[发明专利]一种铁路车辆宽度超限激光检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及交通运输车辆超限检测和报警技术领域，尤其涉及一种适于在铁路线路两侧建立宽度超限激光警戒线，检查运行中的铁路车辆和货物是否存在动态宽度超限的自动化检测方法和装置。

背景技术

现代化铁路和公路的迅速发展，愈来愈依托于具有先进、科学、实用的安全检测系统。对铁路和公路车辆以及装载货物，在停车或限速很低时进行的静态宽度超限检测已经存在传统简单的测量方法，但检测效率太低，很难全面实施。而对允许车辆正常速度运行时进行的动态宽度超限检测比起静态超限检测来说则更具实际意义，它对于保障车辆和地面设施的安全，防止重大交通事故的发生具有更为显著的积极作用。

曾有在铁路上空或两侧门架上安装成排的金属片构成的实体检测设施。车辆通过时超宽物体会碰撞金属片发生变形或移位，根据变形或移位的金属片位置可进行超宽检测，但是这种方法限速很低，往往又需要频繁的对金属片修整复位，从而会明显影响检测和运输效率。

还有报道将半导体激光发射器和接收器呈对射式布设构成警戒线的铁路车辆货物超限检测装置。由于检测时限速太低，主要用于站场内货物装载后的复核检测。而且需要安装在线路两侧搭建的整体门架上，占用空间大，结构比较复杂，因此很少推广应用。

国外近几年采用激光旋转扫描运行中的车辆和货物截面，测量其轮廓外尺寸并与已有限界值进行比较，从而判定车辆以及装载货物是否超限的装置和方法。但是由于其扫描频率和角度分辨率偏低的限制，两次扫描螺旋间距较大导致可以检测分辨的物体尺寸较大，或者适应的车辆运行速度偏低，因而还不适合对小物体快速运动状态下的动态检测；而且需要安装在线路两侧搭建的整体门架上，占用空间大安装位置不易满足，结构比较复杂，造价昂贵。因此，在许多铁路运输现场安装和推广使用受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种快速可靠检测运行中铁路车辆宽度超限的激光检测装置及方法，主要采用反射式激光探测的基本原理，充分利用激光束发散角小，功率密度大，响应时间快，抗干扰能力强的特点，实现对高速闯入的小体积物体快速可靠检测和报警功能。

本发明的另一目的是提供一种体积小、结构简单、造价低的铁路车辆宽度超限激光检测装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采取以下方案：

一种铁路车辆宽度超限激光检测装置，包括直流电源，用于对检测装置提供电能；永磁传感器，用于自动开启检测装置电源以及检测通过车辆轮对的序位；上位计算机，用于接收、存储、管理检测数据，还包括：

激光发射器，发射激光束建立车辆宽度超限激光警戒线；

激光发射电路板，用于驱动激光发射器发出编码特征激光束；

激光接收器，用于接收宽度超限物体反射光信号，并将该光信号转换为电信号后传输给单片机信号处理器；

单片机信号处理器，对永磁传感器和激光接收器的输出信号进行处理和鉴别，向声光报警器发出报警信号，并向上位计算机传输报警信号和由单片机处理之后的数据信息；

声光报警器，由单片机信号处理器输出的报警信号控制声光报警，用于现场报警和辅助调试提示；

其中所述直流电源、激光发射器、激光发射电路板、激光接收器、单片机信号处理器和声光报警器通过电线连接并都安装在机箱内；

其中激光发射器中的半导体激光管和它前端的准直透镜组同置于发射筒内，组合支架上安装有发射器支架，发射器支架上设有改变发射筒方向的垂直调整螺丝和水平调整螺丝，其中发射筒被固定在发射器支架中心。

其中所述激光发射电路板包括产生出一定频率和编码特征的电信号的调制脉冲发生器电路，以及激励半导体激光管发出同样频率和编码特征脉冲激光的功率驱动器电路；

其中激光接收器的接收筒内依次装有凸透镜、滤光片和光电转换元件，组合支架上安装有接收器支架，接收器支架上设有改变接收筒方向的垂直调整螺丝和水平调整螺丝，其中接收筒被固定在接收器支架中心；

其中单片机信号处理器包括滤波、放大电路以及单片机信号处理电路；其中所述的单片机信号处理电路包括：光电隔离模块，用于将永磁传感器和激光接收器输出的电信号引入到单片机的接口；单片机模块，用于处理和鉴别信号特征，并输出报警信号；实时时钟单元模块，为报警信号和定位永磁传感器检测的车辆轮对序位提供通过时间的信息；存储单元模块，用于提供报警信号、车辆轮对序位以及所对应时间的数据存储；通信模块，用于将存储单元模块中的数据信息上传到上位计算机中。