一种可拆卸式铁路侵限检测装置及自校准方法与流程

本发明涉及铁路自校准，尤其涉及一种可拆卸式铁路侵限检测装置及自校准方法。

背景技术：

1、随着电气化轨道交通的快速发展和对运营品质要求的不断提升，对铁路牵引供电系统供电设备的安全运行提出了更高的要求。为确保牵引供电安全性、可靠性，需确保运行隧道及线路设备限界符合限界标准。由于工程实施中站前单位的施工误差，导致接触网支柱侧面限界、接触网限界等不符合设计要求；加上随着运营时间的增加，接触网等设备存储松脱老化存在侵入机车走行限界的风险较大。因此对线路设备限界严格监测，方能确保电气化轨道交通的运营安全。

2、目前的限界检测设备大多采用固定设备安装方式，即在轨道车辆设计生产时就需要设计好侵限检测设备的安装接口，并在车辆厂将侵限检测设备进行安装固定；侵限检测设备安装在轨道车辆上之后不再拆除，因而限制了轨道车辆的其他用途；而在各路局或地铁公司既有的轨道车辆上几乎不可能进行侵限检测设备的加装和进行侵限检测；侵限设备安装完成后根据安装位置，需采用现场测量大量数值进行对比的方式对检测数据的基准值进行一次性标定，每次拆卸安装重复性误差造成的标定校准复杂。

技术实现思路

1、为解决侵限检测设备每次拆卸安装重复性误差造成的标定校准复杂的问题，本发明提出了一种可拆卸式铁路侵限检测装置及自校准方法。

2、第一方面，一种可拆卸式铁路侵限检测装置，包括侵限检测单元和检测数据自校准单元，所述侵限检测单元包含一体式限界测量设备、可拆卸式安装支架和数据采集处理主机；所述检测数据自校准单元包括安装在铁轨旁的门形框架和框架上多个已知坐标值的特征点，所述已知坐标值的特征点上还有侵限检测单元环形激光照射到特征点上的激光点。

3、进一步，所述侵限检测单元一体式限界测量设备包含多组非接触式激光光切3d组件，每组组件还包含线激光器和工业相机。

4、进一步，所述侵限检测单元包括轨道车上的脚踏板和轨道车扶手，所述轨道车上的脚踏板和轨道车扶手设置有连接两部件的定制连接件；所述定制连接件上还设置有工业相机组以及设置在工业相机组上的激光器组。

5、另一方面，一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，基于一种可拆卸式铁路侵限检测装置实现，采用自校准算法集成，当轨道车经过检测数据自校准单元前半段的时候，自动提取特征点数据并与标准的坐标点库数据进行对比，自动计算出一体式限界测量设备x、y方向偏移量offx、offy、以及微分方程dx/dy=ax+by+c中变量a、b、c值；并将这些变量值用于本次检测中对每一次采集到的检测点数据进行校正。

6、进一步，所述自校准算法集成包括以下步骤：

7、步骤s1：在轨道车经过检测数据自校准单元之前开启侵限检测软件，当轨道车经过检测数据自校准单元时，侵限检测软件采集并记录多组原始数据；

8、步骤s2：通过预设参数将左右钢轨的数据点集提取出来，再通过特征匹配和直线拟合的方式计算出左右钢轨的坐标值；

9、步骤s3：以左右钢轨坐标点为基础，参考检测数据自校准单元各特征点的坐标点相对关系，在以每一个标准坐标点为中心，一定半径范围内的区域内逐一查找各特征点的坐标值；

10、步骤s4：在轨道车辆前进过程中，重复步骤s2和s3，得到多组实时的特征点坐标值；将多组实时特征点坐标值一一对应取平均值，得到一组最优实时特征点坐标值。

11、进一步，所述自校准算法集成还包括以下步骤：

12、步骤s5：将最优实时特征点坐标值与标准坐标点数据库一一对应，分别计算所有对应点x和y的差值，得到一组实时特征点数据与标准坐标点数据的差值数组，将差值数组中所有x差值取平均值做为基准偏移值offx，将差值数据中所有y差值取平均值做为基准偏移值offy，再将最优实时坐标点中所有数据点减去基准偏移值offx及offy，得到校正基准偏移后的实时坐标点；若实时特征点坐标值与标准点坐标值的误差值都在预设误差范围之内则不需要进行优化修正，若不在，则进行后续步骤。

13、进一步，所述自校准算法集成还包括以下后续步骤：

14、步骤s6：将所有校正基准后的实时坐标点和标准坐标点数据库一一对应代入数据修正方程式，修正安装角度偏差造成的误差，通过方程解出最优的x方向的参数ax、bx、cx，和y方向的参数ay、by、cy；

15、步骤s7：将获取到的基准偏移值offx、offy，以及方程式的ax、bx、cx、ay、by、cy记录为一个修正系数集合{offx,offy,ax,bx,cx,ay,by,cy}，实时采集的数据先与修正系数集合进行修正得到校准过后的实际坐标值。

