關(guān)于軟件控制的軌道交通限界檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與研究
作者：吉忠科1 ，羅 李2 ，陳怡鑫3 ，王 帥4 ，趙 波5 （1.中鐵路安工程咨詢有限公司， 天津 300171；2.中國(guó)鐵建電氣化局第五工程有限公司， 四川 成都 610091； 3.南京林業(yè)大學(xué)， 江蘇 南京 210037；4.北京科技大學(xué)， 北京 100083； 5.四川精伍軌道交通科技有限公司， 四川 成都 610097）時(shí)間：2022-03-14
摘 要 ：本文研究的限界檢測(cè)系統(tǒng)是上位機(jī)軟件控制的基于斷面檢測(cè)法的車載接觸式檢測(cè)系統(tǒng)。采用了一臺(tái)基于激光測(cè)距 的測(cè)量光機(jī)來測(cè)量侵限時(shí)侵限點(diǎn)的侵限數(shù)據(jù) ；通過基于二維坐標(biāo)法的標(biāo)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由激光器中心坐標(biāo)系到軌道基準(zhǔn)坐標(biāo)系 的轉(zhuǎn)換 ；根據(jù)線路限界圖制作檢測(cè)模板 ；通過設(shè)置一攝像機(jī)對(duì)各檢測(cè)模板實(shí)時(shí)攝像，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程的可回溯 ；利用上位機(jī) 軟件提取侵限視頻、將檢測(cè)結(jié)果生成報(bào)表 ；通過安裝激光里程計(jì)實(shí)現(xiàn)列車的里程定位。本文論述了軟件控制的鐵路限界檢 測(cè)系統(tǒng)的整體方案及其實(shí)現(xiàn)方法，介紹了雙通道實(shí)時(shí)侵限錄像算法、檢測(cè)裝置外輪廓控制過程等。
關(guān)鍵詞 ：限界檢測(cè) ；斷面檢測(cè)法 ；可回溯
中圖分類號(hào) ：U216.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào) ：2096-6903(2021)10-0048-06
0 引言
隨著我國(guó)軌道交通愈加快速的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測(cè)系 統(tǒng)已滿足不了鐵路限界檢測(cè)高效、準(zhǔn)確的需求，亟需一 種高速化、信息化的限界檢測(cè)系統(tǒng)支撐軌道交通的飛速 發(fā)展，因此，本課題的研究具有重要意義。 鐵路從開始投入使用至今，限界檢測(cè)技術(shù)也多種多 樣，從測(cè)量方式上，主要分為接觸式和非接觸時(shí)兩種 ； 從使用環(huán)境上，主要分為便攜式和車載式，其中便攜式 主要用于個(gè)別斷面的補(bǔ)充測(cè)量，而長(zhǎng)距離斷面檢測(cè) , 普 遍使用車載式測(cè)量。 國(guó)外早期廣泛使用的是接觸式的測(cè)量方式，但其測(cè) 量速度較低，在繁忙干線上對(duì)運(yùn)輸干擾十分嚴(yán)重，且不 能用于電氣化區(qū)段。 到如今，他們普遍使用的測(cè)量系統(tǒng)多采用基于光傳 播時(shí)間原理的旋轉(zhuǎn)激光掃描測(cè)距傳感器，將其直接加裝 到正常運(yùn)營(yíng)的車輛或?qū)I(yè)檢測(cè)車上，經(jīng)振動(dòng)補(bǔ)償后，可 獲得線路全斷面尺寸。結(jié)合車輛定位系統(tǒng)，記錄斷面的 位置，通過分析線路斷面尺寸及其發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線 路全斷面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。 目前國(guó)內(nèi)使用較為普遍的測(cè)量方式是斷面模板法測(cè) 量，根據(jù)計(jì)算出的設(shè)備限界尺寸制作檢測(cè)模板和框架， 將它們固定在平板牽引車上，在平板牽引車的牽引下對(duì) 全線進(jìn)行檢測(cè)。現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉 的特點(diǎn)，但由于其自動(dòng)化和智能化程度較低，也往往表 現(xiàn)出檢測(cè)精度低、效率低、檢測(cè)速度較慢等問題。
1 方案概述
在現(xiàn)有車載式的鐵路限界檢測(cè)裝置的移動(dòng)框架的手 搖調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上增加了一電機(jī)，配合編碼器和主控制器， 實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)框架的自動(dòng)定量調(diào)節(jié) ；在平板牽引車底部安 裝一個(gè)激光里程計(jì)用于車輛定位，解決了檢測(cè)到侵限時(shí) 不能準(zhǔn)確記錄侵限點(diǎn)位置信息的問題 ；設(shè)計(jì)并制作了一 基于激光測(cè)距技術(shù)的測(cè)量光機(jī)，將該測(cè)量光機(jī)安裝在限 界檢測(cè)裝置的框架上，用于精確測(cè)量侵限點(diǎn)的侵限數(shù)據(jù) ； 在框架的正前方放置了一攝像組件，對(duì)檢測(cè)過程實(shí)時(shí)記 錄，便于過程回溯和侵限部分的責(zé)任認(rèn)定 ；設(shè)計(jì)了一上 位機(jī)軟件，對(duì)裝置無(wú)線控制。
