专利名称：一种铁路轨道高低高精度检测装置和检测方法
技术领域：
本发明属于铁路轨道检测技术，涉及对铁路轨道高低连续检测装置和方法的改进。
背景技术：
目前，对铁路轨道高低的检测方法主要有弦测法、惯性基准法、激光准直法、三维测量以及视像法等。1、弦测法是指采用人工拉线的方法在轨道上真实搭建一条弦线，通过测量轨道轨顶面与该弦线的相对位移，评价轨道高低平顺性。这种方法原理简明，但是这种方法的传递函数不恒为1，当需要将测量结果转换成其他弦长的不平顺值时，存在误差；另外。测量精度与工作人员的熟练程度密切相关，且工作效率偏低，不能适应密集的铁路建设、维修。2、惯性基准法是指通过加速度计二次积分测量得到轨道基准值(载体上下振动频率大大高于自身频率时，质量块不能追随而保持静止的位置。这个静止位置即为惯性基准)，与位移器测量到的瞬时载体与基准值的相对位移组合得到轨道平顺测量值。这种方法能够比较如实地反映0. 1 50m波长范围内的轨道不平顺。当检测速度过低时，加速度信号比较微弱，信噪比低，并且要作积分运算，低频信号容易引起积分饱和，因此惯性基准法不适合做低速测量。3、激光准值法是指在两个测量基点之间通过光学视准线建立一条基准线，测量各测点偏离该基准线的偏离值。这种方法对环境要求较为苛刻，不适合强光、雨雪、沙尘等天气情况。4、三维测量法借助于精密全站仪实现，光学跟踪测量法，指采用全站仪辅助测量的轨道平顺性检测方法。这种方法的基本思路是通过全站仪给出轨道测量点的精确三维坐标，将测量得到的三维坐标与设计值比较，得到轨道平顺性检测结果。这种测量方法的代表产品有瑞士“安伯格”和德国“GED0”，是目前高铁建设、维护过程中普遍采用的方法，具备测量精度高的优点，但存在以下几点不足(1)、由于光在不同介质中的传播速度不同，对空气能见度有要求；(2)受全站仪跟踪距离限制，每隔固定距离需要重新建站，工作效率较低；(3)测量结果为离散点，不能反映轨道状态全貌。5、光学摄像法是大型轨检车T17、GJ_5以及GJ-4改中采用测量方法。光学摄像传感器安装在检测车的检测梁上，在检测过程中，采用4台CCD摄像机对左右两轨高速拍照， 之后通过Hub回传到车体内部的PC机中，通过图像重构的方法重现轨道几何外形，分析轨道的高低、轨向、水平等各项参数。该方法具备检测精度高、不受速度影响等优点，是目前最为先进的检测理论。但是它极易受外界光干扰，一旦受干扰整个系统均不能工作。
发明内容
本发明的目的是提出一种不受检测速度影响、能对左、右轨的高低进行分别测量、测量精度高、适用范围广的铁路轨道高低连续检测装置和方法。本发明的技术方案是一种铁路轨道高低高精度检测装置，包括一个带有检测平台的轨道检测车，在检测平台的下表面固定有两个位移器，它们是第一位移器PDTl和第二位移器PDT2，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2分别位于轮轴两端的正上方，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2的轴线与轮轴的轴线正交，在轮轴的一端安装有里程仪0D，在检测平台的上表面安装有数据处理系统，该数据处理系统包括计算机、位移器数据采集卡、OD 数据采集卡和电源，位移器数据采集卡通过USB通讯线与计算机连接，里程仪OD的输出端与OD数据采 集卡的输入端连接，OD数据采集卡通过RS422串口通讯线与计算机的第一串口 COMl连接；其特征在于(1)所说的第一位移器PDTl和第二位移器PDT2是激光位移器，在数据处理系统中有两个激光位移器控制盒，它们是PDTl控制盒和PDT2控制盒，第一位移器PDTl的输出端与PDTl控制盒的输入端连接，PDTl控制盒的输出端与位移器数据采集卡的第一输入端连接，第二位移器PDT2的输出端与PDT2控制盒的输入端连接，PDT2控制盒的输出端与位移器数据采集卡的第二输入端连接；(2)有一个由第一光纤陀螺F0G1、第二光纤陀螺F0G2和第三光纤陀螺F0G3三个光纤陀螺以及FOG数据采集卡组成的检测平台高低测量系统，三个光纤陀螺均安装在检测平台的上表面，第一光纤陀螺FOGl与第一位移器PDTl同轴，第三光纤陀螺F0G3与第二位移器PDT2同轴，第二光纤陀螺F0G2位于第一光纤陀螺FOGl和第三光纤陀螺FOG 3的中心， 三个光纤陀螺的轴线相互平行并共面；第一光纤陀螺F0G1、第二光纤陀螺F0G2和第三光纤陀螺FOG 3的输出端分别与FOG数据采集卡的第一至第三输入端连接，FOG数据采集卡通过RS422串口通讯线与计算机的第二串口 COM2连接。使用如上面所述的检测装置检测铁路轨道高低的方法，其特征在于，检测的步骤如下1、陀螺数据预处理1. 1、获取陀螺数据初值保持检测平台静止m秒，m取值范围为IOOs至200s，计算机每5ms读取一次第二串口 COM2，采集通过FOG数据采集卡传送来的第一光纤陀螺FOGl 至第三光纤陀螺FOG 3的静止陀螺数据场、钱、黾，分别计算m秒内砀、S2、黾的均值作
