专利名称：一种便携式接触网几何参数检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路电气化技术与设备技术领域，尤其是涉及一种便携式接触网几何参数检测系统。
背景技术：
目前接触网导高、拉出值、侧面限界等常规参数的测量采用人工定点的方式进行测量，普遍存在测量值不连续、测量效率低等缺点。
实用新型内容本实用新型的目的在于设计一种新型的便携式接触网几何参数检测系统，解决上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:一种便携式接触网几何参数检测系统，包括检测车、激光雷达传感器、电脑和电源，所述激光雷达传感器、所述电脑和所述电源均设置在所述检测车上，所述激光雷达传感器和所述电脑均与所述电源电连接，所述激光雷达传感器和所述电脑之间通讯连接；所述激光雷达传感器上设有激光自动扫描器，所述激光自动扫描器的扫描方向对准待检测的接触网。所述激光自动扫描器的扫描角度范围为-5°至185°。所述激光自动扫描器的扫描频率大于25次/秒。所述电脑为工业平板触摸电脑。所述激光雷达传感器和所述电脑之间通过TCP/IP形式通讯连接。所述电源为一个双节高容量锂电池串联组和一个单节高容量锂电池，分别为所述激光雷达传感器和所述电脑供电。所述双节高容量锂电池串联组和所述单节高容量锂电池还分别为所述检测车的后轮传感器和前轮传感器供电。所述双节高容量锂电池串联组的供电电压为24V，所述单节高容量锂电池的供电电压为12 24V可调电压。所述电脑上设有位移脉冲采集卡，所述位移脉冲采集卡分别与所述检测车后轮上的脉冲探测器和前轮上的脉冲探测器电连接。本实用新型所谓的激光雷达传感器可以为Sick激光雷达传感器，即SICK-SensorIntelligence,德国两克(SICK)智能传感器。本实用新型应用于电气化铁路接触网建设及运营维护。本实用新型采用基于光速飞行时间测距原理的高频激光雷达作为数据采集单元，采用先进的线性回归算法处理激光雷达返回的数据，能够连续实时的对接触网的几何参数进行精确测量，能够连续快速的测量接触线拉出值、接触线高度、接触线坡度、支柱侧面限界、支柱(杆号)、吊弦位置、相邻吊弦高差、两支接触线水平距离、两支接触线垂直距离等参数，实现接触线历史数据叠加对比，并能导出和打印检测数据报表。经现场测试，测量误差小于±2_，为接触网的动态品质分析提供更加直观、可靠的基础。4.1本实用新型的检测原理如下:本实用新型主要由激光雷达构成，通过激光雷达技术提取接触网结构特征，采用接触网结构线性回归算法，对接触网的几何参数进行实时分析计算。激光雷达技术是近几年发展的一项新技术，激光扫描具有扫描速度快、精度高、信息丰富等特点，激光雷达系统为非接触的光学测量系统，通过连续发射激光束的方式对被测物体或背景进行一维、二维及三维测量。系统结构如下见
图1至图44.2本实用新型的检测模型:如图4所示，前端扫描传感器带电后自动运行，随着检测系统的前进，在接触网横向断面上持续进行高频率扫描，扫描到物体后进行分析处理，自动输出极坐标长度和角度。如图5和6所示，设激光雷达扫描测量到的接触线极坐标长度变量为X，则:H = H0+h = H0+xcos αζ = xsin α式中:H-接触线高度h-接触线至激光发射点所在水平面的距离Z-拉出值H0-激光雷达扫描点距轨面高度α -激光雷达中心轴线同扫描激光束的夹角以上为检测系统在直线段和曲线段的检测原理。在锚段关节和线岔处(如图7 图9所示)对两支接触线同时进行上述模型计算，也可计算出两支接触线在水平和垂直面内的相位关系。同时本系统还可准确检测出交叉线岔的岔心和接触点，以及无交叉线岔的始触区和锚段关节的过渡点，满足铁运〔2011〕10号“关于发布《高速铁路接触网运行检修暂行规程》的通知”中关于锚段关节和线岔的重要检修参数的要求。4.3本实用新型的运行条件在-30°C +50°C的几乎所有环境条件下，都可进行测量作业，但大雪、大雨天气时，由于激光束扫描时会遇到雨滴、雪片而反射，需对接收反射波的序列进行设置，接收最后一个反射波返回的数据，即便如此设置，检测系统仍可能存在干扰。4.4本实用新型的测量误差的讨论本系统的测量误差从理论上进行计算分析满足误差要求，在研制成功后，在试验室进行了精准标定，然后在实际运行铁路线上进行了试运行测试，试运行测试结果见下文。