16、进一步，所述自校准算法集成还包括：步骤s8：得到修正系数集合{offx,offy,ax,bx,cx,ay,by,cy}后，为进一步验证数据自校准后的效果，轨道车辆继续前进经过检测数据自校准单元的后半段，一体式限界测量设备测量并利用得到的修正系数集合计算得到检测数据自校准单元的各已知点的坐标数据，再与对应位置的标准坐标点数据库进行对比，若所有数据点的误差都在允许的范围之内，则表示自校准成功；如超过则提醒用户需要重新校准。

17、进一步，所述步骤s6参数计算公式为：；；其中，xr、yr为标准坐标点数据库中每个点的坐标值,即真实坐标值，x、y为对应的校正基准后的实时特点的坐标值，即实时测量坐标值。

18、本发明的有益效果：本发明提出了一种可拆卸式铁路侵限检测装置及自校准方法，适用于检测车、维修作业车以及特制的轨道检测小车上，在车辆走行过程中，对线路接触网支柱、吊柱、支柱侧面限界、隧道限界等进行高频连续高精度测量，装置主要由侵限检测单元、检测数据自校准单元组成；通过本发明可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法与装置，解决了铁路侵限检测设备需要在轨道车辆上永久安装以及不能在既有轨道车辆上安装，影响轨道车辆正常作业的问题，解决侵限检测设备每次拆卸安装重复性误差造成的标定校准复杂的过程。

技术特征：

1.一种可拆卸式铁路侵限检测装置，其特征在于，包括侵限检测单元和检测数据自校准单元，所述侵限检测单元包含一体式限界测量设备、可拆卸式安装支架和数据采集处理主机；所述检测数据自校准单元包括安装在铁轨旁的门形框架（6）和框架上多个已知坐标值的特征点（7），所述已知坐标值的特征点（7）上还有侵限检测单元环形激光照射到特征点上的激光点（8）。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置，其特征在于，所述侵限检测单元一体式限界测量设备包含多组非接触式激光光切3d组件，每组组件还包含线激光器和工业相机。

3.根据权利要求1所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置，其特征在于，所述侵限检测单元包括轨道车上的脚踏板（1）和轨道车扶手（2），所述轨道车上的脚踏板（1）和轨道车扶手（2）设置有连接两部件的定制连接件（3）；所述定制连接件（3）上还设置有工业相机组（4）以及设置在工业相机组（4）上的激光器组（5）。

4.一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，基于权利要求1~3任一项所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置实现，其特征在于，采用自校准算法集成，当轨道车经过检测数据自校准单元前半段的时候，自动提取特征点数据并与标准的坐标点库数据进行对比，自动计算出一体式限界测量设备x、y方向偏移量offx、offy、以及微分方程dx/dy=ax+by+c中变量a、b、c值；并将这些变量值用于本次检测中对每一次采集到的检测点数据进行校正。

5.根据权利要求4所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，其特征在于，所述自校准算法集成包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，其特征在于，所述自校准算法集成还包括以下步骤：

7.根据权利要求5所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，其特征在于，所述自校准算法集成还包括以下后续步骤：

8.根据权利要求5所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，其特征在于，所述自校准算法集成还包括：步骤s8：得到修正系数集合{offx,offy,ax,bx,cx,ay,by,cy}后，为进一步验证数据自校准后的效果，轨道车辆继续前进经过检测数据自校准单元的后半段，一体式限界测量设备测量并利用得到的修正系数集合计算得到检测数据自校准单元的各已知点的坐标数据，再与对应位置的标准坐标点数据库进行对比，若所有数据点的误差都在允许的范围之内，则表示自校准成功；如超过则提醒用户需要重新校准。

9.根据权利要求7所述的一种可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法，其特征在于，所述步骤s6参数计算公式为：，；其中，xr、yr为标准坐标点数据库中每个点的坐标值,即真实坐标值，x、y为对应的校正基准后的实时特点的坐标值，即实时测量坐标值。

技术总结
本发明公开了一种可拆卸式铁路侵限检测装置及自校准方法，适用于检测车、维修作业车以及特制的轨道检测小车上，在车辆走行过程中，对线路接触网支柱、吊柱、支柱侧面限界、隧道限界等进行高频连续高精度测量，装置主要由侵限检测单元、检测数据自校准单元组成；通过本发明可拆卸式铁路侵限检测装置的自校准方法与装置，解决了铁路侵限检测设备需要在轨道车辆上永久安装以及不能在既有轨道车辆上安装，影响轨道车辆正常作业的问题，解决侵限检测设备每次拆卸安装重复性误差造成的标定校准复杂的过程。

技术研发人员：杨杰,黄健煜,肖发勇,王春来,赵丹,毛伟,杜俊宏
受保护的技术使用者：成都弓网科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12