轨道轨距和水平的非接触式测量系统的设计
发布时间：2021-07-30 19:21
轨道检查仪（简称轨检仪）是检测轨道几何参数的小型仪器,采用接触式测量方案,测量时测量轮需始终与两侧钢轨的内侧作用边和轨顶面保持密切的接触,可以达到很高的测量精度。但是,由于测量轮需与钢轨接触,钢轨顶面剥落掉块、钢轨侧面肥边、钢轨焊接接头等会导致测量轮产生振动、冲击甚至瞬间脱离接触的情况发生,从而引起测量数据的异常,其影响随测量速度的提高而加剧,因此,轨检仪采用的是手动推行的工作方式,典型检测速度4～8km/h,工作效率较低。铁路工务部门迫切希望能将轨道几何参数的检测速度提高到15km/h左右,以保证能够在一个天窗点内完成一个线路区间的检测作业,因而提出轨道轨距和水平非接触式测量系统的研究任务。本文参考各种相关文献资料,在了解轨道轨距和水平含义的基础上,综合分析了非接触式测量方式在各种仪器上的运用情况,形成了基于轨检仪的非接触式轨道轨距和水平的测量系统设计方案,利用安装在测量梁上的两个线激光传感器和一个倾角传感器进行组合,可通过线结构光法获取轨道轨廓数据,通过倾角传感器获取测量梁的水平姿态数据,并设计了凹台标定法用于标定两线激光传感器的位置关系,建立了以左右轨廓的公切线为轨顶面拟合线的轨...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２水平示意图??
?第一章绪论???１．４国内外研究现状??１．４．１国外研究现状??英国的非接触式轨距测量装置的测量原理示意图如图１．３所示。此测量系统??安装在轨检车的底部构架上，测量系统由光源、扫描发生器和视频处理模块三部??分组成：光源由白炽灯组成，白炽灯负责发出白炽光照射到铁路轨道上，轨道轨??头的轨顶面和内侧面由于位置不同，白炽光照射的角度不同，会出现不同的明暗；??由线性扫描器负责接收反射回来的白炽光，由于轨顶面和内侧面的亮度不同，接??收反射回来的白炽光的强度也不同；最后由视频处理模块处理接收之后的白炽??光，根据白炽光的强度不同，可以将轨顶面和轨侧面区分开来，利用轨顶面和轨??侧面的交界处的点，来计算轨道的轨距参数［１９２Ｑ２１］。此测量系统的缺点是：白炽??灯寿命非常有限，需要经常更换；白炽灯光的光谱范围较宽，测量系统利用光强??的区别作为轨顶面和轨侧面的分界标准，受日间光线干扰较大；测量轨距不是使??用标准的轨顶面以下１６ｍｍ处的测量点，产生的误差较大。??相对位置数据??视频处理｜——Ｊ?ｔ——视频处理??ｔ?＾扫描、｜?—?■?１?＿广￥值电平??发生器－４，＼??图１．３英国非接触式轨距测量装置测量原理图??日本的非接触轨距测量系统的测量装置主要由三部分组成，光学系统、摄像??系统和电子系统：其中光学系统利用的光源是卤素灯泡，卤素灯泡发出的平面光??投射到钢轨表面，在钢轨表面上会形成钢轨横截面的轮廓线；摄像系统采集反射??回来的钢轨轮廓线；同时电子系统会获取钢轨轨顶面以下测量轨距的点的位置，??利用轨距点的位置去计算轨距［２（）２２］。该测量系统安装在测量台架上，测量台架安??装于轨检车
?第一章绪论???个速度传感器用来获取计数里程和速度此系统也能高精度的实现轨距的测??量，并且能与里程配合记录数据，目前己经在一些铁路正线上投入使用。该测量??系统需要运用到６个传感器，只能测量轨道的轨距并不能测量轨道水平参数，而??且也是专门为轨检车设计的测量系统，此测量系统不方便移植到轨检仪上使用。???＾???＿＿＿．＾位移传感器??检测梁＆??＂杜』?２ｄ传感器ｌｊ??激光?／?＼?激光??反射＜?／?＼?ｈ反射??面板＾?ＪＬ?板??／／??／?，！／?Ｖ??速度幻？’??传感器又?Ｘ??图１．６西南交通大学非接触式轨距测量系统示意图??目前国内外非接触轨距的测量都是采用了类似的结构，使用激光或者灯光??光源对轨道进行光线投射，然后通过接受器或者扫描仪接受反射的光线，最后通??过电子电路处理的方式或者数据处理的方式获取轨道的轨距。这些测量系统都??是为了各自的轨道检查车而设计的。对于轨检仪而言，目前基本上还是是采用接??触机械式的测量方法，测量精度虽高，但是测量效率较低，而且需要手工进行操??作。所以本课题专为轨检仪设计了一种非接触式的轨距测量系统，而且本课题将??轨道的另一个不平顺参数轨道水平也一并纳入了本课题的研宄范围，利用非接??触测量系统一并测量出轨道的水平参数。??１．５主要研究内容??本课题主要针对轨检仪设计出一种轨距和水平的非接触式测量系统。首先??对测量系统的需求进行分析，包括精度、测量范围、测量效率及系统功能等需求，??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑乌铁路黑河至孙吴段建设方案研究[J]. 李志鹏. 铁道建筑技术. 2018(01)
