一种采用数字激光技术的非接触式接触网参数采集装置的制作方法

本实用新型属于轨道接触网检测设备技术领域，具体涉及一种采用数字激光技术的非接触式接触网参数采集装置。

背景技术：

近年来，我国铁路发展迅猛，安全是我国铁路运输生产过程之中一个衡量综合运营质量的最为重要指标，传统的数据检测设备难以适应高铁、普铁以及地铁等的安全发展需求，其中，对于接触网(其是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，主要由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱杆与固定基础几部分组成，其中，接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件和绝缘子，接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车)的多参数检测，例如对于接触网的导线拉出值(包括非支)、导线高度、承力索(距轨面距离)、锚段关节处、吊弦、跨距、轨距、外轨超高、侧面限界、导线坡度(定位与定位之间的高度差)、高差(定位与吊弦、吊弦与吊弦之间的导线高度差)、线岔(距线岔两端水平距离在500mm和800mm处两导线的高度差)、吊弦长度和杆号等参数的检测，这一问题尤为明显。

当前国内普遍采用基于点激光、红外线技术的便携式接触网检测设备(例如便携式轨距尺等接触网测量仪)来对接触网多参数进行人工测量，即在将便携式接触网检测设备搬移至接触网支柱杆位置时，按照如下步骤进行接触网多参数测量：(1)先确定支柱杆的杆号；(2)再蹲下放置接触网测量仪，根据定位器的位置调整测量仪的位置；(3)放置好测量仪之后，再需调整测量镜头，使检测光斑打到接触线上；(4)在测量仪上点击确认，读出数据。由此将会浪费很多时间，对工程进度影响大，耽误工期。同时由于铁路检修都是在天窗点，天窗点时间短暂，靠传统的检测手段，会进一步导致测量接触网参数耗时长，效率低和难以适应社会发展需求，尤其是随着我国铁路事业飞速发展，里程数不断增加，铁路建设的新线验收和既有线日常检修工作量急剧增加。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的数据检测自动化程度差、效率低和浪费时间的问题，本实用新型目的在于提供一种采用数字激光技术的非接触式接触网参数采集装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种采用数字激光技术的非接触式接触网参数采集装置，包括数据采集车、第一激光距离传感器、第一微分电路单元、第一单片机处理电路单元、脉冲编码器、时钟脉冲发生电路单元、运动方向判别电路单元、可逆计数电路单元、第二单片机处理电路单元和输出接口电路单元，其中，所述第一激光距离传感器的数目为两个且分别安装在所述数据采集车的行走方向两侧，并使它们的激光收发方向分别垂直朝上，所述脉冲编码器安装在所述数据采集车的行走轮转轴上；

所述第一激光距离传感器的开关量输出端电连接所述第一微分电路单元的输入端，所述第一微分电路单元的输出端电连接所述第一单片机处理电路单元的输入端，构成接触网支柱杆识别结果数据采集支路；

所述脉冲编码器的A相信号输出端、所述脉冲编码器的B相信号输出端和所述时钟脉冲发生电路单元的输出端分别电连接所述运动方向判别电路单元的三个输入端，所述运动方向判别电路单元的输出端电连接所述可逆计数电路单元的输入端，所述可逆计数电路单元的输出端电连接所述第二单片机处理电路单元的输入端，构成车程数据采集支路；

所述第一单片机处理电路单元的输出端和所述第二单片机处理电路单元的输出端分别电连接所述输出接口电路单元。

优化的，还包括第二激光距离传感器、A/D采样电路单元、数字滤波电路单元和或门电路单元，其中，所述第二激光距离传感器的数目为两个且也分别安装在所述数据采集车的行走方向两侧，并使它们的激光收发方向分别垂直朝上；

所述第二激光距离传感器的模拟量输出端电连接所述A/D采样电路单元的输入端，所述A/D采样电路单元的输出端电连接所述数字滤波电路单元的输入端，所述数字滤波电路单元的输出端和所述第一微分电路单元的输出端分别电连接所述或门电路单元的两个输入端，所述或门电路单元的输出端电连接所述第一单片机处理电路单元的输入端。

