CN112238878A - 一种模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法，其中，测试装置包括：限界门、多个2D激光传感器、同步触发器、多个微处理器和工业计算机；限界门包括多个限界门模块，限界门模块经由法兰结构组装在一起并形成第一立柱、第二立柱和横梁；多个2D激光传感器被布置在第一立柱、第二立柱和横梁以对穿过所述限界门的轨道车辆的左、右、上三面进行扫描；微处理器与限界门模块一一对应，微处理器与对应的限界门模块上的2D激光传感器通讯连接；同步触发器经由总线与微处理器通讯连接以使多个2D激光传感器同步；以及工业计算机经由总线与微处理器通讯连接以接收数据，并安装有基于所接收的数据计算得到轨道车辆的外部轮廓的程序。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆限界领域，特别涉及一种模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法。
背景技术
车辆静态限界作为保证铁路车辆安全运行的基础性指标，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。目前，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。
因此，为适应现今铁路的飞速发展，仍需要提供一种新的车辆限界测量方法以提高限界测量的效率与精度，并统一测量基准。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法，本发明的测试装置精度高，安装、使用便利。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一方面，本发明提供了一种模块化的轨道车辆限界测试装置，其中，所述测试装置包括：限界门、多个2D激光传感器、同步触发器、多个微处理器和工业计算机；其中，
所述限界门包括多个限界门模块，所述限界门模块经由法兰结构组装在一起并形成第一立柱、第二立柱和设置在所述第一立柱和所述第二立柱上的横梁；
所述多个2D激光传感器安装在所述限界门模块上，使得所述多个2D激光传感器被布置在所述第一立柱、所述第二立柱和所述横梁以对穿过所述限界门的轨道车辆的左、右、上三面进行扫描；
所述微处理器与所述限界门模块一一对应，所述微处理器与对应的限界门模块上的2D激光传感器通讯连接；
所述同步触发器经由总线与所述微处理器通讯连接以使所述多个2D激光传感器同步；以及
所述工业计算机经由总线与所述微处理器通讯连接以接收数据，并且所述工业计算机安装有基于所接收的数据计算得到轨道车辆的外部轮廓的程序。
优选地，所述限界门包括3～10个限界门模块。
优选地，所述限界门包括4～8个限界门模块。
优选地，所述限界门包括第一立柱模块、第一角架模块、横梁模块、第二角架模块和第二立柱模块。
优选地，所述轨道车辆限界测试装置包括10～28个2D激光传感器。
优选地，所述轨道车辆限界测试装置包括17～20个2D激光传感器。
优选地，限界门模块由铝型材制成。
另一方面，本发明还提供了一种轨道车辆限界的测试方法，所述测试方法是在上述轨道车辆限界测试装置中进行的，其中，所述测试方法包括以下步骤：
(1)定义基准坐标系，并标定各2D激光传感器的坐标系变化参数；
(2)由同步触发器触发各2D激光传感器对轨道车辆的外部轮廓进行扫描，并经由相对应的微处理器处理得到所述轨道车辆横截面内外部轮廓的坐标数据；和
(3)工业计算机接收所述步骤(2)中的得到的坐标数据并基于所述步骤(1)中标定的坐标系变化参数转化为基准坐标系数据，基于所述基准坐标系数据绘制轨道车辆外部轮廓尺寸并将其作为单独的数据单元存储。
优选地，所述步骤(1)中，所述基准坐标系以限界门的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点、在轨道平面内且垂直于轨道的方向为x轴，由所述原点竖直向上为y轴。
优选地，所述步骤(1)中标定各2D激光传感器的坐标系变化参数的方法包括以下步骤：测量各2D激光传感器在标准坐标系中的坐标值并基于各2D激光传感器在标准坐标系中的坐标值换算得到各2D激光传感器的坐标系变化参数。
优选地，所述步骤(2)中，相邻的2D激光传感器发出的激光条在轨道车辆上部分重叠，通过使重叠部分共线来校验多个2D激光传感器处于同一截面。
优选地，所述测试方法还包括下步骤：
(4)连续测试得到轨道车辆的横截面内的外部轮廓尺寸，并与相应位置的标准尺寸进行比对，如果超过限界，则发出报警。
本发明具有以下优势：
(1)本发明的模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法能够得到整个轨道车辆通过固定点时的外部轮廓数据，填补了轨道车辆限界测试领域试验数据的空白，为理论设计提供参考依据。