为陀螺数据初值，记为 ω 10、ω 20、ω 30 ‘1. 2、陀螺数据数据采集启动轨道检测车在轨道上行驶，计算机每5ms读取一次第二串口 COM2，采集通过FOG数据采集卡传送来的第一光纤陀螺FOGl至第三光纤陀螺FOG 3的实时陀螺数据ωι、ω2、ω3;1.3、时域滤波将采集到的第一光纤陀螺FOGl至第三光纤陀螺F0G3的实时陀螺数据ω” ω2、 ω 3分别做η点滑动平均，η取值范围为50 150的整数，得到时域滤波后的陀螺数据ωη、 ω21、ω31 ；滑动平均的计算公式为
权利要求
1.一种铁路轨道高低高精度检测装置，包括一个带有检测平台[7]的轨道检测车，在检测平台[7]的下表面固定有两个位移器，它们是第一位移器PDTl和第二位移器PDT2，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2分别位于轮轴[8]两端的正上方，第一位移器PDTl和第二位移器PDT2的轴线与轮轴[8]的轴线正交，在轮轴[8]的一端安装有里程仪0D，在检测平台[7]的上表面安装有数据处理系统，该数据处理系统包括计算机[1]、位移器数据采集卡[2]、0D数据采集卡[6]和电源，位移器数据采集卡[2]通过USB通讯线与计算机[1]连接，里程仪OD的输出端与OD数据采集卡[6]的输入端连接，OD数据采集卡[6]通过RS422 串口通讯线与计算机[1]的第一串口 COMl连接；其特征在于(1)所说的第一位移器PDTl和第二位移器PDT2是激光位移器，在数据处理系统中有两个激光位移器控制盒，它们是PDTl控制盒[4]和PDT2控制盒[5]，第一位移器PDTl的输出端与PDTl控制盒[4]的输入端连接，PDTl控制盒[4]的输出端与位移器数据采集卡 [2]的第一输入端连接，第二位移器PDT2的输出端与PDT2控制盒[5]的输入端连接，PDT2 控制盒[5]的输出端与位移器数据采集卡[2]的第二输入端连接；(2)有一个由第一光纤陀螺F0G1、第二光纤陀螺F0G2和第三光纤陀螺FOG3三个光纤陀螺以及FOG数据采集卡[3]组成的检测平台高低测量系统，三个光纤陀螺均安装在检测平台[7]的上表面，第一光纤陀螺FOGl与第一位移器PDTl同轴，第三光纤陀螺F0G3与第二位移器PDT2同轴，第二光纤陀螺F0G2位于第一光纤陀螺FOGl和第三光纤陀螺F0G3的中心，三个光纤陀螺的轴线相互平行并共面；第一光纤陀螺F0G1、第二光纤陀螺F0G2和第三光纤陀螺F0G3的输出端分别与FOG数据采集卡[3]的第一至第三输入端连接，FOG数据采集卡[3]通过RS422串口通讯线与计算机[1]的第二串口 COM2连接。
2.使用如权利要求1所述的检测装置检测铁路轨道高低的方法，其特征在于，检测的步骤如下2. 1、陀螺数据预处理2. 1. 1、获取陀螺数据初值保持检测平台[7]静止m秒，m取值范围为IOOs至200s，计算机[1]每5ms读取一次第二串口 COM2，采集通过FOG数据采集卡[3]传送来的第一光纤陀螺FOGl至第三光纤陀螺F0G3的静止陀螺数据场、S2、黾,分别计算m秒内S1、黾、S3 的均值作为陀螺数据初值，记为ω1(ι、ω2(ι、ω 30 ；2. 1. 2、陀螺数据数据采集启动轨道检测车在轨道上行驶，计算机[1]每5ms读取一次第二串口 COM2，采集通过FOG数据采集卡[3]传送来的第一光纤陀螺FOGl至第三光纤陀螺 F0G3的实时陀螺数据ωι、ω2、ω3 ；2. 1. 3、时域滤波将采集到的第一光纤陀螺FOGl至第三光纤陀螺FOG 3的实时陀螺数据ωι、ω2、ω3* 别做η点滑动平均，η取值范围为50 150的整数，得到时域滤波后的陀螺数据ωη、ω21、 ω31 ；滑动平均的计算公式为
全文摘要
本发明属于铁路轨道检测技术，涉及对铁路轨道高低连续检测装置和方法的改进。本发明检测装置包括一个带有检测平台[7]的轨道检测车，在检测平台[7]的上表面安装有包括计算机[1]、位移器数据采集卡[2]、OD数据采集卡[6]和电源的数据处理系统，其特征在于所说的第一位移器PDT1和第二位移器PDT2是激光位移器，有一个由三个光纤陀螺以及FOG数据采集卡[3]组成的检测平台高低测量系统。本发明检测方法的步骤是陀螺数据预处理；里程数据预处理；位移器数据预处理；时域空域转换；检测平台[7]高低计算；轨道高低计算。本发明不受检测速度影响，能对左、右轨的高低进行分别测量，测量精度高，适用范围广。
文档编号B61K9/08GK102180187SQ20111008980
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者党进, 刘进, 张金红, 栾书平, 王启, 陈欢 申请人:中国航空工业第六一八研究所