[2]轨道静态检测轨向高低新算法及精度研究[J]. 郑伦英,岑敏仪,王磊. 铁道勘察. 2015(01)
[3]GJ-5型轨检车数据分析系统的研发[J]. 王新莹. 铁道运营技术. 2014(03)
[4]轨检仪轨距测量误差的温度影响与补偿[J]. 朱洪涛,王昆,王志勇. 铁道标准设计. 2014(01)
[5]4G型轨检车与5型轨检车检测原理的对比分析[J]. 王庆伟. 上海铁道科技. 2012(04)
[6]铁路建设可持续发展面临的若干问题及建议[J]. 白慧明. 中国工程咨询. 2011(03)
[7]智能轨道检测仪的研制[J]. 郑健. 铁路技术创新. 2010(06)
[8]基于摄像测量原理的轨道几何参数测量系统[J]. 伏思华,于起峰,王明志,江和平,徐博泓. 光学学报. 2010(11)
[9]轨距尺的智能化与创新[J]. 冯克立,于洪林,邵长胜. 铁道技术监督. 2010(10)
[10]轨距对机车车辆稳定性影响的研究[J]. 罗世辉. 中国铁道科学. 2010(02)
博士论文
[1]高速铁路轨道精测精调及其平顺性优化研究[D]. 李阳腾龙.西南交通大学 2017
[2]高速铁路轨道平顺性静态检测理论与精调技术研究[D]. 魏晖.南昌大学 2014
[3]铁路轨检车检测数据里程偏差修正模型及轨道不平顺状态预测模型研究[D]. 徐鹏.北京交通大学 2012
[4]中长期铁路网规划布局及优化方法研究[D]. 周荣征.西南交通大学 2011
[5]超精密激光三维测量与控制技术研究[D]. 吴晓峰.天津大学 2007
[6]线结构光三维传感中关键技术研究[D]. 吴庆阳.四川大学 2006
[7]线结构光视觉传感器与水下三维探测[D]. 王宗义.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]轨道不平顺历史数据应用分析研究[D]. 汪振辉.南昌大学 2019
[2]轨道不平顺检测系统中关键技术研究[D]. 熊仕勇.西南交通大学 2018
[3]基于几何特征的钢轨轨廓高精度匹配方法研究[D]. 鞠标.南昌大学 2017
[4]基于编码结构光的深度测量方法研究与实现[D]. 高海红.东北大学 2015
[5]轨道水平状态多源信息融合测量技术研究[D]. 刘萧鸣.南昌大学 2015
[6]非接触式钢轨全轮廓磨耗测量系统设计[D]. 陈佳明.南昌大学 2015
[7]轨检仪检测方法及其精度控制指标研究[D]. 张强.西南交通大学 2015
[8]高速铁路轨道平面平顺性参数计算方法研究[D]. 刘爽.西南交通大学 2015
[9]数字轨距尺手机平台应用开发与软件设计[D]. 陈捷.南昌大学 2014
[10]高铁型轨道检查仪误差控制的关键技术研究[D]. 王昆.南昌大学 2014
本文编号：3311980
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２水平示意图??
?第一章绪论???１．４国内外研究现状??１．４．１国外研究现状??英国的非接触式轨距测量装置的测量原理示意图如图１．３所示。此测量系统??安装在轨检车的底部构架上，测量系统由光源、扫描发生器和视频处理模块三部??分组成：光源由白炽灯组成，白炽灯负责发出白炽光照射到铁路轨道上，轨道轨??头的轨顶面和内侧面由于位置不同，白炽光照射的角度不同，会出现不同的明暗；??由线性扫描器负责接收反射回来的白炽光，由于轨顶面和内侧面的亮度不同，接??收反射回来的白炽光的强度也不同；最后由视频处理模块处理接收之后的白炽??光，根据白炽光的强度不同，可以将轨顶面和轨侧面区分开来，利用轨顶面和轨??侧面的交界处的点，来计算轨道的轨距参数［１９２Ｑ２１］。此测量系统的缺点是：白炽??灯寿命非常有限，需要经常更换；白炽灯光的光谱范围较宽，测量系统利用光强??的区别作为轨顶面和轨侧面的分界标准，受日间光线干扰较大；测量轨距不是使??用标准的轨顶面以下１６ｍｍ处的测量点，产生的误差较大。??相对位置数据??视频处理｜——Ｊ?ｔ——视频处理??ｔ?＾扫描、｜?—?■?１?＿广￥值电平??发生器－４，＼??图１．３英国非接触式轨距测量装置测量原理图??日本的非接触轨距测量系统的测量装置主要由三部分组成，光学系统、摄像??系统和电子系统：其中光学系统利用的光源是卤素灯泡，卤素灯泡发出的平面光??投射到钢轨表面，在钢轨表面上会形成钢轨横截面的轮廓线；摄像系统采集反射??回来的钢轨轮廓线；同时电子系统会获取钢轨轨顶面以下测量轨距的点的位置，??利用轨距点的位置去计算轨距［２（）２２］。该测量系统安装在测量台架上，测量台架安??装于轨检车
