体坐标系相对轨道坐标系绕Z轴的摇头角γ、绕Y轴的点头角β和绕X轴的侧滚角α、沿Z轴的沉浮量ΔZ和沿Y轴的横移量ΔY，进而可解算出车体上任意点相对轨道的偏移量。

根据已有的成熟模型，如Bursa-Wolf模型、Molodensky模型与武测模型中对三维坐标系的转换关系的描述，已知两坐标系中三个参考点的坐标便可求解。由于车体坐标系与轨道坐标系沿轨道纵向同速同向运动，所以参考点的X轴坐标不变，如图5所示将单测点偏移测量装置(即，单个本发明中的用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的测量装置)安装在轨道正上方，对应的轨面中点作为参考点，编号i单测点偏移测量装置对应测点i。设定参考点在轨面随行坐标系中的坐标已知且不发生变化，参考点在车体坐标系中的初始坐标已知，则只需求得车辆运行的任意时刻t，参考点在车体坐标系中的坐标即可。通过将单测点偏移测量装置安装于车体相对于钢轨的正上方的位置，以测量各参考点的偏移变化。其具体测量原理如上述实施例1所示。

进一步地，在车体上布置4个测点，初始时刻，各参考点在车体坐标系中的坐标可通过测量得到，车辆运行的任意t时刻，通过单测点偏移测量装置可得到测点i处的磁感应强度B_it，结合磁通密度与偏移的映射关系f，可求得横向偏移ΔY_bit和垂直偏移ΔZ_bit，即可得到参考点在车体坐标系中的坐标：

X_bit＝X_bi0+ΔX_bit＝X_bi0；

Y_bit＝Y_bi0+ΔY_bit＝W+ΔY_bit；

Z_bit＝Z_bi0+ΔZ_bit＝Z_br+ΔZ_bit；

式中，X_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的X轴上的坐标，其中X_bi0的绝对值为初始时刻参考点i到车体坐标系平面YOZ的距离，ΔX_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的X轴方向上的偏移；Y_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的Y轴上的坐标，其中Y_bi0为初始时刻参考点i在车体坐标系的Y轴的坐标值W，其绝对值等于轨顶面中点到轨道中心线的距离，ΔY_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的Y轴方向上的偏移；Z_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的Z轴上的坐标，其中Z_bi0为初始时刻参考点i在车体坐标系的Z轴的坐标值Z_br，其绝对值等于单节车体车底几何中心到轨面的垂向距离，ΔZ_bit表示t时刻参考点i在车体坐标系的Z轴方向上的偏移；W和Z_br均可直接测量得到。

车辆运行过程中，参考点始终在轨面随行坐标系的XOY平面内，其Y_r轴和Z_r轴的坐标不变，任意t时刻，参考点在轨面随行坐标系的坐标为(X_rit,Y_rit,Z_rit)，有以下性质：

-Y_r1t＝-Y_r2t＝Y_r3t＝Y_r4t＝|W|

Z_r1t＝Z_r2t＝Z_r3t＝Z_r4t＝0；

式中，Y_r1t、Y_r2t、Y_r3t、Y_r4t分别表示车体运行的任意t时刻1、2、3、4四个参考点在轨面随行坐标系的Y轴上的坐标值，W的绝对值等于轨顶面中点到轨道中心线的距离，Z_r1t、Z_r2t、Z_r3t、Z_r4t分别表示车体运行的任意t时刻1、2、3、4四个参考点在轨面随行坐标系的Z轴上的坐标。得到以上坐标，由于已知两坐标系中三个参考点的坐标便可求解，则可推导得到：

侧滚角α：

式中，X_b10、X_b20、X_b40分别表示初始时刻参考点1、2、4在车体坐标系的X轴的坐标值，ΔY_b1、ΔY_b2、ΔY_b4分别表示车辆运行的任意t时刻，参考点1、2、4在车体坐标系Y轴的坐标偏移，ΔZ_b1、ΔZ_b2、ΔZ_b4分别表示车辆运行的任意t时刻，参考点1、2、4在车体坐标系Z轴的坐标偏移，W的绝对值等于轨顶面中点到轨道中心线的距离。

点头角β：

式中，X_b10、X_b20为初始时刻参考点1、2在车体坐标系X轴的坐标值，ΔY_b1、ΔY_b2为车辆运行的任意t时刻，参考点1、2、在车体坐标系Y轴的坐标偏移，ΔZ_b1、ΔZ_b2为车辆运行的任意t时刻，参考点1、2在车体坐标系Z轴的坐标偏移。

摇头角γ：

式中，X_b10、X_b20分别表示初始时刻参考点1、2在车体坐标系的X轴的坐标值，ΔY_b1、ΔY_b2分别表示车辆运行的任意t时刻，参考点1、2、在车体坐标系的Y轴的坐标偏移，ΔZ_b1、ΔZ_b2分别表示车辆运行的任意t时刻，参考点1、2在车体坐标系的Z轴的坐标偏移。

根据以上车体坐标系相对轨道坐标系摇头角γ、点头角β和侧滚角α的解算结果，可写出车体坐标系相对于轨面随行坐标系的旋转矩阵R，以1号参考点为基准点，得到：

横向偏移：

ΔY＝W-r₂₁X_b1t-r₂₂Y_b1t-r₂₃Z_b1t；

式中，ΔY表示1号参考点的横向偏移，W的绝对值等于轨顶面中点到轨道中心线的距离，r₂₁、r₂₂、r₂₃为旋转矩阵R中的元素，X_b1t、Y_b1t、Z_b1t分别表示1号参考点在车体坐标系中的坐标，

