一种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测量仪器领域，尤其涉及一种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通是可持续发展、绿色交通的不可缺少的基础性设施。大力发展城市轨道交通，对于改善城市交通堵塞，缓解交通环境的负面影响具有重要的意义。钢轨损坏和隧道变形是威胁城市轨道交通舒适、便捷、安全、环保的两个重要因素。对于轨道而言，存在的问题主要有钢轨几何形状的变化和钢轨伤损，其中钢轨几何形状的变化又包括钢轨的不平顺度的变化、轨距的变化以及左右轨高的变化。钢轨的平顺度不仅是保障列车运行快速、平稳的必要条件，而且可以减小列车运行过程中的撞击与颠簸，达到节能减排的作用;高精度的轨距可以避免列车运行时产生的左右摆动，提高运行的稳定性、舒适性;左右轨高的一致对于保持列车的安全、平稳，防止晃动有着重要的意义。对于轨道伤损而言，主要包括磨损、擦伤、起皮、剥落四个方面，加强对轨道伤损的检测，有利于提高列车运行的稳定性、安全性，减少能量的损耗，实现绿色环保。地铁隧道存在的问题主要有隧道变形、隧道内壁的裂缝以及隧道净空的变化。由于地铁隧道问题往往会导致很严重的交通事故，对列车行驶安全有着重大影响，所以必须加强对其检测。
[0003]目前我国的城市轨道交通检查与维护面临着诸多困难和限制，包括:
[0004]I )天窗时间短，由于地铁运营时间较长，线路繁忙，供轨道检查和维护的时间有限；
[0005]2)城市轨道交通中隧道的检测，尤其是对于地铁隧道的检测，受制于地铁的正常运行，往往在夜间且地下通风系统关闭的情况下进行，作业环境恶劣；
[0006]3)现有检测方法以人工作业为主，检测需要花费的时间较长，智能化程度低，费时费力，作业效率低下。
[0007]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【实用新型内容】
[0008]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，以提高检测的准确性、高效性以及智能化。
[0009]本实用新型的技术方案如下:
[0010]—种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，包括:一载体小车，在所述载体小车上设置有同步控制电路，所述同步控制电路连接有光电编码器、GPS接收机、高稳晶振、惯性测量单元、3D激光扫描仪和线结构激光传感器，所述惯性测量单元、3D激光扫描仪和线结构激光传感器通信连接一计算机，用于将获取到的数据发送至计算机，所述计算机通信连接所述同步控制电路。
[0011]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述载体小车包括两个沿轨道平行设置的第一竖梁和第二竖梁和横向设置在第一竖梁和第二竖梁之间的横梁。
[0012]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述第一竖梁的两端设置有2个走行轮，第二竖梁的中部设置有I个走行轮，所述第二竖梁的两端设置有平衡辅助轮。
[0013]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述第一竖梁与横梁的连接处设置有紧贴轨道内侧面的定位轮，所述第二竖梁与横梁的连接处设置有用于调节张紧程度的张紧轮。
[0014]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述线结构激光传感器设置在所述横梁的两侧。
[0015]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述光电编码器设置在所述走行轮的中心轴上。
[0016]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述惯性测量单元设置在横梁内部的中心。
[0017]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述横梁的中部向外设置有延伸部，所述GPS接收机和3D激光扫描仪设置在所述延伸部上。
[0018]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，还包括设置在所述横梁上的供电电源。
[0019]所述的基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，其中，所述计算机带有触摸屏，所述计算机和同步控制电路设置在所述横梁上。
