CN201835196U

CN201835196U - 轨道几何检测系统

Info

Publication number: CN201835196U
Application number: CN2010205457114U
Authority: CN
Inventors: 柴东明; 魏世斌; 刘伶萍; 杨爱红
Original assignee: Infrastructure Inspection Institute of CARS; Beijing IMAP Technology Co Ltd
Current assignee: China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-28

Abstract

本实用新型提供了一种轨道几何检测系统，其特征在于，包括：模拟信号处理子系统和数字信号处理子系统，所述模拟信号处理子系统包括多个检测传感器、信号转接装置和信号处理装置，所述数字信号处理子系统至少包括一主微机，所述多个检测传感器、所述信号处理装置和所述主微机分别连接至所述信号转接装置。本实用新型实施例采用了捷联式检测系统，所有传感器信号经过模拟信号预处理并通过模数转换后由数字信号处理子系统进行统一计算，由此数字信号处理子系统可以根据需要选择多个传感器信号来计算轨道参数，从而使得计算出的轨道参数更加精确，可靠性和重复性比较高。

Description

轨道几何检测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路运输技术领域，尤其是涉及一种轨道几何检测系统。

背景技术

我国轨道几何检测系统得发展已有近十五年的历史，以前使用的GJ-3型轨道几何检测系统是属于组合式检测系统，请参见图1，其为现有技术中一种GJ-3型轨道几何检测系统的结构示意图。

如图1中所示，该GJ-3型轨道几何检测系统是由几个分立的检测装置组合而成的，比如图1中的：CP3轨道不平测量仪、DCZ4振动测量仪、TC型曲线超高测量仪、轨距轨向测量仪，每个测量仪都有固定的传感器和其相连，比如CP3轨道不平测量仪有如下四个传感器和其相连：加速度计(左)、位移计(左)、加速度计(右)和位移计(右)，CP3轨道不平测量仪可以根据该四个特定的传感器所采集的参数来计算出轨道的高低和水平几何参数。同理，DCZ4振动测量仪、TC型曲线超高测量仪和轨距轨向测量仪也可以根据和它们相连的特定的传感器检测出轨道的其它几何参数。当通过上述检测装置得到轨道的几何参数后，利用信号调节装置及模/数(A/D)转换装置将这些几何参数发送给磁笔记录仪和计算机，由磁笔记录仪记录下几何参数的波形，并由计算机来进行汇总统计、显示、存储、打印等操作。由上述描述可以看出，现有技术的GJ-3型轨道几何检测系统存在着如下的缺陷：

1、轨道参数的检测所涉及的因素相当多且非常复杂，上述分立的检测装置只能根据其有限的主要传感器的参数来进行计算，因此往往省略了次要的影响因素，所计算得到的几何参数的精度不高，可靠性差。而且会出现几次测量结果偏差较大的情况，因而重复性也不高。

2、上述几何参数的检测都是通过检测装置内的模拟滤波电路完成的，因此其受检测车正反向运行以及不同检测速度的影响，其最后测量结果会出现一定的差异。

3、轨距测量一般采用轴箱式轨距测量装置，需要安装在检测车的轴箱上，需要承受较大的震动，容易断裂，危险性高。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型实施例的目的在于提供一种轨道几何检测系统，用于提高轨道检测系统的精度、可靠性和重复性，并提高轨道检测系统的安全性。

本实用新型实施例提供了一种轨道几何检测系统，包括：模拟信号处理子系统和数字信号处理子系统，所述模拟信号处理子系统包括多个检测传感器、信号转接装置和信号处理装置，所述数字信号处理子系统至少包括一主微机，所述多个检测传感器、所述信号处理装置和所述主微机分别连接至所述信号转接装置，所述信号处理装置用于对所述检测传感器的检测信号进行预处理，所述信号转接装置用于转接所述检测信号及预处理信号，所述主微机用于根据所述检测信号的预处理信号计算出轨道参数。

优选的，本实用新型实施例的多个检测传感器包括：左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器，所述模拟信号处理子系统还包括调制解调装置，所述左光电传感器和右光电传感器通过所述调制解调装置和所述信号转接装置相连。

优选的，本实用新型实施例的模拟信号处理子系统还包括功率放大装置、左伺服电机和右伺服电机，所述左伺服电机和所述右伺服电机分别和所述功率放大装置相连，所述功率放大装置和所述信号处理装置相连，所述左伺服电机和所述右伺服电机用于使所述左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器可以正常检测轨距。

