CN114162171A - 一种apm轨道几何参数的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种APM轨道几何参数的检测装置及检测方法，用于对APM轨道中的导向轨、供电轨、接地轨和行走面的几何参数进行检测；其特征在于，所述检测装置包括机架以及设置于机架上的走行装置和检测装置；所述走行装置包括驱动导向组件和从动轮；所述驱动导向组件包括驱动电机和导向轮；所述驱动电机的固定端与机架固连，其驱动端与导向轮转动连接；所述导向轮与导向轨的侧端面采用接触式连接；所述从动轮通过连接轴与机架转动连接，并通过导向轮的带动在行走面上进行位移；所述检测装置包括侧向检测装置和顶部检测装置，所述侧向检测装置用于检测供电轨、导向轨和行走面的几何参数，所述顶部检测装置用于检测接地轨的几何参数。

Description

一种APM轨道几何参数的检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及APM轨道检测技术领域，具体涉及一种APM轨道几何参数的检测装置及检测方法。

背景技术

APM轨道的几何参数是否符合要求，严重影响行驶于APM轨道上的列车的安全和坐乘人员的舒适性。目前APM轨道内部几何参数检测一般采用的是人工测量，采用人工测量存在工作强度大、测量精度差、效率低等问题。

发明内容

本发明提供了一种APM轨道几何参数的检测装置，用于对APM轨道中的导向轨、供电轨、接地轨和行走面的几何参数进行检测；所述检测装置包括机架以及设置于机架上的走行装置和检测装置；所述走行装置包括驱动导向组件和从动轮；所述驱动导向组件包括驱动电机和导向轮；所述驱动电机的固定端与机架固连，其驱动端与导向轮转动连接；所述导向轮与导向轨的侧端面采用接触式连接；所述从动轮通过连接轴与机架转动连接，并通过导向轮的带动在行走面上进行位移；所述检测装置包括侧向检测装置和顶部检测装置，所述侧向检测装置用于检测供电轨、导向轨和行走面的几何参数，所述顶部检测装置用于检测接地轨的几何参数。

可选的，所述侧向检测装置包括均与机架相连的第一线激光扫描仪和第二线激光扫描仪，所述第一线激光扫描仪用于检测供电轨和导向轨几何参数，所述第二线激光扫描仪用于检测行走面几何参数。

可选的，所述测向检测装置还包括第一位移驱动件，所述第一位移驱动件的固定端通过挂架与机架固连，其驱动端与第一线激光扫描仪和第二线激光扫描仪相连。

可选的，所述第二线激光扫描仪的扫描端与走行面之间呈夹角设置。

可选的，所述第一位移驱动件设置为伺服驱动直线模组结构。

可选的，所述顶部检测装置包括用于检测接地轨几何参数的第三线激光扫描仪，所述第三线激光扫描仪与机架相连。

可选的，所述顶部检测装置还包括用于带动第三线激光扫描仪相对于机架进行位移的第二位移驱动件，所述第二位移驱动件的固定端通过基座与机架固连，其驱动端与第三线激光扫描仪相连。

可选的，在至少一组从动轮的连接轴上还设有用于对从动轮的位移里程进行计数的编码器。

可选的，所述机架上还设有移动电源和控制系统，所述移动电源用于为走行装置、检测装置和控制系统提供电力，所述控制系统用于接收和处理检测装置和编码器所获得的数据、以及控制检测装置的开启和模式转换。

本发明还提供了一种APM轨道几何参数的检测方法，包括如下步骤：

步骤一、建立数据库：建立检测装置所需对APM轨道进行检测的任务栏以及APM轨道的标准参数；

步骤二、检测前准备：将第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三激光扫描仪均归零，使第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三线激光扫描仪处于初始状态；

步骤三、检测：启动检测装置对APM轨道的外轮廓进行扫描，得到实时检测的轮廓数据和编码器的实时里程数；

步骤四、数据处理：将扫描得到的轮廓数据换算成相应的几何参数，并将几何参数与标准参数进行对比、判断APM轨道的几何参数是否符合要求；

步骤五、数据存储：将检测到的APM轨道数据及编码器的实时里程数进行分别存储。

可选的，所述步骤三中在对APM轨道的外轮廓进行扫描过程中，当扫描到APM轨道错缝位置时，为错缝位置进行检测的具体步骤如下：

1)当在判断过程中判断其检测位置已到达错缝位置时，将错缝位置的里程信息M和错缝类型实时记录，并对检测装置发出停止运行的指令，且实时记录停止运行时的位置P以及从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L；

