基于手推車載式線路全斷面檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、軌道車輛的安全運行要有穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)作為保障。線路全斷面信息指道床斷面、橋隧道輪廓以及接觸網(wǎng)高度等，及時掌握全斷面信息是保障軌道交通運行安全的基礎(chǔ)。隨著電氣化線路增多以及運營里程不斷攀升，傳統(tǒng)的人工接觸式測量已經(jīng)不能滿足軌道交通現(xiàn)場的實際需求。本文基于自主設(shè)計的手推式軌道檢測小車研發(fā)了一套手推車載式線路全斷面檢測系統(tǒng)，以激光測距傳感器為主要測量部件，采用激光測距法檢測線路全斷面信息，并應(yīng)用于鋼軌磨耗檢測和鐵路建筑限界侵限檢測，為

2、線路的維修養(yǎng)護提供依據(jù)。
　　論文介紹了手推車載式線路全斷面檢測系統(tǒng)的整體方案，檢測裝置安裝在人工推行的軌道檢測小車上，在行進過程中對線路全斷面信息進行采集，并對采集數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲和圖形化顯示。系統(tǒng)以激光測距傳感器為主要測量部件，通過測量被測物體與傳感器的空間位置關(guān)系，經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換獲得軌道基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的線路全斷面信息。為實現(xiàn)全斷面信息與線路位置對應(yīng)，系統(tǒng)加入了基于編碼器的走行定位功能，將斷面信息與檢測小車的位置信息進

3、行融合，形成線路全斷面的數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)線路全斷面的檢測。在獲取線路全斷面信息后，論文主要研究了基于全斷面信息的鋼軌磨耗檢測和鐵路建筑限界侵限檢測問題。
　　針對鋼軌磨耗檢測問題，論文提出了結(jié)合自適應(yīng)平滑濾波和改進ICP算法的鋼軌輪廓配準(zhǔn)算法。首先通過坐標(biāo)變換將多個激光三角傳感器采集鋼軌廓形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到同一鋼軌坐標(biāo)系，然后采用自適應(yīng)平滑濾波方法進行平滑處理通過改進的ICP算法將采集鋼軌輪廓與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌輪廓進行配準(zhǔn)，根據(jù)鋼軌磨耗定義在對應(yīng)

4、的磨耗點位置計算鋼軌磨耗，并根據(jù)磨耗大小對傷損情況進行判別。
　　針對鐵路建筑限界侵限檢測問題，論文提出把限界侵限檢測問題轉(zhuǎn)換為點與多邊形位置關(guān)系的幾何問題。利用激光掃描傳感器對除車底外300°范圍內(nèi)的斷面進行采集，將采集范圍內(nèi)的物體輪廓還原到軌道基準(zhǔn)坐標(biāo)系下。通過射線判別法判斷采集輪廓點是否在限界多邊形內(nèi)部以判斷是否存在侵限情況，如果存在侵限，計算侵限點距離多邊形最近距離作為侵限值。
　　為驗證系統(tǒng)的性能，將本論文設(shè)計的手