1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖 1 所示，該裝置由攝像組件、框架組件、測(cè)量 光機(jī)及軟件終端組成。
1.1.1 攝像組件
攝像機(jī)組件主要由攝像頭、攝像頭防護(hù)罩、三腳支 架、萬(wàn)向節(jié)、底板及路由器組成，攝像頭安裝在防護(hù)罩 內(nèi)，再將防護(hù)罩安裝在三腳支架上，三腳支架通過萬(wàn)向節(jié)與底板連接，再用磁吸將底板吸附在牽引平板車表面， 達(dá)到了將攝像頭固定在平板車上的目的，不用改造牽引 車，安裝方便。攝像機(jī)通過路由器將拍攝內(nèi)容發(fā)送到上 位機(jī)軟件。
1.1.2 框架組件
框架組件（如圖 2 所示）與現(xiàn)有同類裝置相比，在移 動(dòng)框架調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，在手動(dòng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上添加了一執(zhí)行電 機(jī)，同時(shí)在移動(dòng)框架和固定框架之間安裝了可實(shí)時(shí)獲取精 確移動(dòng)框架位移量的位移傳感器，配合主控制器，三者構(gòu) 成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使移動(dòng)框架的控制變?yōu)槭帧⒆砸惑w ；侵 限檢測(cè)方式為 ：當(dāng)建筑或設(shè)備侵限時(shí)，觸動(dòng)檢測(cè)模板繞 鉸鏈旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)感應(yīng)片遠(yuǎn)離接近開關(guān)，當(dāng)感應(yīng)片與接近 開關(guān)距離達(dá)到某一值時(shí)，接近開關(guān)被觸發(fā)，可通過調(diào)節(jié) 接近開關(guān)與感應(yīng)片的初始距離來調(diào)節(jié)侵限檢測(cè)的靈敏度。
1.1.3 測(cè)量光機(jī)
測(cè)量光機(jī)（如圖 3 所示）可繞縱軸和橫軸兩個(gè)方向 旋轉(zhuǎn)，天線（2）用于測(cè)量光機(jī)與主控制器之間通信 ；光 補(bǔ)償器（4）在環(huán)境光線較弱時(shí)為測(cè)量頭（1）提供光線 補(bǔ)償 ；可使用人機(jī)交互組件（5）手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)和測(cè) 量 ；通過安裝底座（6）將測(cè)量光機(jī)安裝在固定框架上。
測(cè)量范圍為以所述測(cè)量鏡頭旋轉(zhuǎn)中心為圓心，最大 測(cè)量距離為半徑的球形空間。將所述測(cè)量光機(jī)安裝在固 定框架上一能使測(cè)量光機(jī)測(cè)量激光能覆蓋平板車以上所有斷面模板正面處，侵限時(shí)，可通過軟件控制或手動(dòng)控 制的方式旋轉(zhuǎn)測(cè)量光機(jī)使測(cè)量激光對(duì)準(zhǔn)侵限點(diǎn)，便可測(cè) 量出侵限點(diǎn)的侵限值，其測(cè)量原理如下 ：
測(cè)量光機(jī)可以直接測(cè)量得到侵限點(diǎn)到測(cè)量光機(jī)的直 線距離 S，測(cè)量光機(jī)內(nèi)安裝有角度傳感器，用于獲取測(cè) 量激光鏡頭旋轉(zhuǎn)的角度，由角度傳感器可以得到 α、β 的 值，C 的值也可以直接測(cè)量得到，θ 可通過查看軌道施 工資料或直接測(cè)量得到，由圖 4 可得到 ：
其中，y 表示軌道線路中心線與軌道上表面的交點(diǎn) 到測(cè)量光機(jī)的垂直距離，x 代表軌道中心線與軌道上表 面的交點(diǎn)到測(cè)量光機(jī)的水平距離，s1 為侵限點(diǎn)與測(cè)量光 機(jī)的連線到正視平面的投影長(zhǎng)度。
在直線段時(shí)，α 為零。
1.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
限界檢測(cè)裝置的軟件部分，主要分為七個(gè)模塊，分 別是 ：接收模塊、處理模塊、操作模塊、顯示模塊、數(shù) 據(jù)管理模塊、存儲(chǔ)模塊以及發(fā)送模塊。 曲線地段限界則根據(jù)平面幾何的偏移量以及過超高 導(dǎo)致的限界加寬、加高量、曲線軌道參數(shù)及車輛參數(shù)變 化引起的限界加寬量計(jì)算，而直線段和曲線段之間的切 換，則可直接通過軟件進(jìn)行操作。
