1.一种基于陀螺仪定位的激光测距铁路隧道检测车,其特征在于,包括车辆本体以及安装于车辆本体上的车轮角度传感器、陀螺仪、第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪;所述的第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别布置于车辆本体的左侧、右侧和顶部,分别用于测量车辆本体与隧道左侧、右侧及顶部内壁之间的距离;所述的车轮角度传感器用于检测车轮的转动角度,所述的陀螺仪用于测量车辆本体在三维空间中的行驶角度;所述的车辆本体为有轨车辆。
2.如权利要求1所述的基于陀螺仪定位的激光测距铁路隧道检测车,其特征在于,所述的第一激光测距仪和第二激光测距仪底部的基座上设有角度调节装置,用于调节第一激光测距仪和第二激光测距仪在隧道横截面中的激光束发射角度。
3.如权利要求2所述的基于陀螺仪定位的激光测距铁路隧道检测车,其特征在于,所述的第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪的激光束发射角度总调节范围能覆盖整个隧道截面。
4.一种利用权利要求1所述检测车的铁路隧道变形信息检测方法,其特征在于,步骤如下:
首先选取一个坐标基准点,建立三维空间坐标系;
然后使所述的检测车在铁路隧道内行驶;行驶过程中,通过车轮角度传感器不断测量车轮的转动角度,并根据轮径换算为车辆的行驶距离;检测车每运行一段距离,便通过陀螺仪测量该段距离内车辆本体在三维空间中的行驶角度,然后通过空间几何关系计算该段距离的终点在三维空间中的三维坐标信息,计算公式如下:
式中:t+1和t分别为每段运行距离的终点时刻和起始时刻;(Xt+1,Yt+1,Zt+1)和(Xt,Yt,Zt)分别为t+1和t时刻检测车在三维空间中的三维坐标;L为检测车每段行驶的距离;α、β和γ分别为该段行驶距离中车辆行驶角度与YZ、XZ和XY平面的角度;
检测车的每段运行距离中,还通过第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪同时向隧道两侧和顶部发射脉冲激光束,由光电元件接收反射的激光束,计时器测定激光束从发射到接收的时间,计算出相应的发射角度下从发射点到隧道内壁的距离,并换算为隧道的拱顶沉降和净空收敛;
最后,当检测车行驶完待测隧道后,得到检测车的整条行驶轨迹上每段运行距离对应的三维坐标信息以及该段隧道的横截面变形信息,并结合隧道的施工竣工验收图纸或者初始变形情况,获得当前隧道在平纵横三个方面的变形信息。
5.如权利要求4所述的检测方法,其特征在于,检测车在待测隧道中来回行驶多次,且每次行驶前先调节第一激光测距仪和第二激光测距仪在隧道横截面中的激光束发射角度,使多次行驶后,三个激光测距仪的激光束发射角度覆盖隧道横截面。
6.如权利要求4所述的检测方法,其特征在于,检测车在行驶过程中,须保持车轮在铁轨上不发生打滑。