專利名稱：一種鐵路軌道高低高精度檢測裝置和檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路軌道檢測技術(shù)，涉及對鐵路軌道高低連續(xù)檢測裝置和方法的改進。
背景技術(shù)：
目前，對鐵路軌道高低的檢測方法主要有弦測法、慣性基準法、激光準直法、三維測量以及視像法等。1、弦測法是指采用人工拉線的方法在軌道上真實搭建一條弦線，通過測量軌道軌頂面與該弦線的相對位移，評價軌道高低平順性。這種方法原理簡明，但是這種方法的傳遞函數(shù)不恒為1，當需要將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成其他弦長的不平順值時，存在誤差；另外。測量精度與工作人員的熟練程度密切相關(guān)，且工作效率偏低，不能適應密集的鐵路建設、維修。2、慣性基準法是指通過加速度計二次積分測量得到軌道基準值(載體上下振動頻率大大高于自身頻率時，質(zhì)量塊不能追隨而保持靜止的位置。這個靜止位置即為慣性基準)，與位移器測量到的瞬時載體與基準值的相對位移組合得到軌道平順測量值。這種方法能夠比較如實地反映0. 1 50m波長范圍內(nèi)的軌道不平順。當檢測速度過低時，加速度信號比較微弱，信噪比低，并且要作積分運算，低頻信號容易引起積分飽和，因此慣性基準法不適合做低速測量。3、激光準值法是指在兩個測量基點之間通過光學視準線建立一條基準線，測量各測點偏離該基準線的偏離值。這種方法對環(huán)境要求較為苛刻，不適合強光、雨雪、沙塵等天氣情況。4、三維測量法借助于精密全站儀實現(xiàn)，光學跟蹤測量法，指采用全站儀輔助測量的軌道平順性檢測方法。這種方法的基本思路是通過全站儀給出軌道測量點的精確三維坐標，將測量得到的三維坐標與設計值比較，得到軌道平順性檢測結(jié)果。這種測量方法的代表產(chǎn)品有瑞士“安伯格”和德國“GED0”，是目前高鐵建設、維護過程中普遍采用的方法，具備測量精度高的優(yōu)點，但存在以下幾點不足(1)、由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，對空氣能見度有要求；(2)受全站儀跟蹤距離限制，每隔固定距離需要重新建站，工作效率較低；(3)測量結(jié)果為離散點，不能反映軌道狀態(tài)全貌。5、光學攝像法是大型軌檢車T17、GJ_5以及GJ-4改中采用測量方法。光學攝像傳感器安裝在檢測車的檢測梁上，在檢測過程中，采用4臺CCD攝像機對左右兩軌高速拍照， 之后通過Hub回傳到車體內(nèi)部的PC機中，通過圖像重構(gòu)的方法重現(xiàn)軌道幾何外形，分析軌道的高低、軌向、水平等各項參數(shù)。該方法具備檢測精度高、不受速度影響等優(yōu)點，是目前最為先進的檢測理論。但是它極易受外界光干擾，一旦受干擾整個系統(tǒng)均不能工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種不受檢測速度影響、能對左、右軌的高低進行分別測量、測量精度高、適用范圍廣的鐵路軌道高低連續(xù)檢測裝置和方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鐵路軌道高低高精度檢測裝置，包括一個帶有檢測平臺的軌道檢測車，在檢測平臺的下表面固定有兩個位移器，它們是第一位移器PDTl和第二位移器PDT2，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2分別位于輪軸兩端的正上方，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2的軸線與輪軸的軸線正交，在輪軸的一端安裝有里程儀0D，在檢測平臺的上表面安裝有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機、位移器數(shù)據(jù)采集卡、OD 數(shù)據(jù)采集卡和電源，位移器數(shù)據(jù)采集卡通過USB通訊線與計算機連接，里程儀OD的輸出端與OD數(shù)據(jù)采 