智能铁路信号设备限界测量装置及其监管方法与流程

本发明涉及一种测量技术和管理技术，具体涉及一种智能铁路信号设备限界测量装置。同时，本发明还涉及一种智能铁路信号设备限界测量的监管方法。

背景技术：

根据《铁路技术管理规程》的相关规定，为了确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备，而对机车车辆和接近线路的设备规定了不允许超越的轮廓尺寸线。

传统铁路限界测量需要三人互相配合利用钢卷尺进行。一人负责找测量的基准点，另外两人听指挥拉钢卷尺进行测量，并记录在测试表中，在测量的过程中存在寻找基准、拉钢卷尺和读数等方面的人为偏差，若测试人员疏忽还可能存在超标限界不能及时发现整治危及行车安全，同时需要登高作业，存在米尺飘扬侵入接触网和登高等作业安全风险。传统测量所得到的数据需要人工输入到excel表格并人工核算参数是否达标，最后上报相关部门。存在抄录错误、计算错误、周期长，很难从历次测量数据中分析出设备变化趋势等情况。数据管理人员不能随时监控现场测量人员作业过程及清楚掌握被测设备当前状况，防护人员不能很好掌握现场作业人员作业位置等等，这在一定程度上阻碍了铁路安全生产和设备检修测试精度的提高。

鉴于上述原因，解决铁路信号设备限界测量和监管中存在的实际困难，研究一种独立的智能铁路信号设备限界测量及监管方法非常有必要

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能铁路信号设备限界测量及其监管方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能铁路信号设备限界测量装置，包括测量仪主机本体和手持终端，所述测量仪主机本体放置在轨道上。

优选的，所述轨道与测量仪主机本体调节成垂直状态。

本发明还提供了一种智能铁路信号设备限界测量的监管方法，具体包括以下步骤：

s1、将测量仪主机放置于轨道上，使其基准参考面与轨道基准面紧密接触，主机与轨道调整成垂直；

s2、打开电源开关，测量仪主机开始功能自检和轨道倾斜度测量；

s3、在手持终端根据实际选定测量参数，待选参数包括测量模式、测量设备名称、测量人员姓名，选定测量名称后自动关联线路类型、线路名称、当前测量区段所属车站、被测设备位置、轨道弯线方向、轨道曲线半径r值等设备基础信息，选定测量人员姓名后自动关联测量人所属工区、车间等测量人员信息；

s4、登录主界面，点击初始化，设备登录按键图标转为退出初始化的显示，此时可查看操控仪与测试仪是否连接正常，正常连接后图像显示区域右上角的设备状态指示区的红色离线转变为绿色在线；

s5、开始预览：屏幕提示初始化成功后，点击开始预览按键，此时屏幕图像显示区会显示摄像机所拍摄的场景；

s6、待测量仪主机功能自检和轨道倾斜度检测完成后，屏幕右上角的测试状态指示区的红色离线会转变为绿色在线；如测量仪主机功能自检和轨道倾斜度检测有异常，则测试状态指示一直会显示离线状态；

s7、手动测量：通过快速、微调等按键，手动寻找目标，并在实时显示图像上显示当前的限界值和高度值；

s8、自动扫描测量：在图像显示区域内按住屏幕并拖动出一块需要扫描测量的区域，仪器自动扫描测得限界最小值及其高度并在屏幕上显示；

s9、保存数据：点击保存数据就可将当前所测量出的数据保存至指定位置；

s10、图像抓拍：点击图像抓拍按键就会将当前所测量计算出的l2、h值、时间、地理位置等数据显示在图像上并保存为图片，根据参数设置里的相关信息来命名所保存的图片名称方便后续查阅；

s11、历史数据查询：点击此按键后会弹出本台测试仪以往所测量过并保存的目标数据表格，可以通过筛选的方式查看以往各限界目标的历史数据；筛选方式可按线路、时间、名称等方式查看；历史数据可通过导出和4g上传的至服务器的方式将测量数据另外保存；

s12、重启：当设备功能自检或测量出现异常时，可通过点击重启按键让仪器恢复正常；当测量仪主机发生位置变化时，可通过重启按键快速软启动功能自检和轨道倾斜度检测，以提高工作效率；

s13、归位：当测量完毕后，需点击归位按键让测量仪主机传动部件归位到零点，以避免电源开关断电时造成传动部件的重力冲击而影响仪器使用寿命；

s14、gps作业位置定位及作业过程卡控：测量仪自带gps定位可以通过4g实现远程查看作业人员作业位置，作业路径，在普速区段可为室内防护员提供作业人员室外作业位置，配合远程摄像头达到方便作业过程的防护和监控；

s15、服务器将上传数据进行存储、分析、分设备绘制成曲线。

优选的，步骤s10中，l2值为：l2＝cosθ×l1，通过利用高精度倾角传感器1、高精度高分辨率激光测距传感器可以分别轻松测得θ角的值和距离l1的值。

优选的，步骤s10中，设备突出点或指定点到两钢轨平面的距离h值为:h＝sinθ1×l1+tanθ2×l2，通过利用高精度倾角传感器2可以轻松测得角θ1的值，θ1和θ2为对顶角值相等。

