CN109808732A - 轨道交通车辆限界检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆限界检测领域，特别是涉及轨道交通车辆限界检测系统，包括车辆标定系统、轮廓线测量装置、定位控制装置、图像处理界面，所述轮廓线测量装置包括两根相对设置的立柱、设置在立柱顶端的延伸架、若干个设置在立柱一侧的测量机构，所述延伸架一侧也安装测量机构，设置于立柱的每两个相邻的所述测量机构的垂直安装距离设置为400mm～800mm，所述测量机构的工作面与车体外轮廓面的设置距离为800～1000mm，所述定位控制装置包括设置于轨道上的第一车轮传感器、第二车轮传感器和第三车轮传感器。本发明提供一种测量精度高、节省人力的轨道交通车辆限界检测系统。

Description

轨道交通车辆限界检测系统

技术领域

本发明涉及车辆限界检测领域，特别是涉及一种轨道交通车辆限界检测系统。

背景技术

铁路机车车辆限界是一个和线路中心线垂直的极限横断面轮廓，当车辆在轨道线上停留时，车辆最外轮廓各点所形成的净空称为机车车辆的静态限界。在国家所制定的安全限界标准中，静态限界是保证机车安全运行的基本条件，是所有机车车辆在线路运行时其外轮廓的偏摆倾斜等变化量计算的基础。因此，机车车辆的轮廓线检测与动态偏移的核算均需要正确地测定静态限界尺寸。

在现阶段，对于车辆静态限界的检测通常采用GBT 16904.2-2006《标准轨距铁路机车车辆限界检查》中所规定的标准限界规，测量精度完全依赖于机械结构和人员操作，存在精度差、测量过程费时费力适应性差等缺点。同时，使用不规范的限界规带来了检测基准不统一的问题，为适应现今铁路的飞速发展，需要建立一种新的车辆限界测量方法来提高限界测量的效率与精度，并起到统一测量基准的作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种测量精度高、节省人力的轨道交通车辆限界检测系统。

本发明采用如下技术方案：

轨道交通车辆限界检测系统，包括车辆标定系统、轮廓线测量装置、定位控制装置、图像处理界面，所述轮廓线测量装置包括两根相对设置的立柱、设置在立柱顶端的延伸架、若干个设置在立柱一侧的测量机构，所述延伸架一侧也安装测量机构，设置于立柱的每两个相邻的所述测量机构的垂直安装距离设置为400mm～800mm，所述测量机构的工作面与车体外轮廓面的设置距离为 800～1000mm，所述定位控制装置包括设置于轨道上的第一车轮传感器、第二车轮传感器和第三车轮传感器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述测量机构包括有安装平台、设置在安装平台一侧的相机组件、设置在安装平台另一侧的激光组件，所述相机组件设置为CCD面阵相机，所述激光组件设置为线结构光激光发射器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述相机组件固定在所述激光组件的水平角度60°～80°方向。

对上述技术方案的进一步改进为，所述图像处理界面设置于工业计算机，所述工业计算机连接于所述轮廓线测量装置、定位控制装置。

对上述技术方案的进一步改进为，所述图像处理界面还包括有控制单元、检测参数储存单元、车辆信息输出单元和数据处理单元，所述控制单元具有可预置和随时更改车辆轮廓基本限界标准尺寸的功能，同时具有启动、运行、复位功能及预留人工干预功能，所述检测参数储存单元用于检测车辆静态限界并以坐标和数据记录的形式存储，所述车辆信息输出单元用于输出车辆编号、超限轮廓，含侵限量、侵限方位及车辆轮廓曲线，所述数据处理单元具有独立的数据采集、分析处理功能。

对上述技术方案的进一步改进为，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器设置为绕在与轨道构成磁路的U型磁钢上的线圈。

