本發(fā)明涉及軌道檢測(cè)領(lǐng)域，尤指一種軌道檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

軌道檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展由來已久，特別是上世紀(jì)70年代以來，歐、美、日等許多發(fā)達(dá)國家相繼研究各種先進(jìn)的軌道檢測(cè)技術(shù)，采用了新的測(cè)量原理，研制出應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)的軌檢車，提高了檢測(cè)精度和速度，增加了檢測(cè)功能。為適應(yīng)線路提速和高速發(fā)展的需要，進(jìn)一步開發(fā)的高速軌檢車，均為提高軌道的平順性、保證列車運(yùn)行的安全和舒適發(fā)揮了重要作用。中國鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所經(jīng)過多年研究開發(fā)，研制了gj-3、gj-4、gj-5、gj-6四種檢測(cè)設(shè)備代表了我國不同時(shí)期的軌道檢測(cè)技術(shù)發(fā)展水平，截至目前全路共配備各種類型檢測(cè)設(shè)備五十余輛。

目前我國軌道檢測(cè)設(shè)備為自主研發(fā)的gj-6型軌道檢測(cè)系統(tǒng)，信號(hào)處理采用硬件、軟件相結(jié)合的方式，這種方式分立元件多，硬件組成較為復(fù)雜，不宜安裝在運(yùn)營動(dòng)車組上?，F(xiàn)有的軌道檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表現(xiàn)在：1.車上車下設(shè)備多，體積大，需要安裝在專用的檢測(cè)車上，只可安裝在高速綜合檢測(cè)列車動(dòng)車組和普通軌道檢測(cè)車上。高速綜合檢測(cè)列車動(dòng)車組造價(jià)昂貴，每次運(yùn)行都要根據(jù)線路編寫運(yùn)行圖并向總公司申報(bào)，而且該車往往在高鐵線路夜間天窗時(shí)間運(yùn)行，檢測(cè)人員容易疲勞。普通軌道檢測(cè)車為獨(dú)立的單節(jié)無動(dòng)力車廂，需要掛載在相應(yīng)檢測(cè)線路的旅客列車后方，每次運(yùn)行需要向總公司調(diào)度處申請(qǐng)掛車計(jì)劃才能完成檢測(cè)工作。2.模擬信號(hào)傳輸?shù)能壍罊z測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)列車過分相點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)常常受到車電干擾，影響檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。3.現(xiàn)有的軌道檢測(cè)系統(tǒng)以車體作為慣性基準(zhǔn)，這種結(jié)構(gòu)決定了其傳感器布局分散，系統(tǒng)具有較多的分立硬件單元和硬件信號(hào)處理單元，故障點(diǎn)多，降低了系統(tǒng)可靠性，增加了系統(tǒng)檢修和維護(hù)工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種抗電磁干擾的能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，空間占用較小且使用方便的軌道檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)系統(tǒng)具體包含圖像采集模塊、慣性模塊、編碼模塊和處理模塊；所述圖像采集模塊設(shè)置于運(yùn)營列車的檢測(cè)梁兩側(cè)，用于采集鋼軌斷面圖像；所述慣性模塊設(shè)置于所述檢測(cè)梁中心，用于測(cè)量所述運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息；所述編碼器設(shè)置于所述運(yùn)營列車的輪軸上，用于獲得所述運(yùn)營列車的位移信息；所述處理模塊分別所述圖像采集模塊、所述慣性模塊和所述編碼器通信連接，用于根據(jù)所述鋼軌斷面圖像、所述姿態(tài)參數(shù)信息和所述位移信息計(jì)算獲得軌道不平順幾何參數(shù)，根據(jù)所述軌道不平順幾何參數(shù)獲得軌道維護(hù)信息。

在上述軌道檢測(cè)系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述圖像采集模塊包含激光器和攝像機(jī)，所述激光器用于發(fā)射激光照射所述鋼軌斷面上；所述攝像機(jī)用于按預(yù)定頻率拍攝激光照射下的所述鋼軌斷面圖像。

在上述軌道檢測(cè)系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述慣性模塊包含三軸向陀螺和加速度計(jì)；所述三軸向陀螺用于獲得滾動(dòng)角加速度、搖頭角加速度和點(diǎn)頭角加速度；所述加速度計(jì)根據(jù)方向數(shù)據(jù)獲得運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度和縱向加速度。