优选的，本实用新型实施例的多个检测传感器还包括：车体水平振动加速度计、车体垂直振动加速度计、左轴箱加速度计、左右轴箱加速度计、陀螺平台、位移计DT1-DT3、左高低位移计、左高低加速度计、右高低位移计、右高低加速度计、轨向加速度计、地面标志传感器、或光电编码传感器。

优选的，本实用新型实施例的数字信号处理子系统还包括波形显示微机，所述波形显示微机和所述主微机相连，用于显示所述主微机计算得到的轨道参数波形。

优选的，本实用新型实施例的数字信号处理子系统还包括编辑微机、打印机和液晶显示器，所述编辑微机和所述主微机相连，所述打印机和液晶显示器分别和所述编辑微机相连。

本实用新型实施例采用了捷联式检测系统，所有传感器信号经过模拟信号预处理并通过模数转换后由数字信号处理子系统进行统一计算，由此数字信号处理子系统可以根据需要选择多个传感器信号来计算轨道参数，从而使得计算出的轨道参数更加精确，可靠性和重复性比较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种GJ-3型轨道几何检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种轨道几何检测系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种轨道几何检测系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图2所示为本实用新型实施例提供的一种轨道几何检测系统结构示意图，该系统包括：模拟信号处理子系统200和数字信号处理子系统300，模拟信号处理子系统主要用于采集轨道参数检测中所需要的各种参数，并对这些参数进行预处理，而数字信号处理子系统300则主要根据这些预处理后的参数，以及内建的各种数学模型来计算出轨道参数。

在本实用新型实施例中，模拟信号处理子系统200包括多个检测传感器201、信号处理装置202和信号转接装置203，而数字信号处理子系统300至少包括一主微机301。多个检测传感器201、信号处理装置202和主微机203分别连接至信号转接装置203。

检测传感器201用于采集轨道参数检测所需的各种参数，作为本实用新型的一个实施例，检测传感器201可以包括：左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器、右光电传感器、车体水平振动加速度计、车体垂直振动加速度计、左轴箱加速度计、右轴箱加速度计、陀螺平台、位移计DT1-DT3、左高低位移计、左高低加速度计、右高低位移计、右高低加速度计、轨向加速度计、地面标志传感器、或光电编码传感器。为了使最后轨道参数的计算结果精确，本实用新型实施例优选的是上述传感器都具备，这样使得主微机301可以利用更加完备的数学模型来计算出精确的轨道参数。

信号处理装置202用于对检测传感器201的检测信号进行预处理，比如进行放大处理等，信号转接装置203用于转接检测传感器201的检测信号及信号处理装置202的预处理信号，主微机301用于根据该检测信号的预处理信号计算出轨道参数。具体来说，是信号转接装置203先将检测传感器201的检测信号转发给信号处理装置202，信号处理装置202对检测信号进行预处理后，将预处理信号再通过信号转接装置203转发给主微机301。

如图3所示为本实用新型实施例提供的另一种轨道几何检测系统结构示意图，该系统包括模拟信号处理子系统200和数字信号处理子系统300，其中模拟信号处理子系统200又包括检测传感器201、信号处理装置202、信号转接装置203、调制解调装置204、功率放大装置205、左伺服电机206、右伺服电机207和电源208。数字信号处理子系统300又包括主微机301、波形显示微机302、编辑微机303、打印机304和液晶显示器305。

在本实用新型实施例中，检测传感器201包括：车体水平振动加速度计、车体垂直振动加速度计、左轴箱加速度计、左右轴箱加速度计、陀螺平台、位移计DT1-DT3、左高低位移计、左高低加速度计、右高低位移计、右高低加速度计、轨向加速度计、地面标志传感器、光电编码传感器、左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器。这些传感器都连接至信号转接装置203，其中左光电传感器和右光电传感器是通过调制解调装置204将光信号转化为电信号后再连接至信号转接装置203。

信号处理装置202和信号转接装置和上述实施例中相类似，在此不再赘述。

功率放大装置205分别和信号处理装置202、左伺服电机206和右伺服电机207相连，用于将主微机301发出的控制信号进行放大。左伺服电机206和右伺服电机207则用于根据该控制信号调整轨距测量装置，使得左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器可以正常进行检测。