集卡的輸入端連接，OD數(shù)據(jù)采集卡通過RS422串口通訊線與計算機的第一串口 COMl連接；其特征在于(1)所說的第一位移器PDTl和第二位移器PDT2是激光位移器，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中有兩個激光位移器控制盒，它們是PDTl控制盒和PDT2控制盒，第一位移器PDTl的輸出端與PDTl控制盒的輸入端連接，PDTl控制盒的輸出端與位移器數(shù)據(jù)采集卡的第一輸入端連接，第二位移器PDT2的輸出端與PDT2控制盒的輸入端連接，PDT2控制盒的輸出端與位移器數(shù)據(jù)采集卡的第二輸入端連接；(2)有一個由第一光纖陀螺F0G1、第二光纖陀螺F0G2和第三光纖陀螺F0G3三個光纖陀螺以及FOG數(shù)據(jù)采集卡組成的檢測平臺高低測量系統(tǒng)，三個光纖陀螺均安裝在檢測平臺的上表面，第一光纖陀螺FOGl與第一位移器PDTl同軸，第三光纖陀螺F0G3與第二位移器PDT2同軸，第二光纖陀螺F0G2位于第一光纖陀螺FOGl和第三光纖陀螺FOG 3的中心， 三個光纖陀螺的軸線相互平行并共面；第一光纖陀螺F0G1、第二光纖陀螺F0G2和第三光纖陀螺FOG 3的輸出端分別與FOG數(shù)據(jù)采集卡的第一至第三輸入端連接，F(xiàn)OG數(shù)據(jù)采集卡通過RS422串口通訊線與計算機的第二串口 COM2連接。使用如上面所述的檢測裝置檢測鐵路軌道高低的方法，其特征在于，檢測的步驟如下1、陀螺數(shù)據(jù)預處理1. 1、獲取陀螺數(shù)據(jù)初值保持檢測平臺靜止m秒，m取值范圍為IOOs至200s，計算機每5ms讀取一次第二串口 COM2，采集通過FOG數(shù)據(jù)采集卡傳送來的第一光纖陀螺FOGl 至第三光纖陀螺FOG 3的靜止陀螺數(shù)據(jù)場、錢、黽，分別計算m秒內(nèi)碭、S2、黽的均值作
為陀螺數(shù)據(jù)初值，記為 ω 10、ω 20、ω 30 ‘1. 2、陀螺數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集啟動軌道檢測車在軌道上行駛，計算機每5ms讀取一次第二串口 COM2，采集通過FOG數(shù)據(jù)采集卡傳送來的第一光纖陀螺FOGl至第三光纖陀螺FOG 3的實時陀螺數(shù)據(jù)ωι、ω2、ω3;1.3、時域濾波將采集到的第一光纖陀螺FOGl至第三光纖陀螺F0G3的實時陀螺數(shù)據(jù)ω” ω2、 ω 3分別做η點滑動平均，η取值范圍為50 150的整數(shù)，得到時域濾波后的陀螺數(shù)據(jù)ωη、 ω21、ω31 ；滑動平均的計算公式為
權(quán)利要求
1.一種鐵路軌道高低高精度檢測裝置，包括一個帶有檢測平臺[7]的軌道檢測車，在檢測平臺[7]的下表面固定有兩個位移器，它們是第一位移器PDTl和第二位移器PDT2，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2分別位于輪軸[8]兩端的正上方，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2的軸線與輪軸[8]的軸線正交，在輪軸[8]的一端安裝有里程儀0D，在檢測平臺[7]的上表面安裝有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機[1]、位移器數(shù)據(jù)采集卡[2]、0D數(shù)據(jù)采集卡[6]和電源，位移器數(shù)據(jù)采集卡[2]通過USB通訊線與計算機[1]連接，里程儀OD的輸出端與OD數(shù)據(jù)采集卡[6]的輸入端連接，OD數(shù)據(jù)采集卡[6]通過RS422 串口通訊線與計算機[1]的第一串口 