[0020]有益效果:本实用新型综合利用多传感器集成与同步控制技术、移动精细定位技术、计算机技术等，搭建由GPS、惯性测量单元、线结构激光传感器、3D激光扫描仪与光电编码器等多传感器集成的城市轨道检测装置，具有效率高、机动灵活、安全可靠、适应环境强、功能全面等优点，能够实现轨道断面(包括露天和隧道的限界、几何线形、导电轨状态、断面形状与隧道壁裂缝等病害)、钢轨断面(波磨、轮廓、轨距、裂缝与线形等)以及道床断面(枕木状态、扣件状态等)等轨道交通的全断面检测与测量。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型一种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置较佳实施例的结构示意图。
[0022]图2为本实用新型的总体方案架构图。
[0023]图3为本实用新型的多传感器同步控制原理图。
[0024]图4为本实用新型的移动定位原理图。
【具体实施方式】
[0025]本实用新型提供一种基于多传感器集成同步控制的城市轨道检测装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]本实用新型的城市轨道检测装置由多个传感器和功能单元组成，主要包括载体小车、光电编码器、GPS接收机、惯性测量单元、线结构激光传感器、3D激光扫描仪、同步控制电路、计算机等，这些共同构成本实用新型的城市轨道检测装置(亦可称检测系统)。
[0027]下面结合图示对本实用新型的结构进行具体说明。
[0028]系统整体结构如图1所示，载体小车作为移动检查平台(载体平台)，为城市轨道检测的各传感器及设备提供机械搭载平台，同时为小车的各个设备的工作提供稳定的电源。载体小车包括两个沿轨道平行设置的第一竖梁和第二竖梁和横向设置在第一竖梁和第二竖梁之间的横梁。
[0029]所述第一竖梁的两端设置有2个走行轮(I，2)，第二竖梁的中部设置有I个走行轮
(3)，走行轮与轨道顶面紧密接触，避免车体上下颠簸;所述第二竖梁的两端设置有平衡辅助轮(4，5)，平衡辅助轮可以上下伸缩，维持走形轮的平衡;所述第一竖梁与横梁的连接处设置有紧贴轨道内侧面的定位轮(6，7)，定位轮(6，7)始终紧贴着轨道的内侧面，与走行轮(I，2)—起始终沿着紧贴着轨道的方向行进;所述第二竖梁与横梁的连接处设置有用于调节张紧程度的张紧轮(8，9)，可以随着轨道的轨距变化而调节张紧程度，避免车体左右晃动。
[0030]在所述横梁上设置有供电电源，可对称设置两个供电电源(10，11)，具体放置在横梁的面板上，为系统中各传感器和设备稳定供电。
[0031]线结构激光传感器(可设置两个，如图1中的12，13)安装在横梁内部两侧，以与竖直方向向外偏转15度的角度采集轨道两边和扣件的空间三维几何尺寸。
[0032]光电编码器(14)安装在所述走行轮的中心轴上，例如安装在走行轮(2)的中心轴上，以测量载体小车的运行速度和行进距离。
[0033]惯性测量单元(15)安装在横梁内部的中心，测量载体小车的姿态参数，与GPS接收机(16)—同用于系统的精密定位。
[0034]所述横梁的中部向外(例如竖直向上或横向外侧)设置有延伸部，所述GPS接收机
(16)和3D激光扫描仪(17)设置在所述延伸部上，3D激光扫描仪(17)用于扫描轨道内钢轨和限界的空间三维数据，同时扫描轨道两侧的控制点标靶，用于无GPS情况下辅助惯性测量单元(15)完成精确定位。
[0035]同步控制电路(18)安装在横梁内部，控制载体小车上各个传感器之间的时间同步和空间同步;所述计算机(可设置2个，如19，20)带有触摸屏，用于试验系统的数据采集、存储和处理以及参数的选择、状态和结果的显示等人机交互。
[0036]本实用新型的工作原理如下:
[0037]本实用新型涉及多个传感器，只有在各个传感器协调工作的情况下才能较好地完成系统期望的功能，系统的工作流程如下所示:
[0038]在计算机的人机交互界面设置系统的工作参数，启动数据采集程序；
[0039]GPS接收机获取GPS时间信息，在PPS的辅助下对同步控制电路授时；
[0040]在PPS的辅助下，同步控制电路对3D激光扫描仪和惯性测量单元授时；
[0041]载体小车运动，装在其走行轮上的光电编码器按照相同的运动距离(Imm)输出里程脉冲到同步控制电路，经同步控制电路处理后触发线结构激光扫描仪扫描轨道断面，同时，同步控制电路输出对应每个断面的系统时间并通过串口上传到计算机；
[0042]GPS接收机输出定位信息并上传(如