进一步优化的，还包括手动按键和第二微分电路单元，其中，所述手动按键安装在所述数据采集车上；

所述手动按键的输出端电连接所述第二微分电路单元的输入端，所述第二微分电路单元的输出端电连接所述或门电路单元的第三个输入端。

优化的，还包括速度计数电路单元和第三单片机处理电路单元，其中，所述第三单片机处理电路单元的输出端电连接所述输出接口电路单元；

所述运动方向判别电路单元的输出端还电连接所述速度计数电路单元的输入端，所述速度计数电路单元的输出端电连接所述第三单片机处理电路单元的输入端，构成车速数据采集支路。

优化的，所述运动方向判别电路单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一与非门U1、第二与非门U2、第三与非门U3、用于电连接所述A相信号输出端的A相输入端Pin_A、用于电连接所述B相信号输出端的B相输入端Pin_B和用于电连接所述时钟脉冲发生电路单元输出端的时钟脉冲输入端Time；

所述A相输入端Pin_A电连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端电连接所述第一与非门U1的第一输入端，所述第一与非门U1的第二输入端电连接所述时钟脉冲输入端Time；

所述B相输入端Pin_B电连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端电连接所述第二与非门U2的第一输入端，所述第二与非门U2的第二输出端电连接第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端电连接直流电压；

所述第一与非门U1的输出端和所述第二与非门U2的输出端分别电连接所述第三与非门U3的两个输入端，所述第三与非门U3的输出端作为所述运动方向判别电路单元的输出端Pout；

所述第二与非门U2的第一输入端还分别电连接第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阳极，所述第三与非门U3的输出端还分别电连接所述第三二极管D3的阴极和所述第四二极管D4的阳极，所述第一二极管D1的阳极和所述第三二极管D3的阳极分别接地，所述第二二极管D2的阴极和所述第四二极管D4的阴极分别电连接所述直流电压。

进一步优化的，在所述第一电阻R1的第二端与所述第一与非门U1的第一输入端之间还串联有方向判别启动支路，其中，所述方向判别启动支路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第五二极管D5、第六二极管D6、电容C1、三极管Q1、第四与非门U4和启动控制输入端Pin_SY；

所述第一电阻R1的第二端电连接所述第四与非门U4的第一输入端，所述启动控制输入端Pin_SY分别电连接所述三电阻R3的第一端、所述第五二极管D5的阴极和所述第四与非门U4的第二输入端；

所述第四与非门U4的输出端电连接所述第五二极管D5的阳极、所述第四电阻R4的第一端和所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极电连接所述第六二极管D6的阳极，所述三极管Q1的集电极分别电连接所述第五电阻R5的第一端和所述第一与非门U1的第一输入端；

所述第四电阻R4的第二端、所述五电阻R5的第二端和所述电容C1的第一端分别电连接所述直流电压，所述电容C1的第二端和所述第六二极管D6的阴极分别接地。

优化的，在所述脉冲编码器的输出端与所述运动方向判别电路单元的输入端之间依次串联有保护电路单元和高阻抗电平转换电路单元。

优化的，所述数据采集车为T型架车。

优化的，所述输出接口电路单元为RS232接口电路单元。

本实用新型的有益效果为：

(1)本发明创造提供了一种可全自动采集接触网多参数的新型采集装置，即在不停止数据采集车的情况下，一方面可利用接触网支柱杆识别结果数据采集支路自动采集用于确定接触网支柱杆号的接触网支柱杆识别结果，另一方面可以识别数据采集车的移动方向，并利用车程数据采集支路进一步获取数据采集车的实时车程，并可通过输出接口电路单元进行多参数的统一输出，进而可利于与接触网支柱杆识别结果一起精确确定最接近的接触网支柱杆号，不但可以大大提高检测效率，并节省时间和降低人力成本，满足日益增长的铁路新线验收和既有线日常检修需求；

(2)通过在该新型采集装置中布置或门电路单元，可兼容基于开关量检测方式、模拟量检测方式和人工手动方式等来获取接触网支柱杆识别结果，满足不同的使用习惯，拓展适用范围；