2)驱动检测装置返回至错缝里程信息M位置处，对错缝里程信息M位置至检测装置停止运行后的位置之间的APM轨道几何参数进行检测，且检测装置单次位置的距离采用下式进行计算：

其中：d表示为位置调整的距离，w表示为线激光扫描仪在轮廓模式下粗略获取的错缝宽度，s表示为直线模组的量程；

3)对检测装置的检测位置进行调整后，将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由时间触发方式切换成编码器信号触发方式，且第一、第二和第三线激光扫描仪由第一和第二直线模组驱动至第一和第二直线模组的末端(末端即与检测装置行走方向相反的一端)，获得APM轨道错缝位置的三维点云数据；

4)控制系统对三维点云数据进行处理，得到接地轨的上下错缝参数、供电轨的上下错缝参数和左右错缝参数、供电轨的轨面与轨尖高度差参数、供电轨断口处空气间隙参数、导向轨的上下错缝参数和左右错缝参数、行走面的上下错缝参数和伸缩缝参数、接地轨的膨胀接头间隙值、以及供电轨膨胀接头的间隙值，并将上述参数进行存储；

5)根据步骤1)所存储的数参数进行判断APM轨道在从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内是否所有错缝均已扫描、记载，若有漏记载的错缝信息，则重复步骤2)，直至从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内的所有错缝均被扫描、记载；

6)第一、第二和第三线激光扫描仪在第一和第二直线模组的驱动下，运行至第一和第二直线模组的最前端(最前端即为第一、第二直线模组沿检测装置前进方向的一端)，检测装置返回至停止运行时的位置P+从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L的位置上，同时将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由编码器信号触发方式切换为时间信号触发方式，继续对APM轨道进行几何参数的检测，直至APM轨道的所有几何参数均检测完毕。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的APM轨道几何参数的检测装置，通过侧向检测装置对APM轨道中的供电轨、导向轨和行走面的几何参数进行检测、通过顶部检测装置对APM轨道中的接地轨几何参数进行检测，并通过驱动导向装置的驱动使走行装置带动侧向检测装置和顶部检测装置进行位移，从而使其能够对APM轨道的几何参数进行全面检测。

(2)本发明提供的APM轨道几何参数的检测方法，通过设置任务栏以及APM轨道的标准参数，使其能够根据APM轨道不同时间段或不同检测周期进行相应的选择，以满足接地轨、供电轨、导向轨、走行面的不同检测周期，在保证精度的前提下提高检测效率；通过采用线激光扫描仪进行测量，使其测量不局限于单个点，能够快速获取视野范围内的三维点云数据，提高了检测效率，且在测量过程中不会对轨道产生任何影响，能够更好地适应轨道的几何形状，同时测量设备也能够得到更好地保护；同时当要检测过程中发现错缝时，通过对检测装置的检测装置进行自动调整，使其能够更精准的对APM轨道的错缝参数进行精准测量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，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是本发明实施例中APM轨道几何参数的检测装置的轴测示意图；

图2是图1中侧向检测装置的轴测示意图；

图3是图1中顶部检测装置的轴测示意图；

图4是本发明实施例中APM轨道几何参数检测流程示意图。

其中：

01、供电轨，02、导向轨，03、接地轨，04、行走面；

1、机架，2、编码器，3、从动轮，4、移动电源，5、侧向检测装置，5.1、挂架，5.2、第一直线模组，5.3、第一安装座，5.4、第一线激光扫描仪，5.5、第二线激光扫描仪，6、驱动导向组件，7、顶部检测装置，7.1、基座，7.2、第二直线模组，7.3、第二安装座，7.4、第三线激光扫描仪，8、控制系统。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。

实施例：

参见图1至图3所示，本发明提供的一种APM轨道几何参数的检测装置，用于对APM轨道的供电轨01、导向轨02、接地轨03和行走面04的几何参数进行检测；所述检测装置包括机架1以及设置于机架1上的走行装置和检测装置。