优选的，所述的信号设备限界l值为：l＝l2+w＝l2+84500/r+h/1500h+717.5其中，w为曲线内外加宽，r、h为输入的基本参数。

本发明提供的一种智能铁路信号设备限界测量装置及其监管方法，与现有技术相比，基于arm芯片自行定制铁路限界专用windows系统，使用高精度激光传感器，配备倾角传感器来测量铁路信号设备限界，利用视频叠加光标技术控制云台摄像头和各传感器自动完成限界区域内的目标搜索和数据采集。采集的数据通过wifi传入到手持windows系统进行计算，从而得到设备最小限界和高度，同时将测量的时间、地点、人员和测量拍摄所对应的图像记录在存储空间里，如测得的数据超出技术规范值时，则给出报警，提示现场人员复核并及时处。待该设备测量完成后可通过4g无线网络上传至管理服务器或转储装置将数据导入至办公电脑，服务器数据库根据要求进行对导入的数据筛选对比和备份，并对所测异常点处理结果的录入和导出。

数据和图片可通过usb口导出到办公网，也可通过4g网络将测试完成的数据实时上传服务器，服务器对数据和图片存储处理后绘制设备限界测量曲线，并根据变化规律预测限界值变化趋势对变化趋势明显的数据给出预警。数据管理人员可以通过4g实现远程查看作业人员作业位置，作业路径，在普速区段可为室内防护员提供作业人员室外作业位置，配合远程摄像头达到方便作业过程的防护和监控。

采用本发明方法后，测量人员操作简单、方便快捷、测量精度高、节约劳动力、智能记录数据、分析数据、存储数据，自动报警以及后期数据分析处理、限界预警，作业过程图像调阅和过程评估等功能，且特别适用于普速、高铁的测量。

附图说明

图1为本发明的测量原理图；

图2为本发明的测量原理图；

图3为本发明的智能铁路信号设备限界测量及监管方法设计流程图；

图4为本发明3d立体图；

图5-25为本发明的主板电路示意图；

图26-31为本发明的轨道倾角检测示意图；

图32-36为本发明的红灯驱动电路示意图；

图37为本发明的轨道测距模块接口板电路示意图；

图38为本发明的电池电量指示灯板电路示意图。

图中：1测量仪主机本体、2轨道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图4，本发明提供一种智能铁路信号设备限界测量装置，包括测量仪主机本体1和轨道2，所述测量仪主机本体1放置在轨道2上。

具体的，所述轨道2与测量仪主机本体1调节成垂直状态。

铁路信号限界测量、监管数据包括：信号设备限界、参考高度、轨面坡度、轨道坡度、测量点图片、测量数据合格情况，测量超限报警、测量设备名称、线路名称、线路类型、所属车站、设备安置方位、轨道曲线半径、轨道内外加宽、测量人员姓、测量人员单位、精确到秒的测量时间，测量数据分析曲线、测量人员gps定位信息等。

请参阅图1和图2，为实现铁路信号设备限界测量构建如下几何模型其中c为被测设备，ab表示两根钢轨轨面所形成平面，黑色点划线表示水平面，θ1为两钢轨轨面与水平面夹角,可通过倾角传感器2测得，当两根钢轨水平时θ1＝0°，外加高时θ1＞0°，内加高时θ1＜0°，h1为被测点至水平面的高度，h2为内外加高补偿高度，l1为测量仪主激光所测ac距离，θ为倾角传感器1所测的主激光线与水平面夹角。

测试仪放置与a处后，通过下述公式可实现最小限界测量,具体如下：

(1)h1＝sinθ×l1

(2)l2＝cosθ×l1

(3)h2＝tanθ2×l2

(4)h＝h1+h2

(5)

w为曲线内外加宽，r、h为输入的线路参数

请参阅图3，本发明提供一种技术方案，一种智能铁路信号设备限界测量方法及的监管方法，具体包括以下步骤：

s1、将测量仪主机放置于轨道上，使其基准参考面与轨道基准面紧密接触，主机与轨道调整成垂直；

s2、打开电源开关，测量仪主机开始功能自检和轨道倾斜度测量；

s3、在手持终端根据实际选定测量参数，待选参数包括测量模式、测量设备名称、测量人员姓名，选定测量名称后自动关联线路类型、线路名称、当前测量区段所属车站、被测设备位置、轨道弯线方向、轨道曲线半径r值等设备基础信息，选定测量人员姓名后自动关联测量人所属工区、车间等测量人员信息；