軟件框圖如圖 5。
（1）接收模塊。作為數(shù)據(jù)接收接口，在實(shí)時(shí)檢測(cè)中， 下位機(jī)系統(tǒng)收集的當(dāng)前斷面模板的伸縮量、水平角度以 及激光所測(cè)距離值，侵限發(fā)生時(shí)，所觸發(fā)的碰撞檢測(cè)組 件的序號(hào)，這些數(shù)據(jù)會(huì)通過路由器傳遞到軟件，并通過 接收模塊轉(zhuǎn)換成程式所能理解的內(nèi)容傳遞至下個(gè)模塊。
（2）發(fā)送模塊。相對(duì)于接收接口，作為數(shù)據(jù)發(fā)送接 口，主要是將軟件經(jīng)過一系列處理得到或者從已有數(shù)據(jù) 庫(kù)中提取得到的斷面模板伸縮量及測(cè)量光機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)值傳遞給外部輸出端。
（3）操作模塊。測(cè)量前，用戶根據(jù)實(shí)際情況，選擇 對(duì)應(yīng)的斷面模板數(shù)據(jù)，對(duì)伸縮組件進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到 調(diào)整斷面模板的目的。 侵限發(fā)生時(shí)，按照軟件操作提示，旋轉(zhuǎn)測(cè)量光機(jī)， 使其對(duì)準(zhǔn)侵限物后，進(jìn)行精確測(cè)量。
（4）顯示模塊。主要是用于顯示直接接收到的信息， 如來自攝像機(jī)的對(duì)測(cè)量作業(yè)全過程的錄像視頻畫面以及 侵限時(shí)測(cè)量光機(jī)中的顯示畫面。 在測(cè)量過程中，軟件系統(tǒng)還會(huì)實(shí)時(shí)繪制并顯示實(shí)時(shí) 畫面。 如果超限便會(huì)顯示如某侵限檢測(cè)模板動(dòng)作畫面并實(shí) 時(shí)報(bào)警。
（5）數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理分為兩部分。 第一部分是對(duì)斷面模板的管理，用來存儲(chǔ)不同路段 限界數(shù)據(jù)和斷面模板伸縮量。主要功能分別為增、刪、 查、改 ： 增，用戶自身可以根據(jù)實(shí)際的情況添加自定義的斷 面模板 ； 刪，在增加的基礎(chǔ)上，用戶也可以自己刪除指定的 自定義模板，用于清除冗余模板，便于管理 ； 查，根據(jù)模板的創(chuàng)建時(shí)間、編號(hào)、區(qū)段來查詢斷面 模板的信息數(shù)據(jù) ； 改，當(dāng)模板數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或需要更新數(shù)據(jù)時(shí)，用戶可以 自行修改指定的自定義模板的指定內(nèi)容。 第二部分是對(duì)侵限數(shù)據(jù)的管理，這部分主要是用于 事后對(duì)數(shù)據(jù)的回溯。回溯數(shù)據(jù)又分為侵限數(shù)據(jù)、全景視 頻、侵限圖像。 侵限視頻的查詢可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間、區(qū)段、侵限 值直接完成，查詢的結(jié)果則可以生產(chǎn) Excel 報(bào)表然后導(dǎo) 出到 Windows 里，用戶可在 Excel 中自行打印或下載 到 U 盤。 全景視頻以及侵限圖像同樣可以依據(jù)時(shí)間、區(qū)段查 詢，查詢結(jié)果同樣可以生產(chǎn) Excel 報(bào)表，也同樣可以打 印和下載。 （6）存儲(chǔ)模塊。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以及從數(shù)據(jù) 庫(kù)內(nèi)調(diào)用、查找和修改數(shù)據(jù)。
（7）處理模塊。正常檢測(cè)時(shí)，軟件系統(tǒng)將會(huì)對(duì)全景 視頻進(jìn)行測(cè)量時(shí)間的字幕合成。 當(dāng)存在侵限時(shí)，軟件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)標(biāo)紅斷面顯示區(qū)域， 并控制蜂鳴器持續(xù)蜂鳴，直到用戶手動(dòng)取消報(bào)警。同時(shí)， 全景視頻合成字幕會(huì)自動(dòng)添加侵限標(biāo)識(shí)、公里標(biāo)區(qū)間， 還會(huì)生成單獨(dú)的侵限圖像，同時(shí)對(duì)侵限圖像進(jìn)行測(cè)量時(shí) 間、侵限位置、公里標(biāo)區(qū)間的字幕合成。 發(fā)生侵限后，將測(cè)量光機(jī)測(cè)量激光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)侵限點(diǎn)， 軟件系統(tǒng)會(huì)結(jié)合具體算法計(jì)算出侵限物距離線路中心 與搭軌面交點(diǎn)的垂直和水平距離，然后根據(jù)直接外部硬件設(shè)備采集和內(nèi)部算法得出的侵限數(shù)據(jù)，生成具體的 Excel 報(bào)表，表中包含的內(nèi)容有侵限照片、侵限視頻、 侵限線路、侵限公里標(biāo)區(qū)域、侵限值等，用戶可以根據(jù) 實(shí)際情況，選擇在測(cè)量作業(yè)中或測(cè)量作業(yè)后生成。 在遇到直曲段轉(zhuǎn)換的時(shí)候，軟件具備相應(yīng)的切換功 能，但需要用戶先停車，然后在軟件中執(zhí)行切換操作， 之后軟件根據(jù)直線段計(jì)算曲線段水平超高，并且自動(dòng)控 制斷面模板修改伸縮量。