(3)所述采集装置及测量系统还具有安全可靠、采集精度高、易于调试、电路结构简单和成本低等优点，便于实际推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的数据采集车的结构示意图。

图2是本实用新型提供的第一种非接触式接触网参数采集装置的电路结构原理示意图。

图3是本实用新型提供的运动方向判别电路单元的电路图。

图4是本实用新型提供的在数据采集车正向行走时各节点的第一种波形示意图。

图5是本实用新型提供的在数据采集车逆向行走时各节点的第一种波形示意图。

图6是本实用新型提供的在运动方向判别电路单元输出端且在单位时间内正/逆向行走时的波形比较示意图。

图7是本实用新型提供的在数据采集车正向行走时各节点的第二种波形示意图。

图8是本实用新型提供的在数据采集车逆向行走时各节点的第二种波形示意图。

图9是本实用新型提供的第二种非接触式接触网参数采集装置的电路结构原理示意图。

图10是本实用新型提供的非接触式接触网参数测量系统的电路结构原理图。

图11是本实用新型提供的在非接触式接触网参数测量系统中测量软件系统的结构示意图。

上述附图中：1-数据采集车；2-人机交互设备。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

如图1～8所示，本实施例提供的所述第一种非接触式接触网参数采集装置，包括数据采集车、第一激光距离传感器、第一微分电路单元、第一单片机处理电路单元、脉冲编码器、时钟脉冲发生电路单元、运动方向判别电路单元、可逆计数电路单元、第二单片机处理电路单元和输出接口电路单元，其中，所述第一激光距离传感器的数目为两个且分别安装在所述数据采集车的行走方向两侧，并使它们的激光收发方向分别垂直朝上，所述脉冲编码器安装在所述数据采集车的行走轮转轴上。

如图1所示，在所述第一种非接触式接触网参数采集装置的结构中，所述数据采集车1为可在轨道上行走的移动车辆，以便作为前述其它结构的移动载体，确保在正/逆向行走过程中能够利用前述其它结构自动采集所处位置的接触网参数；所述数据采集车1可以但不限于为手推小车或采用其他移动形式的小型车。如图1所示，所述数据采集车优选为T型架车，利于消除车体抖动摇晃产生的测量误差。

所述第一激光距离传感器的开关量输出端电连接所述第一微分电路单元的输入端，所述第一微分电路单元的输出端电连接所述第一单片机处理电路单元的输入端，构成接触网支柱杆识别结果数据采集支路。

如图2所示，在所述接触网支柱杆识别结果数据采集支路的结构中，所述第一激光距离传感器用于在数据采集车行走过程中，利用激光测距技术检测在轨道正上方有效探测距离范围内(例如5M内)是否有安装在接触网支柱杆上的且作为障碍物的定位器(其实质为一根横杆)，并在检测有定位器时于开关量输出端输出高电平的开关量信号，否则输出低电平的开关量信号；其可以但不限于采用型号为DX35的中程激光距离传感器。所述第一微分电路单元用于将来自所述第一激光距离传感器的开关量信号由矩形波转换为尖脉冲波，以便得到表征脉冲前沿信息的脉冲信号；其可以但不限于采用现有的微分电路或者对现有微分电路进行常规性改动设计。所述第一单片机处理电路单元用于采用现有常规程序，根据所述脉冲信号对接触网支柱杆进行如下识别处理：若当前出现尖脉冲波，则判定当前实时接触网支柱杆识别结果数据为识别有支柱杆(即表征在轨道路侧存在接触网支柱杆)，否则判定当前实时接触网支柱杆识别结果数据为未识别有支柱杆(即表征在轨道路侧空旷)，由此通过采集前述接触网支柱杆识别结果数据，可以方便后续进一步确定接触网支柱杆的杆号数据(前提是需要有线路数据和预先人工确定初始接触网支柱杆的杆号数据，然后才能按照顺序依次确定)；其可以但不限于采用型号为MSP430F123的单片机芯片及外围电路。