在上述軌道檢測(cè)系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述處理模塊包含數(shù)據(jù)處理單元和圖像處理單元；所述圖像處理單元用于根據(jù)所述鋼軌斷面圖像獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向和垂向單邊位移數(shù)據(jù)、所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息、所述運(yùn)營列車的位移信息獲得軌道不平順幾何參數(shù)。

在上述軌道檢測(cè)系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述處理模塊還包含比較單元，所述比較單元用于將所述軌道不平順幾何參數(shù)與預(yù)設(shè)的維修閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果于預(yù)定維修指南中獲得軌道維護(hù)信息。

本發(fā)明還提供一種軌道檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法應(yīng)用于運(yùn)營列車，所述檢測(cè)方法包含：采集鋼軌斷面圖像、運(yùn)營列車的位移信息與運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息；根據(jù)所述鋼軌斷面圖像獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)；根據(jù)所述運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息和運(yùn)營列車的位移信息獲得運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度；根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，獲得軌道不平順幾何參數(shù)，根據(jù)所述軌道不平順幾何參數(shù)獲得軌道維護(hù)信息。

在上述軌道檢測(cè)方法中，優(yōu)選的，所述根據(jù)所述鋼軌斷面圖像獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)包含：通過激光攝像式測(cè)量鋼軌斷面，獲得所述鋼軌斷面圖像；利用全局坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系之間的關(guān)系與所述鋼軌斷面圖像，獲得鋼軌斷面的幾何參數(shù)；根據(jù)所述鋼軌斷面的幾何參數(shù)獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)。

在上述軌道檢測(cè)方法中，優(yōu)選的，根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，獲得軌道不平順幾何參數(shù)包含：根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度分別計(jì)算運(yùn)營車的高低數(shù)據(jù)、軌向數(shù)據(jù)、軌距數(shù)據(jù)、水平數(shù)據(jù)和三角坑數(shù)據(jù)；將高低數(shù)據(jù)、軌向數(shù)據(jù)、軌距數(shù)據(jù)、水平數(shù)據(jù)和三角坑數(shù)據(jù)分別與預(yù)定閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得軌道不平順幾何參數(shù)。

在上述軌道檢測(cè)方法中，優(yōu)選的，根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，計(jì)算運(yùn)營車的高低數(shù)據(jù)包含：將所述檢測(cè)梁兩側(cè)垂向單邊位移數(shù)據(jù)分別與所述垂向加速度進(jìn)行比較，獲得運(yùn)營車兩側(cè)高低數(shù)據(jù)。

在上述軌道檢測(cè)方法中，優(yōu)選的，根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，計(jì)算運(yùn)營車的軌向數(shù)據(jù)包含：將所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)分別與所述橫向加速度進(jìn)行比較，獲得運(yùn)營車軌向數(shù)據(jù)。

在上述軌道檢測(cè)方法中，優(yōu)選的，根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，計(jì)算運(yùn)營車的軌向數(shù)據(jù)包含：以滾動(dòng)角速度和搖頭角加速度作為橫向加速度的修正量，根據(jù)所述修正量與所述橫向加速度獲得檢測(cè)梁的傾角；通過檢測(cè)梁兩側(cè)的垂向單邊位移數(shù)據(jù)獲得檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角；根據(jù)所述檢測(cè)梁的傾角和所述檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角，利用矢量疊加獲得軌道的傾角，根據(jù)所述軌道的傾角獲得運(yùn)營車的超高數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)系統(tǒng)及方法以檢測(cè)梁作為慣性基準(zhǔn)，通過實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)傳輸，建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型計(jì)算軌道幾何參數(shù)，具有小型化、集成化、數(shù)字化的特點(diǎn)；降低對(duì)車輛的要求，拓展檢測(cè)設(shè)備的安裝范圍，在運(yùn)營車輛上安裝檢測(cè)設(shè)備，隨運(yùn)營車實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)方法的流程示意圖；

圖2b為本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)方法的一優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中高低數(shù)據(jù)處理流程示意圖；

圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中軌向數(shù)據(jù)處理流程示意圖；

圖5為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中超高數(shù)據(jù)處理流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