对上述技术方案的进一步改进为，电连接于所述U型磁钢的电源及其触发线通过固定支架沿轨道外侧内壁设置。

对上述技术方案的进一步改进为，所述第一车轮传感器设置为远程启动装置，所述第二车轮传感器和第三车轮传感器分别设置为起点感应装置和终点感应装置。

对上述技术方案的进一步改进为，安装在立柱一侧的所述测量机构通过至少两个U型抱箍固定，安装在延伸架一侧的所述测量机构通过螺栓固定。

本发明的有益效果：

1、本发明包括车辆标定系统、轮廓线测量装置、设置在轨道上的定位控制装置、图像处理界面，通过面状激光投射到车体表面，在车体表面形成一条轮廓线，再用CCD相机拍摄光条图像，通过数字图像处理，提取激光轮廓线的信息，整个检测系统经过了车辆标定系统，就可以测量车辆界面上相应个点的空间尺寸，其中车辆标定系统采用了《用于三维重构的激光三角测量的标定方法》，进一步提高测量精度，然后通过图像处理界面，得到测量结果后，将其与测量前输入图像处理界面的车辆标准尺寸相比较，就可以获得车辆的静态限界信息，整体设计简化了检测步骤，有效减少人工操作的依赖，同时提高测量精度，轮廓线测量装置包括两根相对设置的立柱、设置在立柱顶端的延伸架、若干个设置在立柱一侧的测量机构，通过面状激光投射到车体表面，在车体表面形成一条轮廓线，再用CCD相机拍摄光条图像，通过数字图像处理，提取激光轮廓线的信息，有效提高自动化程度，进而提高测量效率和精度，有效节省人力物力，延伸架一侧也安装测量机构，可根据现场的测量机构的成像效果和扫描位置，来确定延伸架安装位置，有效保证测量机构对车体外轮廓面的扫描成像工作，进一步提高测量精度，两个相邻的测量机构的垂直安装距离设置为 400mm～800mm，测量机构的工作面与车体外轮廓面的设置距离为800～1000mm，在此设置距离范围内，有效对车体外轮廓面进行扫描并成像，进一步提高测量效率和精度，同时可用于多种车型，减少重复投入，适用性广，节省成本，定位控制装置包括设置在钢轨上的第一车轮传感器、第二车轮传感器和第三车轮传感器，三个车轮传感器为绕在与钢轨构成磁路的U型磁钢上的线圈，当车轮通过U型磁钢上面时，由于磁通量的变化而产生感应电动势，供信号处理电路产生车轮的脉冲信号，与图像处理界面连接，进而控制本发明的工作流程，还可以实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

2、测量机构包括有安装平台、设置在安装平台一侧的相机组件、设置在安装平台另一侧的激光组件，工作时，激光组件投射的光束通过内部的柱面镜在空间中行成一道光平面，光条由于轨道表面深度的变化，在相机组件拍摄到的图像中便呈在不同的位置，通过预先进行的摄像机标定和标定光平面标定方法，通过坐标计算，便能够得到光条投射处的表面三维信息，进一步提高了自动化程度，有效节省人力资源，提高测量精度，相机组件设置为CCD面阵相机，其优点为可以获取二维图像信息，测量图像直观，减少人工误判的情况，从而提高测量效率和精度，激光组件设置为线结构光激光发射器，线结构光激光发射器投射的光束通过内部的柱面镜在空间中行成一道光平面，光条由于轨道表面深度的变化，在面阵相机拍摄到的图像中便呈在不同的位置，通过预先进行的摄像机标定和标定光平面标定方法，通过坐标计算，便能够得到光条投射处的表面三维信息，有效对车体外轮廓面进行扫描并成像，进一步提高测量效率和精度。

3、相机组件固定在所述激光组件的水平角度60°～80°方向，在此角度范围内，可有效将相机组件和激光组件安装，保证二者正常工作，进一步提高测量效率。

4、图像处理界面包括有工业计算机，工业计算机连接于轮廓线测量装置、定位控制装置，工业计算机的运作替代了人工操作，有效提高了测量精度，减少了人工计算的依赖，进一步节省成本。

5、图像处理界面还包括有控制单元、检测参数储存单元、车辆信息输出单元和数据处理单元，控制单元具有可预置和随时更改车辆轮廓基本限界标准尺寸的功能，同时具有启动、运行、复位功能及预留人工干预功能，检测参数储存单元用于检测车辆静态限界并以坐标和数据记录的形式存储，车辆信息输出单元用于输出车辆编号、超限轮廓，含侵限量、侵限方位及车辆轮廓曲线，数据处理单元具有独立的数据采集、分析处理功能，多种单元配合工作，可直观地了解测量情况，减少人工误判，提高测量精度。

6、第一传感器、第二传感器、第三传感器设置为绕在与轨道构成磁路的U 型磁钢上的线圈，当车轮通过U型磁钢上面时，由于磁通量的变化而产生感应电动势，供信号处理电路产生车轮的脉冲信号，与图像处理界面连接，进而控制本发明的工作流程，还可以实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

7、电连接于U型磁钢的电源及其触发线通过固定支架沿轨道外侧内壁设置，安装稳定，有效提高测量精度。

8、第一车轮传感器设置为远程启动装置，所述第二车轮传感器和第三车轮传感器分别设置为起点感应装置和终点感应装置，在探测区内，车辆的车轮经过第一车轮传感器时，产生远程启动信号，在图像处理界面的控制下，并在第二车轮传感器作为开始探测起点，以第三车轮传感器为结束探测点，有效对车辆实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

9、安装在立柱一侧的测量机构通过至少两个U型抱箍固定，安装在延伸架一侧的测量机构通过螺栓固定，经过稳定安装，有效保证测量机构正常工作，进而提高测量效率，保证测量精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的轮廓线测量装置的结构示意图；