1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)移動(dòng)框架移動(dòng)量的控制如圖 6 所示。
在軟件中輸入需要移動(dòng)框架位移的量后，軟件將位 移指令發(fā)送給主控制器，主控制器控制電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)框 架運(yùn)動(dòng)，位移傳感器實(shí)時(shí)讀取移動(dòng)框架的位移量并上傳 給主控制器，主控制器將位移傳感器上傳的位移量與來 自軟件的設(shè)定值比較，當(dāng)位移傳感器上傳的位移量等于 設(shè)定值時(shí)，主控制器控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。在框架移動(dòng)過程中， 若觸發(fā)了限位開關(guān)，主控制器控制電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。
2 不確定度分析
2.1 測(cè)量光機(jī)
2.1.1 標(biāo)高測(cè)量不確定度分析
（1）測(cè)量原理。
標(biāo)高測(cè)量主要由激光測(cè)距儀、傾角傳感器、豎直光 電編碼器和水平光電編碼器組成。
（2）數(shù)學(xué)模型。
y=c · cosθ+s · sin(α-β)
式中 ：c―軌平面到激光測(cè)距儀轉(zhuǎn)軸中心的距離（機(jī) 械設(shè)計(jì)時(shí)的固定值）； θ―傾角傳感器測(cè)得的軌平面傾角 ； s―激光測(cè)距儀測(cè)得的從轉(zhuǎn)軸中心到侵限點(diǎn)的距離 ； α―豎直光電編碼器光柵測(cè)出的角度值 ； β―水平光電編碼器光柵測(cè)出的角度值。
（3）不確定度來源和分析。
1）組裝加工引入的不確定度 u(y1) ：
由組裝精度引入的垂直方向誤差為 0.4 mm，假定 其服從均勻分布，則 ：
2）傾角傳感器精度引入的不確定度 u(y2) ：
傾角傳感器的精度為 ±0.004°，假定其服從均勻分 布，則 ：
3）傾角傳感器因溫度引起的不確定度 u(y3) ：
由于傾角傳感器的溫度漂移特性為 ：-25 ～ 85 ℃范 圍內(nèi)為 ±0.002° /℃，溫度傳感器精度 ±2 ℃，假定其服 從均勻分布，則 ：
4）激光測(cè)距儀引入的不確定度 u(y4) ：
在全溫范圍（-20～50 ℃）及測(cè)量范圍（0.5～100 m） 激光測(cè)距儀精度 ±1 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
5）激光垂直度引入的不確定度 u(y5) ：
激光初始偏差角度為 0.09°，按 最 大 測(cè) 量 標(biāo) 高 3 929.5 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
6）豎直光電編碼器引入的不確定度 u(y6) ：
光電編碼器精度為 40″，按最大測(cè)量標(biāo)高 3 929.5 mm， 假定其服從均勻分布，則 ：
7）水平光電編碼器引入的不確定度 u(y7) ：
光電編碼器精度為 40″，按轉(zhuǎn)軸中心到侵限點(diǎn)的最 大橫向距離 742.42 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
8）標(biāo)高測(cè)量合成不確定度 u(y) ：
各不確定度分量相互獨(dú)立，互不相關(guān) [1]，則 ：
（4）擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 Uy ：
取置信概率 p=95.45%，查表得包含因子 k=2，則 ：
Uy=k · u(y)=1.254 mm
2.1.2 限界測(cè)量不確定度分析
（1）測(cè)量原理。
限界測(cè)量主要由激光測(cè)距儀、豎直光電編碼器、傾角傳感器和水平光電編碼器組成。
（2）數(shù)學(xué)模型。
x=s · cos · (α-θ)cosβ+csinθ
式中 ：
s―激光測(cè)距儀測(cè)得的從轉(zhuǎn)軸中心到侵限點(diǎn)的距離 ；
α―豎直光電編碼器光柵測(cè)出的角度值 ；
θ―傾角傳感器測(cè)得的軌平面傾角 ；
β―水平光電編碼器光柵測(cè)出的角度值 ；
c―軌平面到激光測(cè)距儀轉(zhuǎn)軸中心的距離（機(jī)械設(shè)計(jì) 時(shí)的固定值）。