垂向偏移：

ΔZ＝-r₃₁X_b1t-r₃₂Y_b1t-r₃₃Z_b1t；

式中，ΔZ表示1号参考点的垂向偏移，r₃₁、r₃₂、r₃₃为旋转矩阵R中的元素，X_b1t、Y_b1t、Z_b1t分别表示1号参考点在车体坐标系中的坐标，

根据以上车体坐标系相对轨道坐标系沉浮量ΔZ和横移量ΔY的解算结果，可写出车体坐标系相对于轨面随行坐标系平移矩阵T。

至此，以车体坐标系原点为基准点，利用车辆运行任意t时刻，车体上任意非共线位置的三个测点的偏移，求出了车体坐标系O_bX_bY_bZ_b到轨面随行坐标系O_rX_rY_rZ_r的旋转矩阵R和平移矩阵T(剩余一个测点作为备用，所测数据可用来验证计算模型)。

已知初始时刻车体上任意P点在车体坐标系O_bX_bY_bZ_b中的坐标P_b0，可求出车辆运行任意t时刻该点在轨面随行坐标系O_rX_rY_rZ_r中的坐标：

P_rt＝RP_b0+T；

式中，P_rt表示车辆运行任意t时刻，车体上任意P点在轨面随性坐标系中的坐标，R表示车体坐标系O_bX_bY_bZ_b到轨面随行坐标系O_rX_rY_rZ_r的旋转矩阵，T表示车体坐标系O_bX_bY_bZ_b到轨面随行坐标系O_rX_rY_rZ_r的平移矩阵，P_b0表示初始时刻车体上任意P点在车体坐标系O_bX_bY_bZ_b中的坐标。

将该坐标与P点初始时刻在轨面随行坐标系中的坐标相减，即可得到车辆运行的任意t时刻，P点相对轨道的偏移。

根据以上计算模型，已知车体上三个非共线测点相对轨道的横移量和垂移量，便可解算车体相对轨道的运行姿态，即在车体上设置三个非共线测点进行同步监测，便可监测车体相对轨道的运行姿态。

需要说明的是，监测车体相对轨道的运行姿态能为有效管理车体运行提供科学的理论依据，使车体运行的安全性得到进一步提升。

实施例3

本实施例提供一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的方法，包括：

在车体的相对钢轨正上方的位置分别设置永磁体2和磁阻式传感器1；并基于永磁体2与磁阻式传感器1的位置关系建立各磁阻式传感器1与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系；

在车体行进过程中，数据处理器获取磁阻式传感器1所采集固定点的磁感应强度变化，并在三维坐标系中，根据映射关系、相应磁阻式传感器1的采集数据、及各磁阻式传感器1与钢轨参考点的初始位置关系计算得出车体与钢轨之间的偏移关系。

进一步地，映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点3的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点3的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点3的安装距离，需要说明的是，由于轨道车辆沿轨道纵向运动，故不考虑车体沿轨道纵向的偏移，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对轨面参考点3的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点3的偏移；其中，所述轨面参考点3为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点。

其中，本方法实施例的具体实施原理同上述系统实时例一致，在此不多做赘述。

如上所述，本发明提供的一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统及方法，在车体的相对钢轨正上方的位置分别设置永磁体2和磁阻式传感器1，基于磁阻式传感器1的检测原理实现车体与钢轨之间的偏移关系的非接触式测量，不需要在钢轨上安装任何装置，使用方便，检测结果准确，在使用过程中不受环境影响，能适用于铁路运输过程中的各种恶劣环境，具有较高的实用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统，其特征在于，包括：

永磁体(2)，设置在车体上，且位于钢轨正上方；

磁阻式传感器(1)，设置在车体上，且位于钢轨正上方，用于采集固定点的磁感应强度变化；

数据处理器，用于建立三维坐标系，录入各所述磁阻式传感器(1)与钢轨参考点的初始位置关系，并建立各所述磁阻式传感器(1)与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系，并根据所述映射关系和相应磁阻式传感器(1)的采集数据计算得出车体与所述钢轨之间的偏移关系。

2.根据权利要求1所述的用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统，其特征在于，所述数据处理器建立的映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点(3)的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点(3)的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点(3)的安装距离，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对轨面参考点(3)的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点(3)的偏移；其中，所述轨面参考点(3)为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点。

3.根据权利要求1所述的用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的系统，其特征在于，所述永磁体(2)设为轴向磁化的永磁体(2)。

4.一种用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的方法，其特征在于，包括：

在车体相对钢轨正上方的位置分别设置永磁体(2)和磁阻式传感器(1)；并基于所述永磁体(2)与磁阻式传感器(1)的位置关系建立各所述磁阻式传感器(1)与钢轨参考点之间的位置变化与磁感应强度变化之间的映射关系；

在车体行进过程中，所述数据处理器获取磁阻式传感器(1)所采集固定点的磁感应强度变化，并在三维坐标系中，根据所述映射关系、相应磁阻式传感器(1)的采集数据、及各所述磁阻式传感器(1)与钢轨参考点的初始位置关系计算得出车体与所述钢轨之间的偏移关系。

5.根据权利要求4所述的用于测量轨道车辆与钢轨相对偏移的方法，其特征在于，所述映射关系为：

B_it＝f(X_bi0,ΔY_bit+Y_bi0,ΔZ_bit+Z_bi0)；

式中，t表示车体运行时刻，B_it表示t时刻测点i处测量到的磁感应强度值，X_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的纵向方位上相对于轨面参考点(3)的安装距离，Y_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对于轨面参考点(3)的安装距离，Z_bi0表示初始时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点(3)的安装距离，ΔY_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的横向方位上相对轨面参考点(3)的偏移，ΔZ_bit表示t时刻测点i在三维坐标中的垂向方位上相对轨面参考点(3)的偏移；其中，所述轨面参考点(3)为与所述测点处于同一横截面的钢轨的中点。