图3为本发明的测量机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，轨道交通车辆限界检测系统，包括车辆标定系统、轮廓线测量装置110、定位控制装置120、图像处理界面130，所述轮廓线测量装置110 包括两根相对设置的立柱111、设置在立柱111顶端的延伸架112、若干个设置在立柱111一侧的测量机构113，所述延伸架112一侧也安装有一个测量机构 113，两个相邻的所述测量机构113的垂直安装距离设置为400mm～800mm，所述测量机构113的工作面与车体外轮廓面的设置距离为800～1000mm，所述定位控制装置120包括设置于轨道上的第一车轮传感器(图中未示出)、第二车轮传感器(图中未示出)和第三车轮传感器(图中未示出)。

车辆标定系统采用《用于三维重构的激光三角测量的标定方法》，即可预先测量车辆界面上相应个点的空间尺寸，进一步提高测量精度。

测量机构113包括有安装平台113a、设置在安装平台113a一侧的相机组件 113b、设置在安装平台113a另一侧的激光组件113c，工作时，激光组件113c 投射的光束通过内部的柱面镜在空间中行成一道光平面，光条由于轨道表面深度的变化，在相机组件113b拍摄到的图像中便呈在不同的位置，通过预先进行的摄像机标定和标定光平面标定方法，通过坐标计算，便能够得到光条投射处的表面三维信息，进一步提高了自动化程度，有效节省人力资源，提高测量精度，相机组件113b设置为CCD面阵相机，其优点为可以获取二维图像信息，测量图像直观，减少人工误判的情况，从而提高测量效率和精度，激光组件113c 设置为线结构光激光发射器，线结构光激光发射器投射的光束通过内部的柱面镜在空间中行成一道光平面，光条由于轨道表面深度的变化，在面阵相机拍摄到的图像中便呈在不同的位置，通过预先进行的摄像机标定和标定光平面标定方法，通过坐标计算，便能够得到光条投射处的表面三维信息，有效对车体外轮廓面进行扫描并成像，进一步提高测量效率和精度。

相机组件113b固定在所述激光组件113c的水平角度60°～80°方向，在此角度范围内，可有效将相机组件113b和激光组件113c安装，保证二者正常工作，进一步提高测量效率。

相机组件113b固定在所述激光组件113c的水平角度75°方向，在此设置角度下，可有效将相机组件113b和激光组件113c安装，保证二者正常工作，进一步提高测量效率。

两个相邻的所述测量机构113的垂直安装距离设置为600mm，在此安装距离，可有效保证多个测量机构113对车体外轮廓线进行扫描成像，有效节省人力，提高测量效率和精度。

测量机构113的工作面与车体外轮廓面的设置距离为900mm，在此设置距离下，有效对车体外轮廓面进行扫描并成像，进一步提高测量效率和精度，同时可用于多种车型，减少重复投入，适用性广，节省成本。

图像处理界面130包括有工业计算机140，工业计算机140连接于轮廓线测量装置110、定位控制装置120，工业计算机140的运作替代了人工操作，有效提高了测量精度，减少了人工计算的依赖，进一步节省成本。

图像处理界面130还包括有控制单元131、检测参数储存单元132、车辆信息输出单元133和数据处理单元134，控制单元131具有可预置和随时更改车辆轮廓基本限界标准尺寸的功能，同时具有启动、运行、复位功能及预留人工干预功能，检测参数储存单元132用于检测车辆静态限界并以坐标和数据记录的形式存储，车辆信息输出单元133用于输出车辆编号、超限轮廓，含侵限量、侵限方位及车辆轮廓曲线，数据处理单元134具有独立的数据采集、分析处理功能，多种单元配合工作，可直观地了解测量情况，减少人工误判，提高测量精度。

第一传感器(图中未示出)、第二传感器(图中未示出)、第三传感器(图中未示出)设置为绕在与轨道构成磁路的U型磁钢上的线圈，当车轮通过U型磁钢上面时，由于磁通量的变化而产生感应电动势，供信号处理电路产生车轮的脉冲信号，与图像处理界面连接，进而控制本发明的工作流程，还可以实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

电连接于U型磁钢的电源及其触发线通过固定支架沿轨道外侧内壁设置，安装稳定，有效提高测量精度。

第一车轮传感器(图中未示出)设置为远程启动装置，所述第二车轮传感器(图中未示出)和第三车轮传感器(图中未示出)分别设置为起点感应装置和终点感应装置，在探测区内，车辆的车轮经过第一车轮传感器(图中未示出) 时，产生远程启动信号，在图像处理界面130的控制下，并在第二车轮传感器 (图中未示出)作为开始探测起点，以第三车轮传感器(图中未示出)为结束探测点，有效对车辆实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

