CN112678023A - 一种轨道交通限界检测装置以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轨道交通限界检测装置及检测方法，该装置安装于牵引车上，包括框架组件、摄像组件和测量光机，所述框架组件包括移动框架A、移动框架B、固定框架和断面模板，所述移动框架A和移动框架B通过滑轨滑块和丝杠分别安装于固定框架的两侧，丝杠通过减速器连接电机，固定框架的下端固定在牵引车上，断面模板安装在移动框架A、移动框架B和固定框架的外侧，所述测量光机安装在移动框架A或移动框架B的伸出部分上，所述摄像组件的摄像头置于固定框架的正前方以能覆盖所有断面模板的位置。本发明侵限时，获取侵限值非常容易、精度高、且侵限点很容易找到；发生侵限且侵限状态长时间持续时，可将断面模板收回，避免与周围设备或建筑持续刮蹭。

Description

一种轨道交通限界检测装置以及检测方法

技术领域

本发明涉及铁路限界检测领域，尤其是涉及一种轨道交通限界检测装置以及检测方法。

背景技术

近年我国铁路、地铁发展迅猛，而在铁路、地铁的竣工验收和日常维护中都需要限界检测，以确定是否有设备或建筑是否侵限。

主流的检测方法是断面模板法，根据铁路的车辆限界制作断面模板，将这些断面模板安装在一由一固定框架和两可在固定框架上左右平移的移动框架组成的框架上，再将整个系统安装在牵引平板车上，调整两移动框架的位置，使各断面模板的外轮廓与车辆限界一致，再在牵引平板车的带动下进行限界检测。

基于断面检测法，使用现有的限界检测系统，在调节两移动框架的位置时是通过人工转动手轮并用肉眼观察是否调节到位；检测到侵限时，通过人工拉钢尺的测量方式来测量侵限值，人工估测的侵限点到附近公里标的距离作为侵限点的位置信息被记录；检测不同路段时，随行人员除测量人员外还需相应路段施工单位的人员随行，以便在发现侵限时现场进行相关责任认定，故每次作业时通常会有二三十人随行；检测装置一般都较大较重，不便于运输。

综上述，现有的铁路限界检测系统一般都具有检测精度低、效率低、耗费人力资源大、运输困难、侵限点位置信息不准确等不足。为了保证铁路限界检测能高效率、高质量地进行，亟需一种方便移动框架调节、方便获取侵限值、方便施工单位责任认定的铁路限界系统。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种轨道交通限界检测装置以及检测方法，解决现有的铁路限界检测系统检测精度低、效率低、耗费人力资源大、运输困难、侵限点位置信息不准确等问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通限界检测装置，安装于牵引车上，该装置包括框架组件、摄像组件和测量光机，所述框架组件包括移动框架A、移动框架B、固定框架和断面模板，所述移动框架A和移动框架B通过滑轨滑块和丝杠分别安装于固定框架的两侧，丝杠通过减速器连接电机，固定框架的下端固定在牵引车上，断面模板安装在移动框架A、移动框架B和固定框架的外侧，所述测量光机安装在移动框架A或移动框架B的伸出部分上，所述摄像组件的摄像头置于固定框架的正前方以能覆盖所有断面模板的位置。

作为进一步的技术方案，每块断面模板置有一条一端或两端带挂钩的细铁链，用于当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住。

作为进一步的技术方案，所述固定框架的底部用若干磁吸吸附于牵引车，固定框架的中、上部用钢绳捆扎，钢绳的另一端固定于牵引车。

作为进一步的技术方案，所述测量光机的测量镜头能绕横轴和纵轴两个方向旋转，测量范围为以所述测量镜头旋转中心为圆心，最大测量距离为半径的球形空间。

作为进一步的技术方案，断面模板通过若干具有双向开合和自动回弹功能的铰链固定于框架上。

一种轨道交通限界检测装置的检测方法，该方法包括：测量光机直接测量得到侵限点到测量光机的直线距离S，测量光机内安装有用于获取测量激光镜头旋转的角度的角度传感器，由角度传感器可以得到激光镜头水平旋转的角度β、激光镜头垂直旋

x₁＝s*cos(α-θ)cosβ

y₁＝c*cosθ

y₂＝s*sin(α-θ)

x＝x₁+c*sinθ＝s*cos(α-θ)cosβ+c*sinθ

转的角度α，由公式y＝y₁+y₂＝c*cosθ+s*sin(α-θ)计算得到侵限点的侵限值；公式中，θ为轨道线路的坡度值，C为轨道线路中心线与轨平面交点到测量光机的距离，y为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的垂直距离，x为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的水平距离。