?第一章绪论???个速度传感器用来获取计数里程和速度此系统也能高精度的实现轨距的测??量，并且能与里程配合记录数据，目前己经在一些铁路正线上投入使用。该测量??系统需要运用到６个传感器，只能测量轨道的轨距并不能测量轨道水平参数，而??且也是专门为轨检车设计的测量系统，此测量系统不方便移植到轨检仪上使用。???＾???＿＿＿．＾位移传感器??检测梁＆??＂杜』?２ｄ传感器ｌｊ??激光?／?＼?激光??反射＜?／?＼?ｈ反射??面板＾?ＪＬ?板??／／??／?，！／?Ｖ??速度幻？’??传感器又?Ｘ??图１．６西南交通大学非接触式轨距测量系统示意图??目前国内外非接触轨距的测量都是采用了类似的结构，使用激光或者灯光??光源对轨道进行光线投射，然后通过接受器或者扫描仪接受反射的光线，最后通??过电子电路处理的方式或者数据处理的方式获取轨道的轨距。这些测量系统都??是为了各自的轨道检查车而设计的。对于轨检仪而言，目前基本上还是是采用接??触机械式的测量方法，测量精度虽高，但是测量效率较低，而且需要手工进行操??作。所以本课题专为轨检仪设计了一种非接触式的轨距测量系统，而且本课题将??轨道的另一个不平顺参数轨道水平也一并纳入了本课题的研宄范围，利用非接??触测量系统一并测量出轨道的水平参数。??１．５主要研究内容??本课题主要针对轨检仪设计出一种轨距和水平的非接触式测量系统。首先??对测量系统的需求进行分析，包括精度、测量范围、测量效率及系统功能等需求，??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑乌铁路黑河至孙吴段建设方案研究[J]. 李志鹏. 铁道建筑技术. 2018(01)
[2]轨道静态检测轨向高低新算法及精度研究[J]. 郑伦英,岑敏仪,王磊. 铁道勘察. 2015(01)
[3]GJ-5型轨检车数据分析系统的研发[J]. 王新莹. 铁道运营技术. 2014(03)
[4]轨检仪轨距测量误差的温度影响与补偿[J]. 朱洪涛,王昆,王志勇. 铁道标准设计. 2014(01)
[5]4G型轨检车与5型轨检车检测原理的对比分析[J]. 王庆伟. 上海铁道科技. 2012(04)
[6]铁路建设可持续发展面临的若干问题及建议[J]. 白慧明. 中国工程咨询. 2011(03)
[7]智能轨道检测仪的研制[J]. 郑健. 铁路技术创新. 2010(06)
[8]基于摄像测量原理的轨道几何参数测量系统[J]. 伏思华,于起峰,王明志,江和平,徐博泓. 光学学报. 2010(11)
[9]轨距尺的智能化与创新[J]. 冯克立,于洪林,邵长胜. 铁道技术监督. 2010(10)
[10]轨距对机车车辆稳定性影响的研究[J]. 罗世辉. 中国铁道科学. 2010(02)
博士论文
[1]高速铁路轨道精测精调及其平顺性优化研究[D]. 李阳腾龙.西南交通大学 2017
[2]高速铁路轨道平顺性静态检测理论与精调技术研究[D]. 魏晖.南昌大学 2014
[3]铁路轨检车检测数据里程偏差修正模型及轨道不平顺状态预测模型研究[D]. 徐鹏.北京交通大学 2012
[4]中长期铁路网规划布局及优化方法研究[D]. 周荣征.西南交通大学 2011
[5]超精密激光三维测量与控制技术研究[D]. 吴晓峰.天津大学 2007
[6]线结构光三维传感中关键技术研究[D]. 吴庆阳.四川大学 2006
[7]线结构光视觉传感器与水下三维探测[D]. 王宗义.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]轨道不平顺历史数据应用分析研究[D]. 汪振辉.南昌大学 2019
[2]轨道不平顺检测系统中关键技术研究[D]. 熊仕勇.西南交通大学 2018
[3]基于几何特征的钢轨轨廓高精度匹配方法研究[D]. 鞠标.南昌大学 2017
[4]基于编码结构光的深度测量方法研究与实现[D]. 高海红.东北大学 2015
[5]轨道水平状态多源信息融合测量技术研究[D]. 刘萧鸣.南昌大学 2015
[6]非接触式钢轨全轮廓磨耗测量系统设计[D]. 陈佳明.南昌大学 2015
[7]轨检仪检测方法及其精度控制指标研究[D]. 张强.西南交通大学 2015
[8]高速铁路轨道平面平顺性参数计算方法研究[D]. 刘爽.西南交通大学 2015
[9]数字轨距尺手机平台应用开发与软件设计[D]. 陈捷.南昌大学 2014
[10]高铁型轨道检查仪误差控制的关键技术研究[D]. 王昆.南昌大学 2014
本文编号：3311980
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