（3）不確定度來源和分析。
1）激光測(cè)距儀引入的不確定度 u(x1) ：
在全溫范圍（-20～50 ℃）及測(cè)量范圍（0.5～100 m） 激光測(cè)距儀精度 ±1 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
2）激光垂直度引入的不確定度 u(x2) ：
激光初始偏差角度為 0.09°，按最大測(cè)量限界 1 703 mm， 假定其服從均勻分布，則 ：
3）豎直光電編碼器引入的不確定度 u(x3) ：
光電編碼器精度為 40″，按最大測(cè)量限界 1 703 mm， 假定其服從均勻分布，則 ：
4）傾角傳感器精度引入的不確定度 u(x4) ：
傾角傳感器的精度為 ±0.004°，假定其服從均勻分 布，則 ：
5）傾角傳感器因溫度引起的不確定度 u(x5) ：
由于傾角傳感器的溫度漂移特性為 ：-25 ～ 85 ℃范 圍內(nèi)為 ±0.002° /℃，溫度傳感器精度 ±2 ℃，假定其服 從均勻分布，則 ：
6）水平光電編碼器引入的不確定度 u(x6) ：
光電編碼器精度為 40″，按轉(zhuǎn)軸中心到侵限點(diǎn)的最 大橫向距離 742.42 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
組裝加工引入的不確定度 u(x7) ：
由組裝精度引入的水平方向誤差為 0.6 mm，假定 其服從均勻分布，則 ：
7）限界測(cè)量合成不確定度 u(x) ：
各不確定度分量相互獨(dú)立，互不相關(guān)，則 ：
（4）擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 Uy ：
取置信概率 p=95.45%，查表得包含因子 k=2，則 ：
Uy=k · u(y)=1.356 mm
2.2 斷面模板
2.2.1 隧道侵限測(cè)量不確定度分析
（1）測(cè)量原理。
隧道侵限測(cè)量主要由斷面葉片、移動(dòng)框架、固定框 架、位移傳感器組成。
（2）數(shù)學(xué)模型。
W=T+P+G+L+S/2
式中 ：
T―侵限點(diǎn)處的斷面葉片尺寸 ；
P―侵限點(diǎn)處斷面葉片移動(dòng)框架的尺寸值 ；
G―侵限點(diǎn)處斷面葉片固定框架的尺寸值 ；
L―位移傳感器的測(cè)量值。
（3）不確定度來源和分析。
1）組裝加工引入的不確定度 u(W1) ：
由組裝加工精度引入的誤差為 ±10 mm，假定其服 從均勻分布，則 ：
2）位移傳感器精度引入的不確定度 u(W2) ：
位移傳感器精度為 0.01 mm，最大拉出長(zhǎng)度為 100 mm， 假定其服從均勻分布，則 ：
3）裝置對(duì)線路中心置中安裝引入的不確定度 u(W3) ：
裝置對(duì)線路中心置中安裝誤差為 ±3 mm，假定其 服從均勻分布，則 ：
4）軌距值引入的不確定度 u(W4) ：
軌距范圍為 1 410 ～ 1 470 mm，與標(biāo)準(zhǔn)軌距 1 435 mm 的最大差值為 35 mm，假定其服從均勻分布，則 ：
5）隧道侵限測(cè)量合成不確定度 u(W) ：
各不確定度分量相互獨(dú)立，互不相關(guān)，則 ：
（4）擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 UW。
取置信概率 p=95.45%，查表得包含因子 k=2，則 ：
UW=k · u(W)=23.531 mm
3 測(cè)試數(shù)據(jù)
為保證檢測(cè)裝置的安全性，需驗(yàn)證對(duì)移動(dòng)框架控制的穩(wěn)定性。 對(duì)移動(dòng)框架控制的穩(wěn)定性測(cè)試 ： 兩框架同步運(yùn)動(dòng)，步驟如下 ：將兩移動(dòng)框架與固定 框架貼合并標(biāo)記為零點(diǎn)，再手動(dòng)將兩移動(dòng)框架都調(diào)整到 與固定框架橫向距離 100 mm 處，軟件中同步運(yùn)動(dòng)框輸 入兩框架的位移量（與零點(diǎn)的距離）依次為 200 mm、 300 mm、280 mm、400 mm、320 mm，每次輸入后 都測(cè)量其實(shí)際位移量，再將實(shí)際位移量與輸入位移量比 較，如表 1 所示。
從表 1 可以看出，控制兩移動(dòng)框架同步運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際 值與輸入值相差較小，不大于 0.4 mm。
4 結(jié)論
