專利名稱：一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路電氣化技術(shù)與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前接觸網(wǎng)導(dǎo)高、拉出值、側(cè)面限界等常規(guī)參數(shù)的測量采用人工定點(diǎn)的方式進(jìn)行測量，普遍存在測量值不連續(xù)、測量效率低等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，包括檢測車、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測車上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測的接觸網(wǎng)。所述激光自動掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。所述激光自動掃描器的掃描頻率大于25次/秒。所述電腦為工業(yè)平板觸摸電腦。所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通過TCP/IP形式通訊連接。所述電源為一個雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和一個單節(jié)高容量鋰電池，分別為所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦供電。所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和所述單節(jié)高容量鋰電池還分別為所述檢測車的后輪傳感器和前輪傳感器供電。所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組的供電電壓為24V，所述單節(jié)高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調(diào)電壓。所述電腦上設(shè)有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測車后輪上的脈沖探測器和前輪上的脈沖探測器電連接。本實(shí)用新型所謂的激光雷達(dá)傳感器可以為Sick激光雷達(dá)傳感器，即SICK-SensorIntelligence,德國兩克(SICK)智能傳感器。本實(shí)用新型應(yīng)用于電氣化鐵路接觸網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營維護(hù)。本實(shí)用新型采用基于光速飛行時間測距原理的高頻激光雷達(dá)作為數(shù)據(jù)采集單元，采用先進(jìn)的線性回歸算法處理激光雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)，能夠連續(xù)實(shí)時的對接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)進(jìn)行精確測量，能夠連續(xù)快速的測量接觸線拉出值、接觸線高度、接觸線坡度、支柱側(cè)面限界、支柱(桿號)、吊弦位置、相鄰吊弦高差、兩支接觸線水平距離、兩支接觸線垂直距離等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)接觸線歷史數(shù)據(jù)疊加對比，并能導(dǎo)出和打印檢測數(shù)據(jù)報表。經(jīng)現(xiàn)場測試，測量誤差小于±2_，為接觸網(wǎng)的動態(tài)品質(zhì)分析提供更加直觀、可靠的基礎(chǔ)。4.1本實(shí)用新型的檢測原理如下:本實(shí)用新型主要由激光雷達(dá)構(gòu)成，通過激光雷達(dá)技術(shù)提取接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征，采用接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)線性回歸算法，對接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)時分析計(jì)算。激光雷達(dá)技術(shù)是近幾年發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，激光掃描具有掃描速度快、精度高、信息豐富等特點(diǎn)，激光雷達(dá)系統(tǒng)為非接觸的光學(xué)測量系統(tǒng)，通過連續(xù)發(fā)射激光束的方式對被測物體或背景進(jìn)行一維、二維及三維測量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下見

圖1至圖44.2本實(shí)用新型的檢測模型:如圖4所示，前端掃描傳感器帶電后自動運(yùn)行，隨著檢測系統(tǒng)的前進(jìn)，在接觸網(wǎng)橫向斷面上持續(xù)進(jìn)行高頻率掃描，掃描到物體后進(jìn)行分析處理，自動輸出極坐標(biāo)長度和角度。如圖5和6所示，設(shè)激光雷達(dá)掃描測量到的接觸線極坐標(biāo)長度變量為X，則:H = H0+h = H0+xcos αζ = xsin α式中:H-接觸線高度h-接觸線至激光發(fā)射點(diǎn)所在水平面的距離Z-拉出值H0-激光雷達(dá)掃描點(diǎn)距軌面高度α -激光雷達(dá)中心軸線同掃描激光束的夾角以上為檢測系統(tǒng)在直線段和曲線段的檢測原理。在錨段關(guān)節(jié)和線岔處(如圖7 圖9所示)對兩支接觸線同時進(jìn)行上述模型計(jì)算，也可計(jì)算出兩支接觸線在水平和垂直面內(nèi)的相位關(guān)系。同時本系統(tǒng)還可準(zhǔn)確檢測出交叉線岔的岔心和接觸點(diǎn)，以及無交叉線岔的始觸區(qū)和錨段關(guān)節(jié)的過渡點(diǎn)，滿足鐵運(yùn)〔2011〕10號“關(guān)于發(fā)布《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修暫行規(guī)程》的通知”中關(guān)于錨段關(guān)節(jié)和線岔的重要檢修參數(shù)的要求。