这些试运行工作的主要目的是:验证检测系统的重复性和准确性，并与经过国家计量院标定过的激光测距仪静态下的测量数据进行对比分析。不确定度分析①接触线高度不确定度接触线高度的不确定度由两部分组成:检测系统接触线高度检测部分的原始输出值的不确定度以及检测系统结构高度的测量值所引起的不确定度(由于推行速度很低和系统结构的重量，系统在垂直方向上不存在位移)。接触线高度表示为:[0038]L = L1+L2式中:L——接触线高度；LI—检测系统测量的高度；L2——系统结构高度的测量值；输入量LI的标准不确定度ul (h)的评定检测系统接触线高度检测部分的原始输出值误差导致的不确定度为ul (h)，检测系统接触线高度检测部分的输出值最大误差为5mm，以均匀分布估计，则:U1 (h) = Smm/λ/3 = 2.S9mm输入量L2的标准不确定度u2 (h)的评定系统结构高度的测量值不确定度为u2(h)，根据经验评估，测量误差在2mm范围内，以均匀分布估计，则:u^{h)-1mmIλ/3 =IASmm表I测量不确定度分量汇总表
权利要求1.一种便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于，包括检测车、激光雷达传感器、电脑和电源，所述激光雷达传感器、所述电脑和所述电源均设置在所述检测车上，所述激光雷达传感器和所述电脑均与所述电源电连接，所述激光雷达传感器和所述电脑之间通讯连接；所述激光雷达传感器上设有激光自动扫描器，所述激光自动扫描器的扫描方向对准待检测的接触网。
2.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述激光自动扫描器的扫描角度范围为-5°至185°。
3.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述激光自动扫描器的扫描频率大于25次/秒。
4.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述电脑为工业平板触摸电脑。
5.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述激光雷达传感器和所述电脑之间通过TCP/IP形式通讯连接。
6.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述电源为一个双节高容量锂电池串联组和一个单节高容量锂电池，分别为所述激光雷达传感器和所述电脑供电。
7.根据权利要求6所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述双节高容量锂电池串联组和所述单节高容量锂电池还分别为所述检测车的后轮传感器和前轮传感器供电。
8.根据权利要求6所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述双节高容量锂电池串联组的供电电压为24V，所述单节高容量锂电池的供电电压为12 24V可调电压。
9.根据权利要求1所述的便携式接触网几何参数检测系统，其特征在于:所述电脑上设有位移脉冲采集卡，所述位移脉冲采集卡分别与所述检测车后轮上的脉冲探测器和前轮上的脉冲探测器电连接。
专利摘要一种便携式接触网几何参数检测系统，包括检测车、激光雷达传感器、电脑和电源，所述激光雷达传感器、所述电脑和所述电源均设置在所述检测车上，所述激光雷达传感器和所述电脑均与所述电源电连接，所述激光雷达传感器和所述电脑之间通讯连接；所述激光雷达传感器上设有激光自动扫描器，所述激光自动扫描器的扫描方向对准待检测的接触网。本实用新型将激光雷达技术应用于接触网几何参数的非接触式检测中，突破了传统检测方式的束缚，拓宽了激光雷达技术的应用范围，丰富了铁路接触网几何参数检测的技术手段。本实用新型将激光雷达技术应用于接触网几何参数的连续快速检测，大大提高了测量效率。
文档编号G01B11/14GK203037214SQ201220717070
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者黄立平 申请人:北京天格高通科技有限公司