所述脉冲编码器的A相信号输出端、所述脉冲编码器的B相信号输出端和所述时钟脉冲发生电路单元的输出端分别电连接所述运动方向判别电路单元的三个输入端，所述运动方向判别电路单元的输出端电连接所述可逆计数电路单元的输入端，所述可逆计数电路单元的输出端电连接所述第二单片机处理电路单元的输入端，构成车程数据采集支路。

如图2所示，在所述车程数据采集支路的结构中，所述脉冲编码器用于在行走轮转轴旋转(即数据采集车正向或逆向行走)时，输出一对相位差为90度的A相信号和B相信号，如图4和5所示，当数据采集车正向行走时，A相信号相对于B相信号超前90度，而当数据采集侧逆向行走时，B相信号相对于A相信号超前90度；所述脉冲编码器可以但不限于采用型号为SCH24的脉冲编码器。所述时钟脉冲发生电路单元用于自发生成具有一定频率的时钟方波信号；其可以但不限于采用基于NE555芯片的时钟脉冲发生电路。所述运动方向判别电路单元用于通过对A相信号、B相信号和时钟方波信号进行逻辑运算，得到表征正向行走或逆向行走的不同输出波形。所述可逆计数电路单元用于对输出波形中的正向特征脉冲进行正向计数或对输出波形中的逆向特征脉冲进行逆向计数，并将实时的正向计数结果或逆向计数结果传送至所述第二单片机处理电路单元，其可以但不限于采用现有的可逆计数器实现正向/逆向计数功能。所述第二单片机处理电路单元用于采用现有车程算法对正向计数结果进行正向车程计算或对逆向计数结果进行逆向车程计算，得到表征当前实际位置的实时车程数据，其可以但不限于采用型号为MSP430F123的单片机芯片及外围电路。

所述第一单片机处理电路单元的输出端和所述第二单片机处理电路单元的输出端分别电连接所述输出接口电路单元。

如图2所示，所述输出接口电路单元用于对接外部数据服务器或计算机设备，以便对外集中输出所采集到的接触网支柱杆识别结果数据和实时车程数据等；其可以但不限于为RS232接口电路单元。由此可利于应用实时车程和接触网支柱杆识别结果一起精确确定最接近的接触网支柱杆的杆号以及其他数据，不但可以大大提高检测效率，并节省时间和降低人力成本，满足日益增长的铁路新线验收和既有线日常检修需求，还能够确保对新发现的故障区间进行及时地定位。

优化的，还包括速度计数电路单元和第三单片机处理电路单元，其中，所述第三单片机处理电路单元的输出端电连接所述输出接口电路单元；所述运动方向判别电路单元的输出端还电连接所述速度计数电路单元的输入端，所述速度计数电路单元的输出端电连接所述第三单片机处理电路单元的输入端，构成车速数据采集支路。

如图2所示，在所述车速数据采集支路的结构中，所述速度计数电路单元用于对单位时间内的且处于输出波形中的特征脉冲进行实时速度计数，然后将实时速度计数结果传送至所述第三单片机处理电路单元，其可以但不限于采用计数器实现速度计数功能。所述第三单片机处理电路单元用于采用现有车速算法对实时速度计数结果进行即时车速计算，得到表征当前实际车速的实际车速数据，其同样可以但不限于采用型号为MSP430F123的单片机芯片及外围电路。由此通过增设车速数据采集支路，还可以获取数据采集车的实时车速。

优化的，如图3所示，所述运动方向判别电路单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一与非门U1、第二与非门U2、第三与非门U3、用于电连接所述A相信号输出端的A相输入端Pin_A、用于电连接所述B相信号输出端的B相输入端Pin_B和用于电连接所述时钟脉冲发生电路单元输出端的时钟脉冲输入端Time；所述A相输入端Pin_A电连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端电连接所述第一与非门U1的第一输入端，所述第一与非门U1的第二输入端电连接所述时钟脉冲输入端Time；所述B相输入端Pin_B电连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端电连接所述第二与非门U2的第一输入端，所述第二与非门U2的第二输出端电连接第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端电连接直流电压；所述第一与非门U1的输出端和所述第二与非门U2的输出端分别电连接所述第三与非门U3的两个输入端，所述第三与非门U3的输出端作为所述运动方向判别电路单元的输出端Pout；所述第二与非门U2的第一输入端还分别电连接第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阳极，所述第三与非门U3的输出端还分别电连接所述第三二极管D3的阴极和所述第四二极管D4的阳极，所述第一二极管D1的阳极和所述第三二极管D3的阳极分别接地，所述第二二极管D2的阴极和所述第四二极管D4的阴极分别电连接所述直流电压。