請(qǐng)參考圖1所示，本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)系統(tǒng)具體包含圖像采集模塊1、慣性模塊2、編碼模塊3和處理模塊；所述圖像采集模塊1設(shè)置于運(yùn)營列車的檢測(cè)梁兩側(cè)，用于采集鋼軌斷面圖像；所述慣性模塊2設(shè)置于所述檢測(cè)梁中心，用于測(cè)量所述運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息；所述編碼器3設(shè)置于所述運(yùn)營列車的輪軸上，用于獲得所述運(yùn)營列車的位移信息；所述處理模塊分別所述圖像采集模塊、所述慣性模塊和所述編碼器通信連接，用于根據(jù)所述鋼軌斷面圖像、所述姿態(tài)參數(shù)信息和所述位移信息計(jì)算獲得軌道不平順幾何參數(shù)，根據(jù)所述軌道不平順幾何參數(shù)獲得軌道維護(hù)信息。

在上述實(shí)施例中，所述圖像采集模塊1包含激光器和攝像機(jī)，所述激光器用于發(fā)射激光照射所述鋼軌斷面上；所述攝像機(jī)用于按預(yù)定頻率拍攝激光照射下的所述鋼軌斷面圖像。在實(shí)際工作中，所述圖像采集模塊1可由整個(gè)激光攝像組件構(gòu)成，該激光攝像組安裝在檢測(cè)梁左右兩側(cè)，激光器發(fā)出激光分別照射在左右鋼軌斷面上，高速攝像機(jī)按一定頻率拍下鋼軌斷面圖像，通過光纖線或其他通信方式將該圖像傳輸?shù)綀D像處理計(jì)算機(jī)中進(jìn)行下一步處理。所述慣性模塊包含三軸向陀螺和加速度計(jì)；所述三軸向陀螺用于獲得滾動(dòng)角加速度、搖頭角加速度和點(diǎn)頭角加速度；所述加速度計(jì)根據(jù)方向數(shù)據(jù)獲得運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度和縱向加速度；實(shí)際工作中，為盡可能的減少組件體積，可采用集成式的慣性組件，并將該組件安裝在檢測(cè)梁中間，該集成組件內(nèi)部集成xyz三軸向陀螺和加速度計(jì)，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)，作為慣性基準(zhǔn)，此慣性組件可通過數(shù)字can總線或串口422/232/485等數(shù)字信號(hào)傳輸方式直接輸入到數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述處理模塊包含數(shù)據(jù)處理單元4和圖像處理單元5；所述圖像處理單元5用于根據(jù)所述鋼軌斷面圖像獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元4用于根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向和垂向單邊位移數(shù)據(jù)、所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息、所述運(yùn)營列車的位移信息獲得軌道不平順幾何參數(shù)。其中，上述圖像處理單元5主要是對(duì)獲取的鋼軌斷面圖像進(jìn)行處理，計(jì)算獲得鋼軌相對(duì)于檢測(cè)梁左右橫向和垂向單邊位移，并通過數(shù)字信號(hào)傳輸方式輸入到數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)4中，而數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)4則是按一定頻率采集慣性器件以及圖像處理單元5提供的位移信號(hào)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算、濾波補(bǔ)償?shù)贸鲕壍啦黄巾槑缀螀?shù)，如：高低、軌向、軌距、水平、三角坑等參數(shù)，其后還可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸計(jì)算得到的軌道不平順數(shù)據(jù)波形進(jìn)行顯示，同時(shí)對(duì)不平順超限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，存入數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)報(bào)表等；當(dāng)然為便于操作，本發(fā)明所提供的處理模塊還可包含一比較單元，所述比較單元用于將所述軌道不平順幾何參數(shù)與預(yù)設(shè)的維修閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果于預(yù)定維修指南中獲得軌道維護(hù)信息；實(shí)際運(yùn)行時(shí)，鐵路工務(wù)人員可根據(jù)該比較結(jié)果，按照檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)軌道養(yǎng)護(hù)維修，保證列車運(yùn)行安全，所述預(yù)設(shè)的維修閾值可采用《軌道幾何狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)及評(píng)定》(tb/t3355-2014)，提供各項(xiàng)參數(shù)超限屬性，按等級(jí)、數(shù)值大小、位置等信息提供報(bào)表統(tǒng)計(jì)作為參考。