信号转接装置203会将预处理信号发送给主微机301，主微机301在对这些预处理信号进行模数转换后进行数字信号处理，即根据预设数学模型计算出轨道参数。

波形显示微机302和主微机301相连，其可以根据主微机301的计算结果显示相应波形。

编辑微机303和主微机301相连，而打印机304和液晶显示器305则分别连接至编辑微机303，编辑微机可以对轨道参数数据进行统计分析、摘取超限值、存储等操作，并可以控制打印机打印上述操作的结果报表、以及控制液晶显示器显示上述操作的结果报表。

在本实用新型实施例中，可以计算得出的轨道参数包括：

1、轨道几何参数，比如：高低、轨向、水平(超高)、三角坑、曲率、轨距等；

2、车辆动力参数，比如：车体垂直和水平振动加速度等；

3、列车的运行速度和里程位置；

4、线路的里程标和百米标、道岔、道口、桥梁等线路标志。

比如当需要测量水平(超高)时，需要用到左高低位移计、右高低位移计及陀螺平台所测到的参数，然后根据这些参数利用数学模型进行计算得到水平(超高)的值；

而当需要测高低的时候，则需要用到左高低位移计、右高低位移计、左高低加速度计、右高低加速度计和陀螺平台所测到的参数，然后根据这些参数利用数学模型进行计算得到高低的值。

利用这种捷联式检测系统，所检测到的轨道参数精度比以前大为提高，具体可以参见表1，其为利用本系统测得的轨道参数的测量范围和精度表：

检测项目	测量范围	检测精度
			距离	0～2999.9km	≤±1‰
速度	0～160km/h	≤±0.2km/h
			轨距	1415～1480mm	≤±0.8mm
曲率	±23°/30m	≤±0.05°/30m
			水平及超高	±200mm	≤±1.0mm
高低	±60mm	≤±1.0mm
			轨向	±100mm	≤±1.5mm
扭曲	±100mm	≤±1.0mm
			车体振动加速	±1g	≤±0.01g

表1

本实用新型实施例采用了捷联式检测系统，所有传感器信号经过模拟信号预处理并通过模数转换后由数字信号处理子系统进行统一计算，由此数字信号处理子系统可以根据需要选择多个传感器信号来计算轨道参数，从而使得计算出的轨道参数更加精确，可靠性和重复性比较高。另外由于本实用新型实施例采用了伺服电机测量装置来作为轨距测量装置，相对于现有技术中利用轴箱式轨距测量装置更加安全可靠，因为伺服电机测量装置可以不必假设在检测车的轴箱上，可以承受较小的震动，减少了不安全隐患。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种轨道几何检测系统，其特征在于，包括：模拟信号处理子系统和数字信号处理子系统，所述模拟信号处理子系统包括多个检测传感器、信号转接装置和信号处理装置，所述数字信号处理子系统至少包括一主微机，所述多个检测传感器、所述信号处理装置和所述主微机分别连接至所述信号转接装置，所述信号处理装置用于对所述检测传感器的检测信号进行预处理，所述信号转接装置用于转接所述检测信号及预处理信号，所述主微机用于根据所述检测信号的预处理信号计算出轨道参数。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个检测传感器包括：左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器，所述模拟信号处理子系统还包括调制解调装置，所述左光电传感器和右光电传感器通过所述调制解调装置和所述信号转接装置相连。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模拟信号处理子系统还包括功率放大装置、左伺服电机和右伺服电机，所述左伺服电机和所述右伺服电机分别和所述功率放大装置相连，所述功率放大装置和所述信号处理装置相连，所述左伺服电机和所述右伺服电机用于使所述左轨距位移计、右轨距位移计、左光电传感器和右光电传感器可以正常检测。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多个检测传感器还包括：车体水平振动加速度计、车体垂直振动加速度计、左轴箱加速度计、左右轴箱加速度计、陀螺平台、位移计DT1-DT3、左高低位移计、左高低加速度计、右高低位移计、右高低加速度计、轨向加速度计、地面标志传感器、或光电编码传感器。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字信号处理子系统还包括波形显示微机，所述波形显示微机和所述主微机相连，用于显示所述主微机计算得到的轨道参数波形。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字信号处理子系统还包括编辑微机、打印机和液晶显示器，所述编辑微机和所述主微机相连，所述打印机和液晶显示器分别和所述编辑微机相连。