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激光扫描在轨道极限检测中的应用

作者: 发布日期: 2019-03-04 10:01

关键词城市轨道交通;激光扫描;限制

激光扫描在轨道极限检测中的应用

1简介

随着中国客运专线的建设,对极限的需求也越来越严格。在城市轨道交通中,也存在大量的限制检测要求。目前,我国仅有的两条隧道检测车只能用于隧道检查,不能检测其他边界,远远不能满足实际需要。在国内市场上应用的静态极限检测设备通常是通过三脚架方法进行定点检测,并且检测一个部分需要几分钟甚至更长时间。如果能够实时,连续地检测到极限条件,并将测试数据存储在数据库中,则可以实时掌握极限变化,及时消除影响运输安全的隐患。因此,迫切需要开发一套能够快速连续测量列车,接触网,线路,桥梁,隧道,平台,轨道段等极限数据的测试设备,以满足不断发展的需要。轨道交通安全运输。

激光扫描在轨道极限检测中的应用

2检测系统设计和验证

2.1系统设计

传统的激光测距技术用于测量极限,精度高,但效率低,适用于高精度的施工验收等。对于日常检查,精度相对较低,但检测效率高,速度快。通过对相关检测技术的研究和探索,发现激光扫描技术可以大大提高检测速度,实现快速连续检测,并可应用于任何线路位置。

激光扫描检测的基本原理是使用时间计算来测量距离。当测量开始时,发射激光,定时开始,并且激光被目标上的镜子反射。当漫反射光束通过镜子发射到成像二极管时,定时结束,并且光束传输到接收器所花费的时间被转换成距离值。这样就完成了一次测量,称为tof(timeofflight)。镜子以固定速度旋转360°,以完成每个角度的测量。数据以极坐标的形式存储在传感器的存储器中,并由接口电路发送到主计算机。

检测系统设计用于便携式连续测量。为了实现连续测量,需要里程定位装置以固定的采样间隔实现里程和测量的自动累积(减法)。由于测量系统结构简单,测试装置可以安装在可折叠的移动小车上,可通过手动装置(图1)检测,也可以固定在移动的车辆上进行检测。检测系统的框图如图2所示。计算机可以由小型工业计算机或笔记本电脑处理。由于可以在传感器的处理芯片中执行测量的主要处理,因此可以由手持计算机记录和处理系统。

2.2系统验证

为了测试激光扫描检测隧道边界的可行性,我们在北京八达岭路隧道进行了可行性试验。传感器使用180°激光扫描传感器,最小角度为0.25°。传感器安装在汽车顶部进行测试。图3是八达杏耀注册岭隧道的测试数据的三维表示。测试结果表明,这种检测方法非常有效。然而,传感器的扫描角度是180°,并且不能扫描传感器安装部分下方的部分。如果使用两个以上的传感器来扫描隧道的地面角度,则合成扫描数据以获得隧道部分。在铁路和地铁隧道的横截面检测中,坐标的原点是轨道的中心线。因此,必须扫描两个导轨以确定扫描部分。如果使用两个传感器,则重量和体积将变大,这不符合便携式检测单元的设计原理。因此,为了实现隧道和线路部分的极限检测,必须使用> 270°的扫描角度,其可以在安装之后将传感器直接扫描到轨道位置。

3数据处理

试验系统在室内试验和公路隧道中进行试验后,发现试验设备能够满足实际使用要求,必须解决坐标系。

3.1坐标系的建立

计算机从传感器接收的数据是传感器的极坐标值,作为原点并垂直于传感器平面。因此,必须将其转换为实际的应用程序坐标。在轨道交通极限检测中,坐标原点是轨道中心线。扫描部分必须首先确定两个轨道的顶面的位置,并校正检测部分和轨道中心线之间的角度,以获得检测到的部分的实际数据。当安装在行驶车辆上进行动态测量时,应通过惯性平台提供的车辆行杏耀娱乐注册驶姿态补偿测试数据,以获得准确的极限数据。

3.2辅助测量系统

在手动测量小车的辅助测量系统中,机械装置用于使测量小车的接触轮与导轨保持相同的方向,使传感器的扫描截面垂直于小车的前进方向,传感器的安装平面垂直于两者。由接触轮形成的轨道平面。以这种方式,一旦安装了传感器,就确定获得侧轨道和传感器之间的位置关系,并且通过校正仪表值获得另一侧位置。因此,实际的测量车具有距离定位和仪表测量功能。

4检测系统功能

我们开发的检测系统具有极限检测,里程定位,并提供仪表距离和接触网络位置参数等功能。可以通过距离采样来存储数据,提供入侵限制的特定位置和坐标。由于数字存储,可以在任何给定的坐标中提供数据。它可以导入数据库进行管理,用户可以提供某个部分的最小限制,为运输安全提供限制数据。

图4显示了在铁路线上进行的测试。在图中可以清楚地看到轨道周围的物体的形状,例如接触杆,线的位置,轨道床的截面和围栏。

图5是由检测系统测量的隧道的横截面图。图中的红线是建筑物的近界限和内燃机车牵引线的隧道极限。蓝线是测量的隧道部分。可以看出,存在严重的违规限制。

5结论

通过对检测系统的实际测量和验证,表明激光扫描技术可以实现对极限的快速连续检测,以满足实际需要。测量数据还表明,经过多年的轨道维护和隧道维护,实际部分和原设计部分经历了重大变化。激光扫描检测技术的应用可以及时准确地检测边界条件,了解线路,平台,桥梁和隧道的实际状态,确保铁路运输的安全。


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