(2)轨道车辆的轮廓检测与动态偏移的核算均需要正确地定位测量静态限界尺寸。本发明的模块化的轨道车辆限界测试装置和测试方法能够为限界测试提供详细测试数据，对轨道车辆正向设计具有重要意义。
(3)本发明的模块化的轨道车辆限界测试装置采用模块化设计，安装、使用便利，并且精度高，具有广阔的应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书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是根据本发明的车辆模块化轨道车辆限界测试装置的框架示意图；
图2是根据本发明的车辆模块化轨道车辆限界测试装置的安装示意图；
图3是限界门的拆分示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1-工业计算机，2-同步触发器，3-微处理器，4-2D激光传感器，5-轨道车辆，6-横梁，7-第一立柱，8-第二立柱，601-横梁模块，602-第一角架模块，603-第二角架模块，701-第一立柱模块，801-第二立柱模块。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种模块化的轨道车辆限界测试装置，其中，所述测试装置包括：限界门、多个2D激光传感器、同步触发器、多个微处理器和工业计算机；其中，
所述限界门包括多个限界门模块，所述限界门模块经由法兰结构组装在一起并形成第一立柱、第二立柱和设置在所述第一立柱和所述第二立柱上的横梁；
所述多个2D激光传感器安装在所述限界门模块上，使得所述多个2D激光传感器被布置在所述第一立柱、所述第二立柱和所述横梁以对穿过所述限界门的轨道车辆的左、右、上三面进行扫描；
所述微处理器与所述限界门模块一一对应，所述微处理器与对应的限界门模块上的2D激光传感器通讯连接；
所述同步触发器经由总线与所述微处理器通讯连接以使所述多个2D激光传感器同步；以及
所述工业计算机经由总线与所述微处理器通讯连接以接收数据，并且所述工业计算机安装有基于所接收的数据计算得到轨道车辆的外部轮廓的程序。
图1示出了本发明的车辆模块化轨道车辆限界测试装置，图2示出了本发明的车辆模块化轨道车辆限界测试装置的安装工况，而图3示出了限界门的拆分结构。
参照图1-3，本发明的模块化的轨道车辆限界测试装置包括：限界门、多个2D激光传感器4、同步触发器2、多个微处理器3和工业计算机1。
限界门包括多个限界门模块，限界门模块经由法兰结构组装在一起并形成第一立柱7、第二立柱8和设置在第一立柱7和第二立柱8上的横梁6。
多个2D激光传感器4安装在限界门模块上，使得多个2D激光传感器4被布置在第一立柱7、第二立柱8和横梁6以对穿过限界门的轨道车辆5的左、右、上三面进行扫描。
微处理器3与限界门模块一一对应，微处理器3与对应的限界门模块上的2D激光传感器4通讯连接。
同步触发器2经由总线与微处理器3通讯连接以使多个2D激光传感器4同步。
工业计算机1经由总线与微处理器3通讯连接以接收数据，并且工业计算机1安装有基于所接收的数据计算得到轨道车辆5的外部轮廓的程序。
根据本发明的一实施例，限界门包括3～10个限界门模块。
根据本发明的一实施例，限界门包括4～8个限界门模块。
根据本发明的一具体实施例，限界门包括第一立柱模块701、第一角架模块602、横梁模块601、第二角架模块603和第二立柱模块801。
根据本发明的一实施例，本发明的轨道车辆限界测试装置包括10～28个2D激光传感器4。
根据本发明的一实施例，本发明的轨道车辆限界测试装置包括17～20个2D激光传感器4。
根据本发明的一实施例，本发明的轨道车辆限界测试装置还包括用于显示测试结果的人机界面，人机界面与工业计算机1连通。
根据本发明的一实施例，本发明的轨道车辆限界测试装置还包括用于提供电源的电源适配模块。
另一方面，在本发明的轨道车辆限界测试装置中进行轨道车辆限界测试时，测试方法包括以下步骤：
(1)定义基准坐标系，并标定各2D激光传感器4的坐标系变化参数；
(2)由同步触发器2触发各2D激光传感器4对轨道车辆5的外部轮廓进行扫描，并经由相对应的微处理器3处理得到所述轨道车辆5横截面内外部轮廓的坐标数据；和
(3)工业计算机1接收所述步骤(2)中的得到的坐标数据并基于所述步骤(1)中标定的坐标系变化参数转化为基准坐标系数据，基于所述基准坐标系数据绘制轨道车辆5外部轮廓尺寸并将其作为单独的数据单元存储。
根据本发明的一实施例，步骤(1)中，基准坐标系以限界门的横截面与轨道中心线的交点为原点，由原点、在轨道平面内且垂直于轨道的方向为x轴，由原点竖直向上为y轴。
根据本发明的一实施例，步骤(1)中标定各2D激光传感器4的坐标系变化参数的方法包括以下步骤：测量各2D激光传感器4在标准坐标系中的坐标值并基于各2D激光传感器4在标准坐标系中的坐标值换算得到各2D激光传感器4的坐标系变化参数。