如图3所示，在所述运动方向判别电路单元的具体电路结构中，所述直流电压由电源模块提供，举例为+15V直流电压。前述运动方向判别电路单元的工作原理可由如图4～5所示的在数据采集车正/逆向行走时各节点的第一种波形信号来展示，从而可在数据采集车正/逆向行走时，于所述运动方向判别电路单元的输出端Pout处得到如图6所示的不同单位波形，进而可以利用这两种不同的单位波形表示不同的行走状态，即以图6为例，可用单位波形的数字信息“11111110000011111000”来表征数据采集车处于正向行走状态，可用单位波形的数字信号“11111100001111100000”来表征数据采集车处于正向行走状态.从而实现方向识别功能。

进一步优化的，在所述第一电阻R1的第二端与所述第一与非门U1的第一输入端之间还串联有方向判别启动支路，其中，所述方向判别启动支路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第五二极管D5、第六二极管D6、电容C1、三极管Q1、第四与非门U4和启动控制输入端Pin_SY；所述第一电阻R1的第二端电连接所述第四与非门U4的第一输入端，所述启动控制输入端Pin_SY分别电连接所述三电阻R3的第一端、所述第五二极管D5的阴极和所述第四与非门U4的第二输入端；所述第四与非门U4的输出端电连接所述第五二极管D5的阳极、所述第四电阻R4的第一端和所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极电连接所述第六二极管D6的阳极，所述三极管Q1的集电极分别电连接所述第五电阻R5的第一端和所述第一与非门U1的第一输入端；所述第四电阻R4的第二端、所述五电阻R5的第二端和所述电容C1的第一端分别电连接所述直流电压，所述电容C1的第二端和所述第六二极管D6的阴极分别接地。

如图3所示，在所述方向判别启动支路的电路结构中，所述启动控制输入端Pin_SY用于导入控制电平信号(可以来自按键开关或其它控制器)，且如图7和8所示，在输入低电平时，所述运动方向判别电路单元的输出端Pout始终处于低电平，此时暂停启动所述运动方向判别电路单元；而在输入高电平时，所述运动方向判别电路单元的输出端Pout能够得到表示不同行走状态的单位波形，此时启动所述运动方向判别电路单元。由此通过所述方向判别启动支路，可以对所述运动方向判别电路单元起到启停控制作用，方便进行模拟调试。

优化的，在所述脉冲编码器的输出端与所述运动方向判别电路单元的输入端之间依次串联有保护电路单元和高阻抗电平转换电路单元。

如图2所示，所述保护电路单元用于防止电压信号过大时对电路中的元器件造成损坏，提高抗干扰能力；其可以但不限于采用现有的光耦隔离电路或对现有光耦隔离电路进行常规性改动设计。所述高阻抗电平转换电路单元用于将输入信号进行放大，并使输入阻抗与自身匹配，实现最大功率传输和防止输入信号因过度微弱而消耗在自身阻抗上的目的；其可以但不限于采用现有的基于共集电极的高阻抗电平转换电路或对现有基于共集电极的高阻抗电平转换电路进行常规性改动设计。由此通过前述设计，可以确保在所述脉冲编码器的输出端与所述运动方向判别电路单元的输入端之间的端口安全和信号的正常输入。

综上，采用本实施例所提供的非接触式接触网参数采集装置，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种可全自动采集接触网多参数的新型采集装置，即在不停止数据采集车的情况下，一方面可利用接触网支柱杆识别结果数据采集支路自动采集用于确定接触网支柱杆号的接触网支柱杆识别结果，另一方面可以识别数据采集车的移动方向，并利用车程数据采集支路进一步获取数据采集车的实时车程，并可通过输出接口电路单元进行多参数的统一输出，进而可利于与接触网支柱杆识别结果一起精确确定最接近的接触网支柱杆号，不但可以大大提高检测效率，并节省时间和降低人力成本，满足日益增长的铁路新线验收和既有线日常检修需求，还能够确保对新发现的故障区间进行及时地定位；

