基于激光雷達(dá)的接觸網(wǎng)檢測(cè)檢修車及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路或地鐵接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及基于激光雷達(dá)的接觸網(wǎng)檢測(cè)檢修車，基于該檢測(cè)檢修車的接觸網(wǎng)檢測(cè)檢修方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電氣化鐵路是依靠電能驅(qū)動(dòng)，沿鐵路線提供電能的輸電線網(wǎng)稱為接觸網(wǎng)，列車車頂部與接觸線接觸并獲取電能的裝置為受電弓。接觸網(wǎng)是與電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)直接相關(guān)的架空設(shè)備，沿線架設(shè)且無(wú)備用。鐵路或地鐵中，為保障接觸網(wǎng)供電的安全可靠，需周期性對(duì)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)主要包括接觸線高度(接觸網(wǎng)底端距離軌道平面的距離，以下簡(jiǎn)稱為導(dǎo)高)、接觸線拉出值(接觸線偏離受電弓中心位置的距離，以下簡(jiǎn)稱為拉出值)等。
[0003]接觸網(wǎng)的檢測(cè)維修安排在“天窗”期，這個(gè)時(shí)間多處于夜晚，時(shí)間短，檢測(cè)任務(wù)重。當(dāng)前鐵路或地鐵接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測(cè)方式，人員可分為地面測(cè)量人員和軌道車作業(yè)平臺(tái)檢修人員兩部分，地面測(cè)量人員負(fù)責(zé)測(cè)量接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)，維修人員根據(jù)測(cè)量人員的指示維修，他們之間通過(guò)喊話的方式溝通交流。檢測(cè)需要多名地面測(cè)量人員協(xié)同，使用傳統(tǒng)測(cè)距工具，人工選擇位置檢測(cè)計(jì)算，若檢測(cè)接觸網(wǎng)參數(shù)不符合要求，通報(bào)給軌道車作業(yè)平臺(tái)檢修人員調(diào)整，調(diào)整完成后需要移動(dòng)軌道作業(yè)車，然后地面檢修人員對(duì)調(diào)整的部分進(jìn)行復(fù)檢，調(diào)整很難一步到位，一般情況下需要往復(fù)移動(dòng)作業(yè)車多次，才能使接觸網(wǎng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。維修過(guò)程和測(cè)量結(jié)果完全由參與人員的職業(yè)道德決定，維修質(zhì)量及效果受維修工人素質(zhì)的影響較大。單支柱檢修同樣通過(guò)作業(yè)平臺(tái)檢修人員查漏調(diào)整，調(diào)整過(guò)程與檢測(cè)過(guò)程一樣，往往需要多次才能調(diào)整合格。
[0004]由此，現(xiàn)有檢測(cè)檢修存在下列問(wèn)題:
[0005](I)檢測(cè)效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)巡檢:傳統(tǒng)接觸網(wǎng)檢測(cè)需要多人協(xié)同工作，一般情況下，測(cè)量過(guò)程中需要三人，一人負(fù)責(zé)操作檢測(cè)設(shè)備，另外一個(gè)人負(fù)責(zé)記錄，第三個(gè)人負(fù)責(zé)這兩個(gè)人的安全，這樣的檢測(cè)方式浪費(fèi)較多人力，檢測(cè)結(jié)果誤差較大，耗時(shí)耗力，易出錯(cuò)；
[0006](2)檢測(cè)和維修相分離:現(xiàn)有技術(shù)方案中，檢測(cè)人員只負(fù)責(zé)檢測(cè)，檢測(cè)不合格后，通過(guò)喊話的方式通知軌道作業(yè)車平臺(tái)上的工人進(jìn)行檢修，由于作業(yè)時(shí)間多數(shù)在晚上，軌道作業(yè)車噪聲較大，工人注意力下降，極易導(dǎo)致信息的延遲，影響工作效率。
[0007](3)安全隱患:由于檢測(cè)精度誤差較大，一般對(duì)于缺陷位置需多次重復(fù)的維修和復(fù)檢，地面檢測(cè)人員反復(fù)測(cè)量，浪費(fèi)大量人力及天窗期作業(yè)時(shí)間，工作效率低。天窗期作業(yè)時(shí)間多在夜晚，因反復(fù)作業(yè)，軌道車需來(lái)回移動(dòng)，聲音嘈雜，地面測(cè)量人員多靠近軌道作業(yè)車，存在人身安全隱患。
[0008](4)維修質(zhì)量不可控:維修多處于夜晚，作業(yè)人員極易疲勞懈怠，可能存在漏檢或者異常問(wèn)題的瞞報(bào)，維修質(zhì)量完全取決于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的職業(yè)素養(yǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于激光雷達(dá)的接觸網(wǎng)檢測(cè)檢修車。該檢測(cè)車對(duì)接觸網(wǎng)的檢測(cè)檢修效率高，能夠在有限的空窗期對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行快速的檢測(cè)和檢修。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種基于激光雷達(dá)的接觸網(wǎng)檢測(cè)檢修車，其包括檢測(cè)車體、數(shù)據(jù)采集單元、升降旋轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)和用于數(shù)據(jù)分析處理的服務(wù)器；數(shù)據(jù)采集單元設(shè)置在檢測(cè)車體上，所述升降旋轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)可升降和旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述檢測(cè)車體頂部的后方；所述升降旋轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)上設(shè)置有顯示和操控面板；所述服務(wù)器分別與數(shù)據(jù)采集單元、顯示和操控面板連接，數(shù)據(jù)采集單元所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)所述服務(wù)器分析處理后傳輸?shù)剿鲲@示和操控面板上。
[0013]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集單元包括設(shè)置在所述檢測(cè)車體的車頂前方的激光雷達(dá)傳感器；所述激光雷達(dá)傳感器上設(shè)有激光自動(dòng)掃描器，所述激光自動(dòng)掃描器的掃描方向?qū)?zhǔn)待檢測(cè)的接觸網(wǎng)。
[0014]進(jìn)一步，所述激光自動(dòng)掃描器的掃描角度范圍為-5°至185° ;所述激光自動(dòng)掃描器的掃描頻率介于25-50次/秒。