所述走行装置包括驱动导向组件6和从动轮3；所述驱动导向组件6包括驱动电机和导向轮，驱动电机的固定端与机架1固连，其驱动端与导向轮转动连接；导向轮与；导向轨02的侧端面采用接触式连接；从动轮3设有分别通过连接轴与机架1转动连接的多组，多组从动轮3驱动导向组件6的力带动其在行走面04上进行位移。此处优选：为增加驱动导向组件6对多组从动轮3的牵引力，所述驱动导向组件6设有沿从动轮3位移方向设置的两组，两组驱动导向组件6分别与机架1的两端面相连；为精准测量行走装置的行走距离，在至少一组从动轮3的连接轴上还安装有编码器2。

所述检测装置包括侧向检测装置5和顶部检测装置7，所述侧向检测装置5用于检测APM轨道中供电轨01、导向轨02和行走面04的几何参数，所述顶部检测装置7用于检测APM轨道中接地轨03的几何参数。此处优选：为便于对供电轨01、导向轨02和行走面04两侧的几何参数分别进行有效检测，所述侧向检测装置5设有两组，两组侧向检测装置5分别设置于导向轨02的两侧，用于检测供电轨01、导向轨02和行走面04两侧。

可选的，所述侧向检测装置5包括挂架5.1、第一直线模组5.2、第一安装座5.3、第一线激光扫描仪5.4和第二线激光扫描仪，挂架5.1的一端与机架1固连，挂架5.1的另一端向下自由延伸设置，且挂架5.1的延伸端与第一直线模组5.2的固定端固连；第一直线模组5.2的驱动端上安装有第一安装座5.3，第一线激光扫描仪5.4和第二线激光扫描仪5.5均安装于第一安装座5.3上，第一线激光扫描仪5.4和第二线激光扫描仪5.5通过第一直线模组5.2的驱动沿从动轮3的位移方向进行移动，以对导向轨02、供电轨01和行走面04进行三维点云扫描；第一线激光扫描仪5.4的扫描端与导向轨02的侧面相互平行，以对导向轨02和供电轨01的外形进行扫描，得到导向轨02和供电轨01的外形轮廓数据；第二线激光扫描仪5.5的扫描端与行走面04之间呈夹角设置，以对行走面04的外形进行扫描，得到行走面04的外形轮廓数据。此处优选：第一直线模组5.2优选选用伺服驱动直线模组；第二线激光扫描仪5.5的扫描端与行走面04之间的夹角优选设置为20°-50°。

可选的，所述顶部检测装置7包括基座7.1、第二直线模组7.2、第二安装座7.3和第三线激光扫描仪7.4；基座7.1的一端与机架1固连，其另一端与第二直线模组7.2的固定端固连；第二直线模组7.2的驱动端上安装有第二安装座7.3，并通过第二安装座7.3与第三线激光扫描仪7.4固连，第三线激光扫描仪7.4通过第二直线模组7.2的驱动沿从动轮3的位移方向进行移动，以对接地轨03进行三维点云扫描；第三线激光扫描仪7.4的扫描端设置于接地轨03的上方，以对接地轨03的外形进行扫描，得到接地轨03的外形轮廓数据。此处优选：第三线激光扫描仪7.4的扫描端与接地轨03的上端面相互垂直设置；第二直线模组7.2优选选用伺服驱动直线模组。

可选的，所述机架上还设有移动电源4和控制系统8，所述移动电源4用于为走行装置和检测装置提供电力，所述控制系统8用于接收和处理检测装置和编码器2所获得的数据、以及控制检测装置的开启和模式转换。此处优选：检测装置可根据检测需求进行轮廓扫描模式和三维点云扫描模式之间进行相互转换。

参见图4所示，一种APM轨道几何参数的检测方法，包括如下步骤：

步骤一、建立数据库：建立检测装置所需对APM轨道进行检测的任务栏以及APM轨道的标准参数；

步骤二、检测前准备：将第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三激光扫描仪均归零(即使第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三线激光扫描仪均设置于其对应的第一直线模组和第二直线模组位移方向的最前端)，使第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三线激光扫描仪处于初始状态；

步骤三、检测：启动检测装置对APM轨道的外轮廓进行扫描，得到实时检测的轮廓数据和编码器的实时里程数；

步骤四、数据处理：将扫描得到的轮廓数据换算成相应的几何参数，并将几何参数与标准参数进行对比、判断APM轨道的几何参数是否符合要求；

步骤五、数据存储：将检测到的APM轨道数据及编码器的实时里程数进行分别存储，以便数据导出及数据查看。

可选的，所述步骤一中任务栏和APM轨道的标准参数项包括接地轨、供电轨、导向轨、走行面、接地轨的错缝大小及类型、供电轨的错缝大小及类型、导向轨的错缝大小及类型、行走面的错缝大小及类型、供电轨和走行面之间的距离、供电轨和导向轨之间的距离、两行走面的横向共线度以及电防护罩宽度的几何参数。