(2)所述采集装置还具有安全可靠、采集精度高、易于调试、电路结构简单和成本低等优点，便于实际推广和应用。

实施例二

如图9所示，本实施例作为实施例一的拓展技术方案，其提供的电路结构与实施例一不同之处在于：还包括第二激光距离传感器、A/D采样电路单元、数字滤波电路单元和或门电路单元，其中，所述第二激光距离传感器的数目为两个且也分别安装在所述数据采集车的行走方向两侧，并使它们的激光收发方向分别垂直朝上；所述第二激光距离传感器的模拟量输出端电连接所述A/D采样电路单元的输入端，所述A/D采样电路单元的输出端电连接所述数字滤波电路单元的输入端，所述数字滤波电路单元的输出端和所述第一微分电路单元的输出端分别电连接所述或门电路单元的两个输入端，所述或门电路单元的输出端电连接所述第一单片机处理电路单元的输入端。

如图9所示，所述第二激光距离传感器用于在数据采集车行走过程中，利用激光测距技术输出所在位置至轨道上方定位器的模拟量距离信号；其可以但不限于采用型号为DX35的中程激光距离传感器。所述A/D采样电路单元用于对所述模拟量距离信号进行模数采样，获取数字距离信号；其可以但不限于采用现有A/D模数转换器及外围电路实现模数采样功能。所述数字滤波电路单元用于对前述数字距离信号进行数字滤波，得到低噪声的数字距离信号；其可以但不限于采用现有DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)芯片及外围电路实现数字滤波功能。所述或门电路单元用于对数字距离信号和脉冲信号进行逻辑或运算，以便它们能够兼容输入所述第一单片机处理电路单元。所述第一单片机处理电路单元在获取数字距离信号后，可根据现有常规程序先获取数据采集车至轨道上方定位器的实时距离，若实时距离接近安装高度参数，则判定当前实时接触网支柱杆识别结果数据为识别有支柱杆(即表征在轨道路侧存在接触网支柱杆)，否则判定当前实时接触网支柱杆识别结果数据为未识别有支柱杆(即表征在轨道路侧空旷)，由此也能采集得到前述接触网支柱杆识别结果数据。

优化的，还包括手动按键和第二微分电路单元，其中，所述手动按键安装在所述数据采集车上；所述手动按键的输出端电连接所述第二微分电路单元的输入端，所述第二微分电路单元的输出端电连接所述或门电路单元的第三个输入端。如图9所示，所述手动按键用于在数据采集车途经路侧支柱杆时，由人工手动按压产生开关量信号。所述第二微分电路单元用于将来自所述手动按键的开关量信号由矩形波转换为尖脉冲波，以便得到表征脉冲前沿信息的脉冲信号；其可以但不限于采用现有的微分电路或者对现有微分电路进行常规性改动设计。所述第一单片机处理电路单元在通过所述或门电路单元获取前述脉冲信号后，依然可基于实施例一相同的现有常规程序，得到前述接触网支柱杆识别结果数据。

本实施例提供所述采集装置的技术效果，在实施例一的技术效果基础上，还具有如下技术效果：

(1)通过在该新型采集装置中布置或门电路单元，可兼容基于开关量检测方式、模拟量检测方式和人工手动方式等来获取接触网支柱杆识别结果，满足不同的使用习惯，拓展适用范围。

实施例三

如图10～11所示，本实施例作为包含实施例一或实施例二的拓展技术方案，其提供的采用数字激光技术的非接触式接触网参数测量系统，包括数据中心服务器、人机交互设备和如实施例一或实施例二所述的采用数字激光技术的非接触式接触网参数采集装置，其中，所述数据中心服务器的输入端电连接所述非接触式接触网参数采集装置中的输出接口电路单元，所述数据中心服务器的输出端电连接所述人机交互设备。