s4、登录主界面，点击初始化，设备登录按键图标转为退出初始化的显示，此时可查看操控仪与测试仪是否连接正常，正常连接后图像显示区域右上角的设备状态指示区的红色离线转变为绿色在线；

s5、开始预览：屏幕提示初始化成功后，点击开始预览按键，此时屏幕图像显示区会显示摄像机所拍摄的场景；

s6、待测量仪主机功能自检和轨道倾斜度检测完成后，屏幕右上角的测试状态指示区的红色离线会转变为绿色在线；如测量仪主机功能自检和轨道倾斜度检测有异常，则测试状态指示一直会显示离线状态；

s7、手动测量：通过快速、微调等按键，手动寻找目标，并在实时显示图像上显示当前的限界值和高度值；

s8、自动扫描测量：在图像显示区域内按住屏幕并拖动出一块需要扫描测量的区域，仪器自动扫描测得限界最小值及其高度并在屏幕上显示；

s9、保存数据：点击保存数据就可将当前所测量出的数据保存至指定位置；

s10、图像抓拍：点击图像抓拍按键就会将当前所测量计算出的l2、h值、时间、地理位置等数据显示在图像上并保存为图片，根据参数设置里的相关信息来命名所保存的图片名称方便后续查阅；

s11、历史数据查询：点击此按键后会弹出本台测试仪以往所测量过并保存的目标数据表格，可以通过筛选的方式查看以往各限界目标的历史数据；筛选方式可按线路、时间、名称等方式查看；历史数据可通过导出和4g上传的至服务器的方式将测量数据另外保存；

s12、重启：当设备功能自检或测量出现异常时，可通过点击重启按键让仪器恢复正常；当测量仪主机发生位置变化时，可通过重启按键快速软启动功能自检和轨道倾斜度检测，以提高工作效率；

s13、归位：当测量完毕后，需点击归位按键让测量仪主机传动部件归位到零点，以避免电源开关断电时造成传动部件的重力冲击而影响仪器使用寿命；

s14、gps作业位置定位及作业过程卡控：测量仪自带gps定位可以通过4g实现远程查看作业人员作业位置，作业路径，在普速区段可为室内防护员提供作业人员室外作业位置，配合远程摄像头达到方便作业过程的防护和监控；

s15、服务器将上传数据进行存储、分析、分设备绘制成曲线。

具体的，步骤s10中，l2值为：l2＝cosθ×l1，通过利用高精度倾角传感器1、高精度高分辨率激光测距传感器可以分别轻松测得θ角的值和距离l1的值。

具体的，步骤s10中，设备突出点或指定点到两钢轨平面的距离h值为:h＝sinθ1×l1+tanθ2×l2，通过利用高精度倾角传感器2可以轻松测得角θ1的值，θ1和θ2为对顶角值相等。

具体的，所述的信号设备限界l值为：l＝l2+w＝l2+84500/r+h/1500h+717.5其中，w为曲线内外加宽，r、h为输入的基本参数。

综上所述，与现有技术相比，本发明的优点是：基于arm芯片自行定制铁路限界专用windows系统，使用高精度激光传感器，配备倾角传感器来测量铁路信号设备限界，利用视频叠加光标技术控制云台摄像头和各传感器自动完成限界区域内的目标搜索和数据采集。采集的数据通过wifi传入到手持windows系统进行计算，从而得到设备最小限界和高度，同时将测量的时间、地点、人员和测量拍摄所对应的图像记录在存储空间里，如测得的数据超出技术规范值时，则给出报警，提示现场人员复核并及时处。待该设备测量完成后可通过4g无线网络上传至管理服务器或转储装置将数据导入至办公电脑，服务器数据库根据要求进行对导入的数据筛选对比和备份，并对所测异常点处理结果的录入和导出。

数据和图片可通过usb口导出到办公网，也可通过4g网络将测试完成的数据实时上传服务器，服务器对数据和图片存储处理后绘制设备限界测量曲线，并根据变化规律预测限界值变化趋势对变化趋势明显的数据给出预警。数据管理人员可以通过4g实现远程查看作业人员作业位置，作业路径，在普速区段可为室内防护员提供作业人员室外作业位置，配合远程摄像头达到方便作业过程的防护和监控。

采用本发明方法后，测量人员操作简单、方便快捷、测量精度高、节约劳动力、智能记录数据、分析数据、存储数据，自动报警以及后期数据分析处理、限界预警，作业过程图像调阅和过程评估等功能，且特别适用于普速、高铁的测量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。