安装在立柱111一侧的测量机构113通过至少两个U型抱箍114固定，安装在延伸架112一侧的测量机构113通过螺栓固定，经过稳定安装，有效保证测量机构113正常工作，进而提高测量效率，保证测量精度。

本发明包括车辆标定系统、轮廓线测量装置110、设置在轨道上的定位控制装置120、图像处理界面130，通过面状激光投射到车体表面，在车体表面形成一条轮廓线，再用CCD相机拍摄光条图像，通过数字图像处理，提取激光轮廓线的信息，整个检测系统经过了车辆标定系统，就可以测量车辆界面上相应个点的空间尺寸，其中车辆标定系统采用了《用于三维重构的激光三角测量的标定方法》，进一步提高测量精度，然后通过图像处理界面130，得到测量结果后，将其与测量前输入图像处理界面130的车辆标准尺寸相比较，就可以获得车辆的静态限界信息，整体设计简化了检测步骤，有效减少人工操作的依赖，同时提高测量精度，轮廓线测量装置110包括两根相对设置的立柱111、设置在立柱 111顶端的延伸架112、若干个设置在立柱111一侧的测量机构113，通过面状激光投射到车体表面，在车体表面形成一条轮廓线，再用CCD相机拍摄光条图像，通过数字图像处理，提取激光轮廓线的信息，有效提高自动化程度，进而提高测量效率和精度，有效节省人力物力，延伸架112一侧也安装测量机构113，可根据现场的测量机构113的成像效果和扫描位置，来确定延伸架112安装位置，有效保证测量机构113对车体外轮廓面的扫描成像工作，进一步提高测量精度，两个相邻的测量机构113的垂直安装距离设置为400mm～800mm，测量机构113的工作面与车体外轮廓面的设置距离为800～1000mm，在此设置距离范围内，有效对车体外轮廓面进行扫描并成像，进一步提高测量效率和精度，同时可用于多种车型，减少重复投入，适用性广，节省成本，定位控制装置120包括设置于轨道上的第一车轮传感器(图中未示出)、第二车轮传感器(图中未示出)和第三车轮传感器(图中未示出)，三个车轮传感器为绕在与钢轨构成磁路的U型磁钢上的线圈，当车轮通过U型磁钢上面时，由于磁通量的变化而产生感应电动势，供信号处理电路产生车轮的脉冲信号，与图像处理界面130连接，进而控制本发明的工作流程，还可以实现计轴计辆以及测速，得出车辆轴距信息表，有效减少人工操作的依赖，进一步节省人力物力，提高测量精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：包括车辆标定系统、轮廓线测量装置、定位控制装置、图像处理界面，所述轮廓线测量装置包括两根相对设置的立柱、设置在立柱顶端的延伸架、若干个设置在立柱一侧的测量机构，所述延伸架一侧也安装测量机构，设置于立柱的每两个相邻的所述测量机构的垂直安装距离设置为400mm～800mm，所述测量机构的工作面与车体外轮廓面的设置距离为800～1000mm，所述定位控制装置包括设置于轨道上的第一车轮传感器、第二车轮传感器和第三车轮传感器。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述测量机构包括有安装平台、设置在安装平台一侧的相机组件、设置在安装平台另一侧的激光组件，所述相机组件设置为CCD面阵相机，所述激光组件设置为线结构光激光发射器。

3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述相机组件固定在所述激光组件的水平角度60°～80°方向。

4.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述图像处理界面设置于工业计算机，所述工业计算机连接于所述轮廓线测量装置、定位控制装置。

5.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述图像处理界面还包括有控制单元、检测参数储存单元、车辆信息输出单元和数据处理单元，所述控制单元具有可预置和随时更改车辆轮廓基本限界标准尺寸的功能，同时具有启动、运行、复位功能及预留人工干预功能，所述检测参数储存单元用于检测车辆静态限界并以坐标和数据记录的形式存储，所述车辆信息输出单元用于输出车辆编号、超限轮廓，含侵限量、侵限方位及车辆轮廓曲线，所述数据处理单元具有独立的数据采集、分析处理功能。

6.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述第一传感器、第二传感器、第三传感器设置为绕在与轨道构成磁路的U型磁钢上的线圈。

7.根据权利要求6所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：电连接于所述U型磁钢的电源及其触发线通过固定支架沿轨道外侧内壁设置。

8.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：所述第一车轮传感器设置为远程启动装置，所述第二车轮传感器和第三车轮传感器分别设置为起点感应装置和终点感应装置。

9.根据权利要求1所述的轨道交通车辆限界检测系统，其特征在于：安装在立柱一侧的所述测量机构通过至少两个U型抱箍固定，安装在延伸架一侧的所述测量机构通过螺栓固定。