可选的，所述步骤四中将扫描得到的轮廓数据换算成相应的几何参数的具体方法包括采用线激光扫描仪中的换算程序或将轮廓数据导出至几何测量系统中进行测量得到。

可选的，所述步骤三中在对APM轨道的外轮廓进行扫描过程中，当扫描到APM轨道错缝位置时，为准确对错缝进行测量，采用下列步骤进行检测：

1)当在判断过程中判断其检测位置已到达错缝位置时，将错缝位置的里程信息M和错缝类型实时记录，并对检测装置发出停止运行的指令，且实时记录停止运行时的位置P以及从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L；

2)驱动检测装置返回至错缝里程信息M位置处，对错缝里程信息M位置至检测装置停止运行后的位置之间的APM轨道几何参数进行检测，且单次对检测装置的位移位置进行调整的距离采用下式进行计算：

其中：d表示为位置调整距离，w表示为线激光扫描仪在轮廓模式下粗略获取的错缝宽度，s表示为直线模组的量程；

此处优选：为保证对错缝里程信息M位置至检测装置停止运行后的位置之间的APM轨道几何参数及每个错缝信息均检测到位，采用以单次位移一个位置调整距离d的方式一一检测(即每位移一个位置调整距离d，检测装置对此位置的APM轨道几何参数进行检测一次；检测完成后再位移一个位置调整距离d，检测装置对此位置的APM轨道几何参数进行再次检测；以此类推，直至对检测装置停止运行后的位置检测完毕；检测装置再次从其停止运行后的位置处出发，对APM轨道进行继续检测，直到完成APM轨道的整体检测)，以使扫描的错缝数据处于线激光扫描仪进行三维点云扫描所得到的数据的中间部分。

3)对检测装置的检测位置进行调整后，将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由时间触发方式切换成编码器信号触发方式，且第一、第二和第三线激光扫描仪由第一和第二直线模组驱动至第一和第二直线模组的末端(末端即与检测装置行走方向相反的一端)，获得APM轨道错缝位置的三维点云数据；

4)控制系统对三维点云数据进行处理，得到接地轨的上下错缝参数、供电轨的上下错缝参数和左右错缝参数、供电轨的轨面与轨尖高度差参数、供电轨断口处空气间隙参数、导向轨的上下错缝参数和左右错缝参数、行走面的上下错缝参数和伸缩缝参数、接地轨的膨胀接头间隙值、以及供电轨膨胀接头的间隙值，并将上述参数进行存储；

5)根据步骤1)所存储的数参数进行判断APM轨道在从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内是否所有错缝均已扫描、记载，若有漏记载的错缝信息，则重复步骤2)，直至从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内的所有错缝均被扫描、记载；

6)第一、第二和第三线激光扫描仪在第一和第二直线模组的驱动下，运行至第一和第二直线模组的最前端(最前端即为第一、第二直线模组沿检测装置前进方向的一端)，检测装置返回至停止运行时的位置P+从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L的位置上，同时将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由编码器信号触发方式切换为时间信号触发方式，继续对APM轨道进行几何参数的检测，直至APM轨道的所有几何参数均检测完毕。

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APM轨道几何参数的检测装置，用于对APM轨道中的导向轨、供电轨、接地轨和行走面的几何参数进行检测；其特征在于，所述检测装置包括机架以及设置于机架上的走行装置和检测装置；

所述走行装置包括驱动导向组件和从动轮；所述驱动导向组件包括驱动电机和导向轮；所述驱动电机的固定端与机架固连，其驱动端与导向轮转动连接；所述导向轮与导向轨的侧端面采用接触式连接；所述从动轮通过连接轴与机架转动连接，并通过导向轮的带动在行走面上进行位移；

所述检测装置包括侧向检测装置和顶部检测装置，所述侧向检测装置用于检测供电轨、导向轨和行走面的几何参数，所述顶部检测装置用于检测接地轨的几何参数。

2.根据权利要求1所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述侧向检测装置包括均与机架相连的第一线激光扫描仪和第二线激光扫描仪，所述第一线激光扫描仪用于检测供电轨和导向轨几何参数，所述第二线激光扫描仪用于检测行走面几何参数。