本文主要介紹了一種在現(xiàn)有接觸式檢測(cè)裝置基礎(chǔ)上 略加改進(jìn)的軟件控制的鐵路限界檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和 實(shí)現(xiàn)方法，并且研究了解了國(guó)內(nèi)外鐵路限界檢測(cè)目前使 用最廣泛的方式，在其基礎(chǔ)上提出了利用軟件控制的接 觸式鐵路限界檢測(cè)系統(tǒng)，且完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作， 并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面測(cè)試，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。 該系統(tǒng)雖然已經(jīng)能夠滿足鐵路竣工驗(yàn)收和日常維護(hù) 時(shí)的使用需求，但尚還有需后續(xù)改進(jìn)之處，如 ：體積較 大，不太便于運(yùn)輸 ；系統(tǒng)理論滿足應(yīng)用要求，但實(shí)際使 用過程中，激光里程計(jì)的定位誤差較大 ；檢測(cè)結(jié)束后生 成的侵限信息報(bào)表中尚還無(wú)法包含各路段建筑、設(shè)備安 裝施工單位，對(duì)侵限處整改責(zé)任認(rèn)定不夠方便。
參考文獻(xiàn)
[1]《鐵路計(jì)量技術(shù)與管理》編寫組.鐵路計(jì)量技術(shù)與管理[M].北京: 中國(guó)鐵道出版社,2010.
Design and Research on Software Controlled Rail Transit Boundary Detection Device
JI Zhongke1 , LUO Li2 , CHEN Yixin3 , WANG Shuai4 , ZHAO Bo5
(1.China Railway Safety Engineering Consulting Co., Ltd., Tianjin 300171；
2.China Railway Construction Electrifi cation Bureau Fifth Engineering Co., Ltd., Chengdu Sichuan 610091；
3.Nanjing Forestry University, Nanjing Jiangsu 210037；
4.University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083；
5.Sichuan Jingwu Rail Transit Technology Co., Ltd., Chengdu Sichuan 610097)
Abstract: The limit detection system studied in this paper is a vehicle-mounted contact detection system based on the section detection method controlled by the upper computer software. A laser ranging-based measuring optical machine is used to measure the intrusion limit data of the intrusion limit point during the intrusion limit; the calibration system based on the two-dimensional coordinate method is used to realize the conversion from the laser center coordinate system to the orbit reference coordinate system; according to the line limit Make the detection template by drawing; set up a camera to take real-time video of each detection template to realize the traceability of the detection process; use the upper computer software to extract the limit video and generate the detection result report; realize the mileage positioning of the train by installing the laser odometer. This paper discusses the overall scheme of the software-controlled railway boundary detection system and its implementation method, introduces the dual-channel real-time intrusion limit video recording algorithm, and the control process of the outer contour of the detection device.
Keywords: limit detection; section inspection method; traceable
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