作为进一步的技术方案，限界检测时，摄像组件开启全程录像，视频按时间或检测距离分段保存，且各段视频首尾有若干秒的重叠内容。

作为进一步的技术方案，侵限时，自动提取并保存侵限发生前若干秒至完成侵限处理后若干秒的视频，用于确定侵限点。

作为进一步的技术方案，当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住至牵引平板车通过连续侵限路段。

作为进一步的技术方案，限界检测结束后，生成一个包含有侵限点公里标、侵限值、侵限视频、侵限区段信息的Excel文件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、移动框架位置调整精确、效率高；

2、侵限时，获取侵限值非常容易、精度高、且侵限点很容易找到；

3、发生侵限且侵限状态长时间持续时，可将断面模板收回，避免与周围设备或建筑持续刮蹭。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构图；

图2为框架的结构示意图；

图3为框架组件示意图；

图4为断面模板回弹机构示意图；

图5为检测方法的拓扑图；

图6为检测方法的软件流程框图；

图7测量光机测量原理的正视图；

图8为测量光机测量原理的俯视图；

图9为测量光机测量原理的测量坐标系图；

图10为录像分段流程图；

图11为侵限视频流程图；

图12为文件导出流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本实施例提供了一种采用断面法，且应用了激光测距技术及传感技术的铁路限界检测系统，其结构如图1～图4所示。本轨道交通限界检测装置，安装于牵引车1上，该装置包括框架组件3、摄像组件2和测量光机4。框架组件包括移动框架A31、移动框架B33、固定框架和断面模板35。固定框架还可拆分成上、下两部分，即固定框架A32和固定框架B34。移动框架A31和移动框架B33两互相对称。移动框架A31和移动框架B33通过滑轨滑块和丝杠38分别安装于固定框架A32的两侧，丝杠38通过减速器36连接电机37，固定框架B34的下端固定在牵引车1上，断面模板35安装在移动框架A31、移动框架B33和固定框架A32的外侧，所述测量光机4安装在移动框架A31或移动框架B33的伸出部分上，所述摄像组件2的摄像头置于固定框架的正前方以能覆盖所有断面模板的位置。

固定框架B34的底部用若干磁吸吸附于牵引车1，固定框架移动框架A31用钢绳捆扎，钢绳的另一端固定于牵引车1。

如图4所示，断面模板35通过若干具有双向开合和自动回弹功能的铰链固定于框架上。铰链包括断面模板连接部351、框架连接部352和中间连接部353，断面模板连接部351固定在断面模板35上，框架连接部352固定在框架上，中间连接部353的一端与断面模板连接部351铰链、另一端与框架连接部352铰链，铰链的地方具有阻尼力，受到侵限物压迫时，根据受压方向的不同，所述断面模板既可以绕铰链顺时针转动，也可以绕铰链逆时针转动，且压力消失后，所述断面模板都可以自动弹回到竖直位置。

每块断面模板置有一条一端或两端带挂钩的细铁链，用于当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住(通过调节挂钩勾住不同的链环来调节捆绑的松紧程度)，至牵引平板车通过连续侵限路段。

测量光机的测量镜头可绕横轴和纵轴两个方向旋转，测量范围为以所述测量镜头旋转中心为圆心，最大测量距离为半径的球形空间。将所述测量光机安装在固定框架上一能使测量光机测量激光能覆盖平板车以上所有断面模板正面处，侵限时，可通过软件控制或手动控制的方式旋转测量光机使测量激光对准侵限点，便可测量出侵限点的侵限值，参见图5～图9。如图5所示，本装置从控制系统上来讲，在框架组件3处设有主控制器，主控制器、摄像组件2和测量光机4的数据通过路由器发送到主控制终端(或称软件终端)。主控制终端作为上位机软件的载体，与主控制器无线连接。如图6所示，本装置以软件模块可分为接收模块、发送模块、处理模块、操作模块、显示模块、数据管理模块、存储模块。