[0015]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集單元包括用于檢測(cè)所述檢測(cè)車體傾斜角度的傾角傳感器，傾角傳感器與所述服務(wù)器連接，服務(wù)器根據(jù)所述激光雷達(dá)傳感器和傾角傳感器所采集信息計(jì)算出被測(cè)接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)值。
[0016]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集單元還包括用于對(duì)被檢測(cè)的接觸網(wǎng)支柱進(jìn)行定位的支柱定位單元，所述支柱定位單元包括速度傳感器、GPS定位模塊和鐵路局供電段LKJ數(shù)據(jù)采集模塊，LKJ數(shù)據(jù)采集模塊為列車運(yùn)行控制記錄裝置，其數(shù)據(jù)主要包括機(jī)車運(yùn)行的地理位置信息和列車運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)；所述支柱定位單元與所述服務(wù)器連接，所述服務(wù)器根據(jù)支柱定位單元所采集的信息確定被檢測(cè)支柱的號(hào)碼。
[0017]進(jìn)一步，所述速度傳感器包括位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測(cè)車體后輪上的脈沖探測(cè)器和/或檢測(cè)車體前輪上的脈沖探測(cè)器電連接。
[0018]進(jìn)一步，所述升降旋轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)上設(shè)置有報(bào)警器，報(bào)警器與所述服務(wù)器了連接，當(dāng)被檢測(cè)的接觸網(wǎng)數(shù)值超出設(shè)定范圍時(shí)，所述報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。
[0019]進(jìn)一步，所述檢測(cè)車體上設(shè)置有出勤記錄模塊；所述出勤記錄模塊與所述服務(wù)器連接，所述出勤記錄模塊用于記錄作業(yè)人員的出勤信息。
[0020]進(jìn)一步，所述升降旋轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)上和檢測(cè)車體內(nèi)設(shè)置有攝像裝置，所述攝像裝置與所述服務(wù)器連接，所述攝像裝置用于錄制現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)檢測(cè)視頻。
[0021 ] 進(jìn)一步，所述檢測(cè)車體上還設(shè)置有供電處理單元，所述供電處理單元包括電源和微控制單元(MCU)，電源通過(guò)微控制單元與所述數(shù)據(jù)采集單元和所述服務(wù)器連接。
[0022]一種基于所述激光雷達(dá)傳感器的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其步驟為:
[0023](I)采用單線激光雷達(dá)進(jìn)行掃描，在掃描范圍內(nèi)獲得多個(gè)連續(xù)的掃描數(shù)據(jù)并將所述掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；
[0024](2)將所述空間直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)按時(shí)間順序或位移順序進(jìn)行排序，選取導(dǎo)高和拉出值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，得到檢測(cè)的有效數(shù)據(jù)；
[0025](3)查找所述有效數(shù)據(jù)的每行數(shù)據(jù)中最小導(dǎo)高值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到列車運(yùn)行時(shí)受電弓和接觸線的接觸位置；將有效數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)間的距離進(jìn)行分類并計(jì)算分類后每一類數(shù)據(jù)中拉出值的極值點(diǎn)，查找所述極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到支柱所在位置。
[0026]進(jìn)一步，所述步驟(I)中將所述掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的具體步驟為:
[0027](1.1)輸入所述掃描數(shù)據(jù)作為原始極坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性去除數(shù)據(jù)中的冗余數(shù)據(jù)，得到化簡(jiǎn)后的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0028](1.2)將化簡(jiǎn)后的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為空間直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，并加上激光雷達(dá)相對(duì)于鐵軌的高度和偏移量，得到轉(zhuǎn)換后的空間直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)。
[0029]進(jìn)一步，所述步驟(2)中導(dǎo)高和拉出值預(yù)設(shè)范圍的具體設(shè)置方法為:拉出值預(yù)設(shè)范圍為-600mm?600mm，當(dāng)為高速鐵路時(shí)，導(dǎo)高預(yù)設(shè)范圍為5000mm?5800mm ;當(dāng)為普速鐵路時(shí)，導(dǎo)高預(yù)設(shè)范圍為5800mm?6600mm ;當(dāng)為架空地鐵時(shí)，導(dǎo)高預(yù)設(shè)范圍為3600mm?4400mmo
[0030]進(jìn)一步，所述步驟(2)中還包括選取導(dǎo)高和拉出值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)流程后的數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)流程，其具體實(shí)施步驟為:
[0031](2.1)數(shù)據(jù)合并:當(dāng)數(shù)據(jù)為按位移順序排序時(shí)，將預(yù)設(shè)位移范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)合并為一個(gè)數(shù)據(jù)；當(dāng)數(shù)據(jù)為按時(shí)間順序排序時(shí)，將預(yù)設(shè)位移范圍對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)合并為一個(gè)數(shù)據(jù)；
[0032](2.2)濾波:對(duì)合并后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，去除連續(xù)突變的數(shù)據(jù)后輸出。
[0033]進(jìn)一步，所述步驟(2.1)中預(yù)設(shè)位移范圍為lm。
[0034]進(jìn)一步，所述步驟(2.2)中濾波采用均值濾波。
[0035]進(jìn)一步，所述步驟(3)中分類