所述数据中心服务器为测量系统的数据处理中心和数据存储中心，其内置有包含接触网支柱杆识别结果数据接口、车程数据接口、线路数据库、支柱杆定位模块和支柱杆号确定模块的测量软件系统；其中，所述接触网支柱杆识别结果数据接口用于导入来自第一单片机处理电路单元的接触网支柱杆识别结果数据；所述车程数据接口用于导入来自第二单片机处理电路单元的车程数据；所述线路数据库用于存储包含线路支柱杆号以及线路名称、线路区间、线路支柱杆号、线路所在领工区和/或线路所属责任单位等的线路数据；所述支柱杆定位模块用于在收到来自所述接触网支柱杆识别结果数据接口的实时接触网支柱杆识别结果数据和来自所述车程数据接口的实时车程数据后，首先根据所述实时车程数据，计算当前数据采集车位置至前一个确定支柱杆位置的实时移动距离，若所述实时移动距离处于S-x～S+x范围内，并且所述实时接触网支柱杆识别结果数据指示当前识别有支柱杆，则判定该支柱杆为有效支柱杆，然后根据前一个确定支柱杆的杆号数据和来自所述线路数据库的线路数据，确定该有效支柱杆的杆号数据，其中，所述杆号数据包含对应支柱杆的线路支柱杆号以及所属线路的线路名称、线路区间、线路所在领工区和/或线路所属责任单位，S为接触网支柱杆的设计间距，x为偏移常数。

在所述支柱杆定位模块中，所述设计间距S可举例为60米，所述偏移常数x可举例为2米。所述数值范围S-x～S+x即提供了一个用于验证当前识别有的支柱杆是否为有效支柱杆的时机窗口，由此可以排除大量在非时机窗口中所误判的疑似支柱杆，大大提高自动采集接触网支柱杆号的精准度。此外，最初始支柱杆的线路支柱杆号是由人工手动确定的，例如在最初始支柱杆的线路支柱杆号确定为1024时，沿数据采集车的行走方向，每新判定一个有效支柱杆，则该有效支柱杆的线路支柱杆号即在前一个确定支柱杆的线路支柱杆号基础上自加1。

所述人机交互设备作为面向工作人员的人机交互界面，用于实现初始参数的输入和测量结果数据的输出展示，其可以但不限于如图1所示的笔记本电脑。

优化的，如图10～11所示，所述非接触式接触网参数测量系统还包括安装在数据采集车上的激光扫描仪、轨距传感器和倾角传感器，其中，所述激光扫描仪的激光扫描面位于所述数据采集车的上方且与所述数据采集车的行走方向垂直；所述激光扫描仪、所述轨距传感器和所述倾角传感器的输出端分别电连接所述数据中心服务器的输入端。

如图10所示，在所述非接触式接触网参数测量系统的结构中，所述激光扫描仪用于连续不停的发射激光脉冲，并由内置的旋转光学机构将激光脉冲按一定角度间隔(角度分辨率)发射向扫描角度内的各个方向，而形成一个径向坐标为基准的二维扫描面，最终得到包含至被测物体位置的距离及角度信息的扫描数据；所述激光扫描仪可以但不限于采用型号为LMS511-10100或LMS511-20100的激光扫描设备。所述轨距传感器用于测量轨道左右两轨间的距离，其可以为利用磁致伸缩原理而设计的现有轨距测量传感器。所述倾角传感器用于测量数据采集车的倾斜角度数据，其也为现有传感器。

如图11所示，所述数据中心服务器中的测量软件系统还包括激光扫描仪接口、轨距传感器接口、倾角传感器接口、坐标系统模块、标定模块、补偿模块、超限判断模块、数据存储模块和显示界面驱动模块；其中，所述激光扫描仪接口用于导入来自激光扫描仪的激光扫描数据；所述轨距传感器接口用于导入来自轨距传感器的轨距测量数据；所述倾角传感器接口用于导入来自倾角传感器的倾角测量数据；所述坐标系统模块用于在收到来自激光扫描仪的实时扫描数据后，将所述实时扫描数据由极坐标转换为直角坐标，然后根据是否属于同一障碍物对实时扫描数据进行分类，并根据障碍物的连续数据点个数过滤掉干扰数据，最后根据剩下的且关于接触网导线的实时扫描数据，获取接触网导线的实时导线拉出值和实时导线高度。

