CN112881055B - 一种动态行走精度标定及测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种动态行走精度标定及测距方法，所述方法包括行走装置启动并按照设定的速度行驶n组固定距离L，然后分别对应自动记录n组编码器的脉冲个数；去掉n组脉冲数mi中的最大值和最小值，对剩余组脉冲数求取平均值，计算出测距整定装置中行走轮标定半径值；对编码器清零操作并重新计数，然后开始计算并实时存储动态行走距离值Li，记录并存储Ln值；对每次存储的Ln值进行累加,并与当前Li值求和，即可得到当前的行走距离值S。本发明能够本发明适应于沿轨道动态精确测距的作业场合，并能够为铁路智能施工装备提供精确测量数据基础，能够完全替代现有距离测量方式，提高了动态距离测量的精度，因此具有非常好的工程应用前景。

Description

一种动态行走精度标定及测距方法
技术领域
本发明涉及一种动态行走精度标定及测距方法，尤其涉及一种沿轨道行走距离实时测量的方法。
背景技术
目前的轨道交通领域，大多数供电方式都是采用接触网式，即车辆通过受电弓与接触网中的接触线连接，从而获得电能推动车辆运行。为保证接触线和受电弓之间受力均衡且恒定，接触线通过吊弦被悬吊在接触网的承力索的下方，以保证同一线路上的接触网都处于相同水平位置。
为了保证接触线的安装结构的稳定性，通常每隔一段距离就需要设置一个吊弦对接触线进行吊装，施工人员借助可以在轨道上行走的行走装置进行作业，行走装置通过编码器记录行走的距离，沿轨道方向精确距离测量是铁路装备精确施工的重要保障措施之一，目前直接将通过编码器采集施工装备的驱动或从动轮圈数的测量方式，会因为开始启动、停止、爬坡、车轮打滑等工况造成测量不准确的技术问题，同时随着测量距离变大造成累计误差也越来越大，也会造成测量不准确的技术问题，因此现有测距方法已无法满足铁路施工智能化、标准化、精细化施工作业的快速发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态行走精度标定及测距方法，解决现有测量方式由于启动、停止、爬坡、车轮打滑等工况造成测量精度低和累计误差大的技术问题，最终造成测量数据不准确的技术难题。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种动态行走精度标定及测距方法，所述方法包括
步骤一：行走装置启动并按照设定的速度V行驶n组固定距离L，然后分别对应自动记录n组编码器的脉冲个数mi，其中i＝1～n，当i＝n时，自动停止记录；
步骤二：去掉n组脉冲数mi中的最大值和最小值，对剩余(n-2)组脉冲数求取平均值
Figure GDA0004160903760000021
计算出测距整定装置中行走轮标定半径值为
Figure GDA0004160903760000022
步骤三：对编码器清零操作并重新计数，然后开始计算并实时存储动态行走距离值Li，当Ln≥αL且Ln-1<αL时，记录并存储Ln值；
步骤四：对每次存储的Ln值进行累加,并与当前Li值求和，即可得到当前的行走距离值S(S＝xLn+Li，其中x＝0，1,...,n,...)，重回步骤三。
所述步骤二具体包括：对采集的n组编码器脉冲数mi进行数据处理可得：
mn＝min(m1，m2，...,mn-1,mn)；
mn-1＝max(m1，m2，...,mn-1,mn)；
将最小值mn、最大值mn-1从n组数据中去除，并对剩余数据mi求取平均值计算可得：
Figure GDA0004160903760000023
由上述参数、式(1)，对固定距离L计算得：
Figure GDA0004160903760000024
其中T为编码器单圈脉冲个数；
由式2，可得标定半径值为：
Figure GDA0004160903760000025
所述测距整定装置安装在行走装置沿轨道前进方向的左右两侧。
所述测距整定装置包括在轨道上行走的行走轮、编码器、连接单元和施力单元，所述连接单元的一端与所述行走轮的转轴连接，另一端与所述施力单元连接，所述行走轮的转轴通过联轴器与编码器连接；所述施力单元用于向所述连接单元施力，将所述行走轮向下压。
所述连接单元包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件包括两块平行设置的第一连接板和连接在两块第一连接板之间的第一连接杆，第一连接杆连接在两块第一连接板的端部，两块第一连接板的另外一端分别与行走轮的轮轴两端连接；所述第二连接件的一端与所述第一连接件转动连接，所述第二连接件的另一端设有用于与行走装置连接的连接部，所述第二连接件的中部沿朝向所述施力单元的方向向外延伸形成与所述施力单元连接的安装部，所述安装部上设有第一安装孔。
所述施力单元包括弹性件、安装杆和固定件，所述安装杆的一端设有第二连接部，所述第二连接部上设有第二安装孔，所述第二连接部通过所述第二安装孔与所述第一连接杆转动连接，所述安装杆的另一端穿过第一安装孔后与所述固定件连接，所述弹性件设于所述固定件与所述安装部之间，且所述弹性件套设在所述安装杆上。
所述安装杆的外周面上设有螺纹，所述固定件包括与所述安装杆上的螺纹配合的螺母。
所述弹性件包括设于所述弹簧两端的弹簧垫。
本发明的有益效果：相对于现有技术，本发明能够本发明适应于沿轨道动态精确测距的作业场合，并能够为铁路智能施工装备提供精确测量数据基础，能够完全替代现有距离测量方式，提高了动态距离测量的精度，因此具有非常好的工程应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中的自动吊弦标定系统的主视图。