具体实现方法如下：基于激光测距原理，参见图6～图9，测量光机直接测量得到侵限点到测量光机的直线距离S，测量光机内安装有用于获取测量激光镜头旋转的角度的角度传感器，由角度传感器可以得到激光镜头水平旋转的角度β、激光镜头垂直旋转的角度α，由公式

x₁＝s*cos(α-θ)cosβ

y₁＝c*cosθ

y₂＝s*sin(α-θ)

x＝x₁+c*sinθ＝s*cos(α-θ)cosβ+c*sinθ

y＝y₁+y₂＝c*cosθ+s*sin(α-θ)计算得到侵限点的侵限值；公式中，θ为轨道线路的坡度值(θ可通过查看轨道施工资料得到，在直线段时，θ为零)，C为轨道线路中心线与轨平面交点到测量光机的距离(C的值也可以直接测量得到)，y为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的垂直距离，x为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的水平距离，y1表示轨道线路中心线与轨道上表面的交点到测量光机的垂直距离。

测量光机基于激光测距原理，能准确测量侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的垂直距离和水平距离。

在固定框架的正前方置一摄像头，该摄像头能覆盖牵引平板车以上的所有断面模板。限界检测时，摄像头开启全程录像，使检测过程可回溯，且视频可按时间或检测距离分段保存，便于过程回溯时快速找到所需内容，各段视频首尾有若干秒的重叠内容，以避免分段后内容丢失；侵限时，系统会自动提取并保存侵限发生前若干秒至完成侵限处理后若干秒的视频，用于确定侵限点，具体实现方法如图10和图11所示。

每块断面模板附近都置有一条一端或两端带挂钩的细铁链，当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住(通过调节挂钩勾住不同的链环来调节捆绑的松紧程度)，至牵引平板车通过连续侵限路段。

在软件上，限界检测结束后，系统会生成一个包含侵限点公里标、侵限值、侵限视频、侵限区段等信息的Excel文件，可减少现场记录人员的人力资源投入，其实现方法如图12所示。

在平板车底部安装激光里程计，可实时获取检测车行进里程并上传到上位机软件，使侵限点位置记录由人工估测记录变为自动准确记录。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通限界检测装置，安装于牵引车上，其特征在于，该装置包括框架组件、摄像组件和测量光机，所述框架组件包括移动框架A、移动框架B、固定框架和断面模板，所述移动框架A和移动框架B通过滑轨滑块和丝杠分别安装于固定框架的两侧，丝杠通过减速器连接电机，固定框架的下端固定在牵引车上，断面模板安装在移动框架A、移动框架B和固定框架的外侧，所述测量光机安装在移动框架A或移动框架B的伸出部分上，所述摄像组件的摄像头置于固定框架的正前方以能覆盖所有断面模板的位置。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通限界检测装置，其特征在于，每块断面模板置有一条一端或两端带挂钩的细铁链，用于当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通限界检测装置，其特征在于，所述固定框架的底部用若干磁吸吸附于牵引车，固定框架的中、上部用钢绳捆扎，钢绳的另一端固定于牵引车。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通限界检测装置，其特征在于，所述测量光机的测量镜头能绕横轴和纵轴两个方向旋转，测量范围为以所述测量镜头旋转中心为圆心，最大测量距离为半径的球形空间。

5.根据权利要求1所述的一种轨道交通限界检测装置，其特征在于，断面模板通过若干具有双向开合和自动回弹功能的铰链固定于框架上。

6.一种基于权利要求1所述轨道交通限界检测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括：测量光机直接测量得到侵限点到测量光机的直线距离S，测量光机内安装有用于获取测量激光镜头旋转的角度的角度传感器，由角度传感器可以得到激光镜头水平旋转的角度β、激光镜头垂直旋转的角度α，由公式

x₁＝s*cos(α-θ)cosβ

y₁＝c*cosθ

y₂＝s*sin(α-θ)

x＝x₁+c*sinθ＝s*cos(α-θ)cosβ+c*sinθ

y＝y₁+y₂＝c*cosθ+s*sin(α-θ)计算得到侵限点的侵限值；公式中，θ为轨道线路的坡度值，C为轨道线路中心线与轨平面交点到测量光机的距离，y为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的垂直距离，x为侵限点到轨道线路中心线与轨平面交点的水平距离。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，限界检测时，摄像组件开启全程录像，视频按时间或检测距离分段保存，且各段视频首尾有若干秒的重叠内容。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，侵限时，自动提取并保存侵限发生前若干秒至完成侵限处理后若干秒的视频，用于确定侵限点。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，当发生连续侵限时，将对应断面模板压下，用细铁链捆住至牵引平板车通过连续侵限路段。

10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，限界检测结束后，生成一个包含有侵限点公里标、侵限值、侵限视频、侵限区段信息的Excel文件。

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