請(qǐng)參考圖2a所示，本發(fā)明還提供一種軌道檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法應(yīng)用于運(yùn)營列車，所述檢測(cè)方法包含：s101采集鋼軌斷面圖像、運(yùn)營列車的位移信息與運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息；s102根據(jù)所述鋼軌斷面圖像獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)；s103根據(jù)所述運(yùn)營列車運(yùn)行時(shí)所述檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的姿態(tài)參數(shù)信息和運(yùn)營列車的位移信息獲得運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度；s104根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度，獲得軌道不平順幾何參數(shù)，根據(jù)所述軌道不平順幾何參數(shù)獲得軌道維護(hù)信息。其中，步驟s102中主要通過激光攝像式測(cè)量鋼軌斷面，獲得所述鋼軌斷面圖像；利用全局坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系之間的關(guān)系與所述鋼軌斷面圖像，獲得鋼軌斷面的幾何參數(shù)；根據(jù)所述鋼軌斷面的幾何參數(shù)獲得檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)。具體的，所述全局坐標(biāo)系(xw,yw,zw)：是由用戶任意定義的三維空間坐標(biāo)系，通常是將被測(cè)物體和攝像機(jī)作為一個(gè)整體來考慮的坐標(biāo)系；所述攝像機(jī)坐標(biāo)系(xc,yc,zc)：原點(diǎn)為攝像機(jī)光心，zc軸與攝像機(jī)的光軸重合，且取攝影方向?yàn)檎较?。xc,yc軸通常與圖像物理坐標(biāo)系x,y軸平行；所述圖像坐標(biāo)系分為圖像像素坐標(biāo)系和圖像物理坐標(biāo)系兩種，分別為：圖像像素坐標(biāo)系(u,v)：是以圖像左上角為原點(diǎn)，以像素為坐標(biāo)單位的直角坐標(biāo)系，u、v分別表示該像素在數(shù)字圖像中的列數(shù)和行數(shù)。圖像物理坐標(biāo)系(x,y)：是以光軸與像平面的交點(diǎn)為原點(diǎn)，以毫米為單位的直角坐標(biāo)系。其x、y軸分別與圖像像素坐標(biāo)系的u、v軸平行；其中，全局坐標(biāo)系中的點(diǎn)到攝像機(jī)坐標(biāo)系的變換可由一個(gè)正交旋轉(zhuǎn)變換矩陣r和一個(gè)平移變換矩陣t表示為

上式中，r11…r33，是由旁向傾角ω、航向傾角旋轉(zhuǎn)角κ的三角函數(shù)組成的關(guān)系矩陣；其后，圖像坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系、圖像物理坐標(biāo)和圖像像素坐標(biāo)之間的關(guān)系可用攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)來描述；激光器發(fā)出的激光照射在鋼軌斷面上，攝像機(jī)拍攝斷面圖像，經(jīng)過三個(gè)層次的坐標(biāo)系變換將物理坐標(biāo)變換到對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)，經(jīng)過濾波、二值化、細(xì)化、坐標(biāo)變換最終提取需要的軌道參數(shù)，最后，提取軌頂面下16mm處作為單邊橫向位移分量，提取軌頂面1/3處作為單邊垂向位移分量。

在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，步驟s104中則是根據(jù)所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)和垂向單邊位移數(shù)據(jù)與運(yùn)營列車的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角加速度和搖頭角加速度分別計(jì)算運(yùn)營車的高低數(shù)據(jù)、軌向數(shù)據(jù)、軌距數(shù)據(jù)、水平數(shù)據(jù)和三角坑數(shù)據(jù)；將高低數(shù)據(jù)、軌向數(shù)據(jù)、軌距數(shù)據(jù)、水平數(shù)據(jù)和三角坑數(shù)據(jù)分別與預(yù)定閾值比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得軌道不平順幾何參數(shù)。

在上述實(shí)施例中，其數(shù)據(jù)處理可全部由計(jì)算機(jī)采樣后由軟件來實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)計(jì)算、補(bǔ)償、濾波、圖像處理等，代替了原來由硬件組件實(shí)現(xiàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)處理功能，極大的簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其流程如圖2b所示；在此以等距離采樣方法為例，對(duì)上述軌道檢測(cè)方法做簡要說明，首先根據(jù)安裝在運(yùn)營列車某輪軸上的光電編碼器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)產(chǎn)生采樣脈沖，對(duì)所有傳感器此刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采集慣性組件的信號(hào)得到采樣時(shí)刻檢測(cè)梁的橫向加速度、垂向加速度、滾動(dòng)角速度、搖頭角速度；采樣脈沖激發(fā)圖像處理主機(jī)采集激光攝像組件拍攝的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行采集處理后得到檢測(cè)梁相對(duì)于鋼軌的橫向位移和垂向位移；利用這8個(gè)傳感器信號(hào)，通過數(shù)學(xué)計(jì)算以及信號(hào)的濾波補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理可以計(jì)算得到軌道不平順幾何參數(shù)高低、軌向、軌距、水平、三角坑等，同時(shí)根據(jù)軌道管理標(biāo)準(zhǔn)，按照不同的等級(jí)，對(duì)軌道不平順幾何參數(shù)對(duì)大值進(jìn)行超限判斷，提供超出限值的不平順類型、數(shù)值、位置等信息。所有的波形數(shù)據(jù)和超限判斷數(shù)據(jù)都可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印等功能。