图2是本发明中测距整定装置的结构示意图。
图3是图2的其它视角图。
图4是动态行走精度标定及测距方法流程图。
其中，1-行走装置；2-测距整定装置，201-行走轮；202-第一连接件；203-第二连接件；202a-第一连接板；202b-第一连接杆；204-安装杆；205-弹簧；203a-安装部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
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。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，是本实施例提供的自动吊弦标定系统的主视图，吊弦标定系统中包括行走装置1，行走装置1具有行走轮组和主平台，行走轮组通过动力机构驱动带动主平台在轨道上方移动，所述测距整定装置2安装在行走装置前进方向的左右两侧，测距整定装置为沿轨道独立行走、与轨道贴紧并保持恒定压力的轮结构。
如图2和图3所示，测距整定装置2包括可在轨道上行走的行走轮201、编码器、连接单元和施力单元，连接单元的一端与行走轮的转轴连接，另一端与施力单元连接，行走轮的转轴通过联轴器与编码器连接；施力单元向行走轮施加压力，使行走轮201随着行走装置1的移动在轨道上转动。行走轮201是根据轮子转动的圈数来计算行程，如果行走轮201发生空转则行程计算就会不准确，采用施力单元将行走轮压紧在轨道上，保证在行走装置1行走的过程中，行走轮201始终随着行走装置1的行走在转动，因此，计算的行程更加准确。
更进一步的，在本公开的一些实施例中，连接单元包括第一连接件202和第二连接件203，第一连接件202包括两块平行设置的第一连接板202a和连接在两块第一连接板202a之间的第一连接杆202b，且第一连接杆202b连接在两块第一连接板202a的端部，两块第一连接板202a的另外一端分别与行走轮201的轮轴两端连接。具体的，第一连接板202a的一端设有用于与行走轮201的轮轴连接的第一连接部，第一连接板202a的另一端设有通孔，第一连接杆202b的两端分别与两个第一连接板202a的通孔转动连接。在本公开的一些实施例中，第一连接杆202b的两端分别设有沿周向设置的环形卡槽，第一连接杆202b在环形卡槽的位置与通孔转动连接。为了保护第一连接杆202b，在第一连接杆202b位于两块第一连接板202a之间的部分套设保护套。第二连接件203固定在行走装置1上，且第二连接件203包括两块平行设置的第二连接板和连接在两块第二连接板之间的第三连接板，两块第二连接板分别设置在两块第一连接板的外侧，且两块第二连接板分别与两块第一连接板的中部通过转轴转动连接，第三连接板的一侧向外延伸形成安装部203a，安装部203a上设有第一安装孔。施力单元还包括弹性件、安装杆204和固定件，安装杆204的下端设有第二连接部，第二连接部上设有供第一连接杆202b穿过的第二安装孔，安装杆204的上端穿过安装部203a上的第二安装孔后与固定件连接，弹性件选用弹簧205，设于固定件与安装部203a之间，且弹簧套设在安装杆204上在不受外力时，弹簧205处于压缩状态，由于安装部203a的位置是固定不能动的，因此，弹簧205的弹力会带动安装杆204向上运动，进而将第一连接件202远离行走轮201的一端向上拉起，进一步的，会给行走轮201一个向下的压力，将行走轮201始终压在轨道上。
需要说明的是，本公开的一些实施例中，弹簧也可以换成其他弹性件。弹簧安装杆的上端设置螺纹，固定件选用与螺纹配合的螺母，弹簧的两端设置弹簧垫片，便于弹簧的安装。
测距整定装置2安装在行走装置1前进方向的左右两侧，行走轮201在弹簧205的作用下，可始终保持与轨道接触，行走轮201随着行走装置1的行使旋转，由于行走轮201是从动轮，所以不会出现打滑的情况，因而，可以通过行走轮201进行车辆行驶速度和里程的准确测量。
在对安装杆204和弹簧205进行安装时，先使安装杆204的上端自下而上穿过第一安装孔，然后在安装部203a的上方，将弹簧205套在安装杆204上，再安装螺母，随着螺母不断的往下拧紧，使弹簧205处于压缩状态，这样弹簧205的弹力就会带动安装杆204向上运动，进而将行走轮201压紧在轨道上。
一种动态行走精度标定及测距方法，所述方法包括：
步骤一：行走装置启动并按照设定的速度V行驶n组固定距离L(如L＝50m)，然后分别对应自动记录n(如n＝10)组编码器的脉冲个数mi，其中i＝1～n，当i＝n时，自动停止记录；
步骤二：去掉n组脉冲数mi中的最大值和最小值，对剩余(n-2)组脉冲数求取平均值
Figure GDA0004160903760000061
计算出测距整定装置中标定半径值为
Figure GDA0004160903760000062
步骤三：对编码器清零操作并重新计数，然后开始计算并实时存储动态行走距离值Li，当Ln≥αL且Ln-1<αL时，记录并存储Ln值，其中α为常数，
Figure GDA0004160903760000063
步骤四：对每次存储的Ln值进行累加,并与当前Li值求和，即可得到当前的行走距离值S(S＝xLn+Li，其中x为跨度值，x＝0，1,...,n,...)，重回步骤三。
所述步骤二具体包括：对采集的n组编码器脉冲数mi进行数据处理可得：