COMl連接；其特征在于(1)所說的第一位移器PDTl和第二位移器PDT2是激光位移器，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中有兩個激光位移器控制盒，它們是PDTl控制盒[4]和PDT2控制盒[5]，第一位移器PDTl的輸出端與PDTl控制盒[4]的輸入端連接，PDTl控制盒[4]的輸出端與位移器數(shù)據(jù)采集卡 [2]的第一輸入端連接，第二位移器PDT2的輸出端與PDT2控制盒[5]的輸入端連接，PDT2 控制盒[5]的輸出端與位移器數(shù)據(jù)采集卡[2]的第二輸入端連接；(2)有一個由第一光纖陀螺F0G1、第二光纖陀螺F0G2和第三光纖陀螺FOG3三個光纖陀螺以及FOG數(shù)據(jù)采集卡[3]組成的檢測平臺高低測量系統(tǒng)，三個光纖陀螺均安裝在檢測平臺[7]的上表面，第一光纖陀螺FOGl與第一位移器PDTl同軸，第三光纖陀螺F0G3與第二位移器PDT2同軸，第二光纖陀螺F0G2位于第一光纖陀螺FOGl和第三光纖陀螺F0G3的中心，三個光纖陀螺的軸線相互平行并共面；第一光纖陀螺F0G1、第二光纖陀螺F0G2和第三光纖陀螺F0G3的輸出端分別與FOG數(shù)據(jù)采集卡[3]的第一至第三輸入端連接，F(xiàn)OG數(shù)據(jù)采集卡[3]通過RS422串口通訊線與計算機[1]的第二串口 COM2連接。
2.使用如權(quán)利要求1所述的檢測裝置檢測鐵路軌道高低的方法，其特征在于，檢測的步驟如下2. 1、陀螺數(shù)據(jù)預處理2. 1. 1、獲取陀螺數(shù)據(jù)初值保持檢測平臺[7]靜止m秒，m取值范圍為IOOs至200s，計算機[1]每5ms讀取一次第二串口 COM2，采集通過FOG數(shù)據(jù)采集卡[3]傳送來的第一光纖陀螺FOGl至第三光纖陀螺F0G3的靜止陀螺數(shù)據(jù)場、S2、黽,分別計算m秒內(nèi)S1、黽、S3 的均值作為陀螺數(shù)據(jù)初值，記為ω1(ι、ω2(ι、ω 30 ；2. 1. 2、陀螺數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集啟動軌道檢測車在軌道上行駛，計算機[1]每5ms讀取一次第二串口 COM2，采集通過FOG數(shù)據(jù)采集卡[3]傳送來的第一光纖陀螺FOGl至第三光纖陀螺 F0G3的實時陀螺數(shù)據(jù)ωι、ω2、ω3 ；2. 1. 3、時域濾波將采集到的第一光纖陀螺FOGl至第三光纖陀螺FOG 3的實時陀螺數(shù)據(jù)ωι、ω2、ω3* 別做η點滑動平均，η取值范圍為50 150的整數(shù)，得到時域濾波后的陀螺數(shù)據(jù)ωη、ω21、 ω31 ；滑動平均的計算公式為
全文摘要
本發(fā)明屬于鐵路軌道檢測技術(shù)，涉及對鐵路軌道高低連續(xù)檢測裝置和方法的改進。本發(fā)明檢測裝置包括一個帶有檢測平臺[7]的軌道檢測車，在檢測平臺[7]的上表面安裝有包括計算機[1]、位移器數(shù)據(jù)采集卡[2]、OD數(shù)據(jù)采集卡[6]和電源的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于所說的第一位移器PDT1和第二位移器PDT2是激光位移器，有一個由三個光纖陀螺以及FOG數(shù)據(jù)采集卡[3]組成的檢測平臺高低測量系統(tǒng)。本發(fā)明檢測方法的步驟是陀螺數(shù)據(jù)預處理；里程數(shù)據(jù)預處理；位移器數(shù)據(jù)預處理；時域空域轉(zhuǎn)換；檢測平臺[7]高低計算；軌道高低計算。本發(fā)明不受檢測速度影響，能對左、右軌的高低進行分別測量，測量精度高，適用范圍廣。
文檔編號B61K9/08GK102180187SQ20111008980
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者黨進, 劉進, 張金紅, 欒書平, 王啟, 陳歡 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所