基于手推車載式線路全斷面檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、軌道車輛的安全運(yùn)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(shí)掌握全斷面信息是保障軌道交通運(yùn)行安全的基礎(chǔ)。隨著電氣化線路增多以及運(yùn)營(yíng)里程不斷攀升，傳統(tǒng)的人工接觸式測(cè)量已經(jīng)不能滿足軌道交通現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求。本文基于自主設(shè)計(jì)的手推式軌道檢測(cè)小車研發(fā)了一套手推車載式線路全斷面檢測(cè)系統(tǒng)，以激光測(cè)距傳感器為主要測(cè)量部件，采用激光測(cè)距法檢測(cè)線路全斷面信息，并應(yīng)用于鋼軌磨耗檢測(cè)和鐵路建筑限界侵限檢測(cè)，為

2、線路的維修養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。
　　論文介紹了手推車載式線路全斷面檢測(cè)系統(tǒng)的整體方案，檢測(cè)裝置安裝在人工推行的軌道檢測(cè)小車上，在行進(jìn)過(guò)程中對(duì)線路全斷面信息進(jìn)行采集，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和圖形化顯示。系統(tǒng)以激光測(cè)距傳感器為主要測(cè)量部件，通過(guò)測(cè)量被測(cè)物體與傳感器的空間位置關(guān)系，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)全斷面信息與線路位置對(duì)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(cè)小車的位置信息進(jìn)

3、行融合，形成線路全斷面的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)線路全斷面的檢測(cè)。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(cè)和鐵路建筑限界侵限檢測(cè)問(wèn)題。
　　針對(duì)鋼軌磨耗檢測(cè)問(wèn)題，論文提出了結(jié)合自適應(yīng)平滑濾波和改進(jìn)ICP算法的鋼軌輪廓配準(zhǔn)算法。首先通過(guò)坐標(biāo)變換將多個(gè)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(jìn)行平滑處理通過(guò)改進(jìn)的ICP算法將采集鋼軌輪廓與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌輪廓進(jìn)行配準(zhǔn)，根據(jù)鋼軌磨耗定義在對(duì)應(yīng)

4、的磨耗點(diǎn)位置計(jì)算鋼軌磨耗，并根據(jù)磨耗大小對(duì)傷損情況進(jìn)行判別。
　　針對(duì)鐵路建筑限界侵限檢測(cè)問(wèn)題，論文提出把限界侵限檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為點(diǎn)與多邊形位置關(guān)系的幾何問(wèn)題。利用激光掃描傳感器對(duì)除車底外300°范圍內(nèi)的斷面進(jìn)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(guò)射線判別法判斷采集輪廓點(diǎn)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(jì)算侵限點(diǎn)距離多邊形最近距離作為侵限值。
　　為驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，將本論文設(shè)計(jì)的手