請(qǐng)參考圖3所示，在軌道幾何不平順參數(shù)的高低數(shù)據(jù)處理中，還需要將所述檢測(cè)梁兩側(cè)垂向單邊位移數(shù)據(jù)分別與所述垂向加速度進(jìn)行合成計(jì)算，獲得運(yùn)營車兩側(cè)高低數(shù)據(jù)；具體的，首先是對(duì)安裝在檢測(cè)梁中間慣性組件內(nèi)的垂向加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，去掉信號(hào)噪聲影響，消除其它方向的運(yùn)動(dòng)在垂向產(chǎn)生的加速度，得到所需要的頻帶信號(hào)，通過對(duì)垂向加速度積分計(jì)算得到位移，再與所述檢測(cè)梁兩側(cè)垂向單邊位移數(shù)據(jù)分別按照數(shù)學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行參數(shù)合成，即可獲得運(yùn)營車兩側(cè)高低數(shù)據(jù)。

請(qǐng)參考圖4所示，在軌道幾何不平順參數(shù)的軌向數(shù)據(jù)處理過程中，還需將所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)分別與所述橫向加速度進(jìn)行合成計(jì)算，獲得運(yùn)營車軌向數(shù)據(jù)；具體的，首先是對(duì)安裝在檢測(cè)梁中間慣性組件內(nèi)的橫向加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，去掉信號(hào)噪聲影響，消除其它方向的運(yùn)動(dòng)在橫向產(chǎn)生的加速度，得到所需要的頻帶信號(hào)，通過對(duì)橫向加速度積分計(jì)算得到位移，再與所述檢測(cè)梁兩側(cè)橫向位移數(shù)據(jù)分別按照數(shù)學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行參數(shù)合成，即可獲得運(yùn)營車兩側(cè)軌向數(shù)據(jù)。

請(qǐng)參考圖5所示，在軌道幾何不平順參數(shù)的超高(水平)數(shù)據(jù)處理過程中，還需以滾動(dòng)角速度和搖頭角加速度作為橫向加速度的修正量，根據(jù)所述修正量與所述橫向加速度獲得檢測(cè)梁的傾角；通過檢測(cè)梁兩側(cè)的垂向單邊位移數(shù)據(jù)獲得檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角；根據(jù)所述檢測(cè)梁的傾角和所述檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角，利用矢量疊加獲得軌道的傾角，根據(jù)所述軌道的傾角獲得運(yùn)營車的超高數(shù)據(jù)；具體的，首先對(duì)橫向加速度、滾動(dòng)陀螺、搖頭陀螺進(jìn)行信號(hào)處理，滾動(dòng)陀螺和搖頭陀螺作為橫向加速度的修正量與橫向加速度進(jìn)行合成計(jì)算得到車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測(cè)梁的傾角。同時(shí)通過兩側(cè)單邊垂向位移可獲得檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角，將檢測(cè)梁的傾角和檢測(cè)梁相對(duì)于軌道的傾角進(jìn)行矢量疊加可以得到軌道傾角，通過軌道傾角即可計(jì)算超高(水平)參數(shù)。

本發(fā)明所提供的軌道檢測(cè)系統(tǒng)及方法以檢測(cè)梁作為慣性基準(zhǔn)，通過實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)傳輸，建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型計(jì)算軌道幾何參數(shù)，具有小型化、集成化、數(shù)字化的特點(diǎn)；降低對(duì)車輛的要求，拓展檢測(cè)設(shè)備的安裝范圍，在運(yùn)營車輛上安裝檢測(cè)設(shè)備，隨運(yùn)營車實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。