3.根据权利要求2所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述测向检测装置还包括第一位移驱动件，所述第一位移驱动件的固定端通过挂架与机架固连，其驱动端与第一线激光扫描仪和第二线激光扫描仪相连。

4.根据权利要求3所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述第二线激光扫描仪的扫描端与走行面之间呈夹角设置；

所述第一位移驱动件设置为伺服驱动直线模组结构。

5.根据权利要求1所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述顶部检测装置包括用于检测接地轨几何参数的第三线激光扫描仪，所述第三线激光扫描仪与机架相连。

6.根据权利要求5所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述顶部检测装置还包括用于带动第三线激光扫描仪相对于机架进行位移的第二位移驱动件，所述第二位移驱动件的固定端通过基座与机架固连，其驱动端与第三线激光扫描仪相连。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，在至少一组从动轮的连接轴上还设有用于对从动轮的位移里程进行计数的编码器。

8.根据权利要求7所述的APM轨道几何参数的检测装置，其特征在于，所述机架上还设有移动电源和控制系统，所述移动电源用于为走行装置、检测装置和控制系统提供电力，所述控制系统用于接收和处理检测装置和编码器所获得的数据、以及控制检测装置的开启和模式转换。

9.一种APM轨道几何参数的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立数据库：建立检测装置所需对APM轨道进行检测的任务栏以及APM轨道的标准参数；

步骤二、检测前准备：将第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三激光扫描仪均归零，使第一线激光扫描仪、第二线激光扫描仪和第三线激光扫描仪处于初始状态；

步骤三、检测：启动检测装置对APM轨道的外轮廓进行扫描，得到实时检测的轮廓数据和编码器的实时里程数；

步骤四、数据处理：将扫描得到的轮廓数据换算成相应的几何参数，并将几何参数与标准参数进行对比、判断APM轨道的几何参数是否符合要求；

步骤五、数据存储：将检测到的APM轨道数据及编码器的实时里程数进行分别存储。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤三中在对APM轨道的外轮廓进行扫描过程中，当扫描到APM轨道错缝位置时，为错缝位置进行检测的具体步骤如下：

1)当在判断过程中判断其检测位置已到达错缝位置时，将错缝位置的里程信息M和错缝类型实时记录，并对检测装置发出停止运行的指令，且实时记录停止运行时的位置P以及从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L；

2)驱动检测装置返回至错缝里程信息M位置处，对错缝里程信息M位置至检测装置停止运行后的位置之间的APM轨道几何参数进行检测，且检测装置单次位置的距离采用下式进行计算：

其中：d表示为位置调整的距离，w表示为线激光扫描仪在轮廓模式下粗略获取的错缝宽度，s表示为直线模组的量程；

3)对检测装置的检测位置进行调整后，将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由时间触发方式切换成编码器信号触发方式，且第一、第二和第三线激光扫描仪由第一和第二直线模组驱动至第一和第二直线模组的末端(末端即与检测装置行走方向相反的一端)，获得APM轨道错缝位置的三维点云数据；

4)控制系统对三维点云数据进行处理，得到接地轨的上下错缝参数、供电轨的上下错缝参数和左右错缝参数、供电轨的轨面与轨尖高度差参数、供电轨断口处空气间隙参数、导向轨的上下错缝参数和左右错缝参数、行走面的上下错缝参数和伸缩缝参数、接地轨的膨胀接头间隙值、以及供电轨膨胀接头的间隙值，并将上述参数进行存储；

5)根据步骤1)所存储的数参数进行判断APM轨道在从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内是否所有错缝均已扫描、记载，若有漏记载的错缝信息，则重复步骤2)，直至从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L内的所有错缝均被扫描、记载；

6)第一、第二和第三线激光扫描仪在第一和第二直线模组的驱动下，运行至第一和第二直线模组的最前端(最前端即为第一、第二直线模组沿检测装置前进方向的一端)，检测装置返回至停止运行时的位置P+从发出停止运行的指令至检测装置停止运行后的滑移距离L的位置上，同时将第一、第二和第三线激光扫描仪的触发方式由编码器信号触发方式切换为时间信号触发方式，继续对APM轨道进行几何参数的检测，直至APM轨道的所有几何参数均检测完毕。

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