mn＝min(m1，m2，...,mn-1,mn)；
mn-1＝max(m1，m2，...,mn-1,mn)；
将最小值mn、最大值mn-1从n组数据中去除，并对剩余数据mi求取平均值计算可得：
Figure GDA0004160903760000064
由上述参数、式(1)，对固定距离L计算得：
Figure GDA0004160903760000065
其中T为编码器单圈脉冲个数；
由式2，可得标定半径值为：
Figure GDA0004160903760000066
本发明的行走装置单独加装测距整定单元，其中测距整定单元为沿轨道独立行走、与轨道贴紧并保持恒定压力的轮结构；在施工前采用参数修正的处理算法，实现测距整定单元的精度进行精确标定，提高了其本身的测量数据精度；同时在动态行走过程中，通过行走固定距离对编码器进行清零操作，可有效避免误差持续积累的技术问题，从而提高了其动态距离测量数据的精度。
本发明适应于沿轨道动态精确测距的作业场合，并能够为铁路智能施工装备提供精确测量数据基础，能够完全替代现有距离测量方式，提高了动态距离测量的精度，因此具有非常好的工程应用前景。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述方法包括
步骤一：行走装置启动并按照设定的速度V行驶n组固定距离L，然后分别对应自动记录n组编码器的脉冲个数mi，其中i＝1～n，当i＝n时，自动停止记录；
步骤二：去掉n组脉冲数mi中的最大值和最小值，对剩余n-2组脉冲数求取平均值
Figure FDA0004160903750000015
计算出测距整定装置中行走轮标定半径值为
Figure FDA0004160903750000014
步骤三：对编码器清零操作并重新计数，然后开始计算并实时存储动态行走距离值Li，当Ln≥αL且Ln-1<αL时，记录并存储Ln值；其中α为常数；
步骤四：对每次存储的Ln值进行累加,并与当前Li值求和，即可得到当前的行走距离值S；S＝xLn+Li，其中x为跨度值，x＝0，1,...,n,...，重回步骤三。
2.如权利要求1所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：对采集的n组编码器脉冲数mi进行数据处理可得：
mn＝min(m1，m2，...,mn-1,mn)；
mn-1＝max(m1，m2，...,mn-1,mn)；
将最小值mn、最大值mn-1从n组数据中去除，并对剩余数据mi求取平均值计算可得：
Figure FDA0004160903750000011
由上述参数、式(1)，对固定距离L计算得：
Figure FDA0004160903750000012
其中T为编码器单圈脉冲个数；由
式(2)，可得标定半径值为：
Figure FDA0004160903750000013
3.如权利要求1所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述测距整定装置安装在行走装置沿轨道前进方向的左右两侧。
4.如权利要求1所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述测距整定装置包括在轨道上行走的行走轮(201)、编码器、连接单元和施力单元，所述连接单元的一端与所述行走轮(201)的转轴连接，另一端与所述施力单元连接，所述行走轮的转轴通过联轴器与编码器连接；所述施力单元用于向所述连接单元施力，将所述行走轮(201)向下压。
5.如权利要求4所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述连接单元包括第一连接件(202)和第二连接件(203)，所述第一连接件(202)包括两块平行设置的第一连接板(202a)和连接在两块第一连接板(202a)之间的第一连接杆(202b)，第一连接杆(202b)连接在两块第一连接板(202a)的端部，两块第一连接板(202a)的另外一端分别与行走轮(201)的轮轴两端连接；所述第二连接件(203)的一端与所述第一连接件(202)转动连接，所述第二连接件(203)的另一端设有用于与行走装置连接的连接部，所述第二连接件(203)的中部沿朝向所述施力单元的方向向外延伸形成与所述施力单元连接的安装部(203a)，所述安装部(203a)上设有第一安装孔。
6.如权利要求5所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述施力单元包括弹性件、安装杆(204)和固定件，所述安装杆(204)的一端设有第二连接部，所述第二连接部上设有第二安装孔，所述第二连接部通过所述第二安装孔与所述第一连接杆(202b)转动连接，所述安装杆(204)的另一端穿过第一安装孔后与所述固定件连接，所述弹性件设于所述固定件与所述安装部(203a)之间，且所述弹性件套设在所述安装杆(204)上。
7.如权利要求6所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述安装杆(204)的外周面上设有螺纹，所述固定件包括与所述安装杆(204)上的螺纹配合的螺母。
8.如权利要求6所述的动态行走精度标定及测距方法，其特征在于：所述弹性件包括设于弹簧(205)两端的弹簧垫。
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