根据本发明的一实施例，可以通过目测相邻的2D激光传感器4发出的激光条是否共线以及手动微调，使所有2D激光传感器4位于同一截面上。
根据本发明的一实施例，步骤(2)中，相邻的2D激光传感器4发出的激光条在轨道车辆上部分重叠，通过使重叠部分共线来校验多个2D激光传感器4处于同一截面上。
根据本发明的一实施例，测试方法还包括下步骤：(4)连续测试得到轨道车辆1的横截面内的外部轮廓尺寸，并与相应位置的标准尺寸进行比对，如果超过限界，则发出报警。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
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 (10)
1.一种模块化的轨道车辆限界测试装置，其中，所述测试装置包括：限界门、多个2D激光传感器(4)、同步触发器(2)、多个微处理器(3)和工业计算机(1)；其中，
所述限界门包括多个限界门模块，所述限界门模块经由法兰结构组装在一起并形成第一立柱(7)、第二立柱(8)和设置在所述第一立柱(7)和所述第二立柱(8)上的横梁(6)；
所述多个2D激光传感器(4)安装在所述限界门模块上，使得所述多个2D激光传感器(4)被布置在所述第一立柱(7)、所述第二立柱(8)和所述横梁(6)以对穿过所述限界门的轨道车辆(5)的左、右、上三面进行扫描；
所述微处理器(3)与所述限界门模块一一对应，所述微处理器(3)与对应的限界门模块上的2D激光传感器(4)通讯连接；
所述同步触发器(2)经由总线与所述微处理器(3)通讯连接以使所述多个2D激光传感器(4)同步；以及
所述工业计算机(1)经由总线与所述微处理器(3)通讯连接以接收数据，并且所述工业计算机(1)安装有基于所接收的数据计算得到轨道车辆(5)的外部轮廓的程序。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆限界测试装置，其中，所述限界门包括3～10个限界门模块。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆限界测试装置，其中，所述限界门包括4～8个限界门模块。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆限界测试装置，其中，所述限界门包括第一立柱模块(701)、第一角架模块(602)、横梁模块(601)、第二角架模块(603)和第二立柱模块(801)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轨道车辆限界测试装置，其中，所述轨道车辆限界测试装置包括10～28个2D激光传感器(4)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的轨道车辆限界测试装置，其中，所述轨道车辆限界测试装置包括17～20个2D激光传感器(4)。
7.一种轨道车辆限界的测试方法，所述测试方法是在权利要求1至6中任一项所述的轨道车辆限界测试装置中进行的，其中，所述测试方法包括以下步骤：
(1)定义基准坐标系，并标定各2D激光传感器(4)的坐标系变化参数；
(2)由同步触发器(2)触发各2D激光传感器(4)对轨道车辆(5)的外部轮廓进行扫描，并经由相对应的微处理器(3)处理得到所述轨道车辆(5)横截面内外部轮廓的坐标数据；和
(3)工业计算机(1)接收所述步骤(2)中的得到的坐标数据并基于所述步骤(1)中标定的坐标系变化参数转化为基准坐标系数据，基于所述基准坐标系数据绘制轨道车辆(5)外部轮廓尺寸并将其作为单独的数据单元存储。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其中，所述步骤(1)中，所述基准坐标系以限界门的横截面与轨道中心线的交点为原点，由所述原点、在轨道平面内且垂直于轨道的方向为x轴，由所述原点竖直向上为y轴；
优选地，所述步骤(1)中标定各2D激光传感器(4)的坐标系变化参数的方法包括以下步骤：测量各2D激光传感器(4)在标准坐标系中的坐标值并基于各2D激光传感器(4)在标准坐标系中的坐标值换算得到各2D激光传感器(4)的坐标系变化参数。
9.根据权利要求7或8所述的测试方法，其中，所述步骤(2)中，相邻的2D激光传感器(4)发出的激光条在轨道车辆上部分重叠，通过使重叠部分共线来校验多个2D激光传感器(4)处于同一截面。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的测试方法，其中，所述测试方法还包括下步骤：(4)连续测试得到轨道车辆(1)的横截面内的外部轮廓尺寸，并与相应位置的标准尺寸进行比对，如果超过限界，则发出报警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210119 |