4.3本實(shí)用新型的運(yùn)行條件在-30°C +50°C的幾乎所有環(huán)境條件下，都可進(jìn)行測量作業(yè)，但大雪、大雨天氣時，由于激光束掃描時會遇到雨滴、雪片而反射，需對接收反射波的序列進(jìn)行設(shè)置，接收最后一個反射波返回的數(shù)據(jù)，即便如此設(shè)置，檢測系統(tǒng)仍可能存在干擾。4.4本實(shí)用新型的測量誤差的討論本系統(tǒng)的測量誤差從理論上進(jìn)行計(jì)算分析滿足誤差要求，在研制成功后，在試驗(yàn)室進(jìn)行了精準(zhǔn)標(biāo)定，然后在實(shí)際運(yùn)行鐵路線上進(jìn)行了試運(yùn)行測試，試運(yùn)行測試結(jié)果見下文。這些試運(yùn)行工作的主要目的是:驗(yàn)證檢測系統(tǒng)的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，并與經(jīng)過國家計(jì)量院標(biāo)定過的激光測距儀靜態(tài)下的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。不確定度分析①接觸線高度不確定度接觸線高度的不確定度由兩部分組成:檢測系統(tǒng)接觸線高度檢測部分的原始輸出值的不確定度以及檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測量值所引起的不確定度(由于推行速度很低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重量，系統(tǒng)在垂直方向上不存在位移)。接觸線高度表示為:[0038]L = L1+L2式中:L——接觸線高度；LI—檢測系統(tǒng)測量的高度；L2——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測量值；輸入量LI的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ul (h)的評定檢測系統(tǒng)接觸線高度檢測部分的原始輸出值誤差導(dǎo)致的不確定度為ul (h)，檢測系統(tǒng)接觸線高度檢測部分的輸出值最大誤差為5mm，以均勻分布估計(jì)，則:U1 (h) = Smm/λ/3 = 2.S9mm輸入量L2的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2 (h)的評定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度的測量值不確定度為u2(h)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)評估，測量誤差在2mm范圍內(nèi)，以均勻分布估計(jì)，則:u^{h)-1mmIλ/3 =IASmm表I測量不確定度分量匯總表
權(quán)利要求1.一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測車、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測車上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測的接觸網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述激光自動掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述激光自動掃描器的掃描頻率大于25次/秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電腦為工業(yè)平板觸摸電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通過TCP/IP形式通訊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電源為一個雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和一個單節(jié)高容量鋰電池，分別為所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組和所述單節(jié)高容量鋰電池還分別為所述檢測車的后輪傳感器和前輪傳感器供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述雙節(jié)高容量鋰電池串聯(lián)組的供電電壓為24V，所述單節(jié)高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調(diào)電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電腦上設(shè)有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測車后輪上的脈沖探測器和前輪上的脈沖探測器電連接。
專利摘要一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)，包括檢測車、激光雷達(dá)傳感器、電腦和電源，所述激光雷達(dá)傳感器、所述電腦和所述電源均設(shè)置在所述檢測車上，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達(dá)傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測的接觸網(wǎng)。本實(shí)用新型將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的非接觸式檢測中，突破了傳統(tǒng)檢測方式的束縛，拓寬了激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用范圍，豐富了鐵路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測的技術(shù)手段。本實(shí)用新型將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的連續(xù)快速檢測，大大提高了測量效率。
文檔編號G01B11/14GK203037214SQ201220717070
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者黃立平 申請人:北京天格高通科技有限公司