所述标定模块用于在标定参数时，根据自动测量值和手动测量值计算出由机械加工产生的原始误差数据；所述补偿模块用于根据来自轨距传感器的实时轨距测量数据、来自倾角传感器的实时倾角测量数据和来自标定模块的原始误差数据，分别对所述实时导线拉出值和所述实时导线高度进行修正补偿；所述超限判断模块用于判断实时导线拉出值和实时导线高度是否超限，若判定超限，则将由支柱杆定位模块确定最近接触网支柱杆作为故障区间杆；所述数据存储模块用于将由支柱杆定位模块确定的杆号数据与补偿后的实时导线拉出值和实时导线高度进行绑定存储；所述显示界面驱动模块用于驱动人机交互设备输出展示最新的实时导线拉出值、实时导线高度和杆号数据，和/或者输出展示与故障区间杆对应的实时导线拉出值、实时导线高度和杆号数据。

前述非接触式接触网参数测量系统的测量方法，可以但不限于包括如下步骤。

S101.接收来自激光扫描仪的实时扫描数据，并将所述实时扫描数据由极坐标转换为直角坐标。

S102.根据是否属于同一障碍物对实时扫描数据进行分类，并根据障碍物的连续数据点个数过滤掉干扰数据，最后剩下的实时扫描数据就是关于接触网导线的扫描数据。

在所述步骤S102中，可具体根据两连续数据高度差是否大于30mm来判断是否属于同一障碍物，若高度差大于30mm，则判定为不同障碍物，若高度差小于30mm，判断为同一障碍物，由此可以过滤掉隧道壁等干扰数据。

S103.根据剩下的实时扫描数据，获取接触网导线的实时导线拉出值和实时导线高度。

S104.根据来自轨距传感器的实时轨距测量数据、来自倾角传感器的实时倾角测量数据和在标定时确定的原始误差数据，分别对所述实时导线拉出值和所述实时导线高度进行修正补偿。

在所述步骤S104中，所述原始误差数据为根据设备的测量值和手工测量的实际值计算出由机械加工产生的原始误差。

S105.根据实时导线高度确定对应接触网导线为接触线还是承力索，若出现两根接触线，则根据对应接触线的实时导线拉出值和实时导线高度，分别计算出两根接触线之间的实时平行间距和实时高度差。

在所述步骤S105中，还可以根据两根接触线的斜率判断出是锚段还是线岔；根据跨距由公式计算出吊弦个数和每个吊弦的位置。

S106.判断实时导线拉出值、实时导线高度、实时平行间距或实时高度差是否超限，若判定超限，则将根据实时接触网支柱杆识别结果数据和实时车程数据确定的最近接触网支柱杆作为故障区间杆。

在所述步骤S106之后，还可以根据所述故障区间杆的线路支柱杆号在线路数据库中查找到预先存储的对应杆号数据，并将该杆号数据和包含对应实时导线拉出值和实时导线高度等其他实时测量得到的接触网参数进行输出警示，以便进行及时地维修，消除交通隐患。

所述数据中心服务器的数据储存方式可分为全数据储存和定位点数据储存两种，前者为数据采集车每移动一定车程距离(例如5cm)，即保存一次测量的全数据(包括轨距、超高、侧面限界、拉出值和高度等)，后者为定点存储支柱杆、吊弦、线岔处的几何参数。

本实施例提供所述测量系统及其测量方法的技术效果，在实施例一或实施例二的技术效果基础上，还具有如下技术效果：

(1)本实施例还提供了一种可全自动采集接触网多参数的新型测量系统及其测量方法，一方面可以根据接触网支柱杆识别结果和实时车程，自动确定最接近的接触网支柱杆的杆号数据，另一方还可以结合激光扫描仪、轨距传感器和倾角传感器，计算获取包含接触网导线拉出值和导线高度等的接触网参数，并可以自动进行数据存储、数据显示和通过数据超限检测来发现故障位置，进一步提高检测效率，并节省时间和降低人力成本。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。