[发明专利]铁路列车限界测量基准面获取方法

权利要求书

1.铁路货运列车限界测量基准面获取方法，其特征是采用基于标靶传递的铁轨中心垂面检测装置进行测量，所述检测装置包括可旋转标靶（1、2、3）、垂直支撑梁（4）、支撑杆（5）、固定夹具（6、14、16、17）、刚性横梁（10、15）、刚性连接横梁（7、13、18、19）、水平支撑梁（8）、转轴（9、11、12）、弹簧（20、21、22、23）、滑槽（24、25），其中垂直支撑梁上固定的可旋转标靶（1、2、3）为三片可以绕转轴旋转的正方形薄片，其转轴位于正方形薄片的中心轴线上，薄片表面贴有易于被计算机视觉识别的标志物，使得图像识别系统可得到标靶中心点的坐标；其中垂直支撑梁（4）与可旋转标靶转轴固定连接，且与标靶中心转轴保持平行关系；支撑杆（5）固定于垂直支撑梁与水平支撑梁之间且三者成三角形，确定垂直支撑梁（4）的空间位置，保证垂直支撑梁（4）与水平支撑梁（8）保持严格的垂直关系；其中四个固定夹具（6、14、16、17）通过底部半球形结构卡在二条铁轨上，使得整套底部半球形结构固定于铁轨上；固定夹具的水平部分下表面与水平支撑梁（8）下表面平齐，紧贴铁轨上表面，确定铁轨平面；刚性横梁（10）（15）为两根等长金属杆，分别连接在固定夹具（6、14、16、17）上，可绕转轴（11）自由旋转，转轴（11）为刚性横梁（10、15）的中心点，水平支撑梁固定在刚性横梁上，刚性连接横梁（7、13、18、19）为等长的四根金属杆，其两端分别连接在固定夹具（6、14、16、17）与水平支撑梁上的转轴（9、12）之间，四根弹簧设在刚性连接横梁的中部与水平支撑梁的端部，在弹簧（20、21、22、23）的作用下，驱动转轴（9、12）分别在滑槽（24、25）中滑行，从而调节固定夹具（6、14、16、17）之间的相对距离，保证固定夹具（6、14、16、17）能够紧密的固定在铁轨上；

测量方法是，在铁轨上架设基于标靶传递的铁轨中心垂面检测装置，水平支撑梁（8）的下表面即为铁轨上表面同一平面；又由于垂直支撑梁（4）与水平支撑梁（8）保持严格垂直关系，且可旋转标靶（1、2、3）的中心转轴与垂直支撑梁（4）保持平行关系，因此三个可旋转标靶（1、2、3）的中心点构成的直线与铁轨上表面相垂直；

将两组测量装置分隔一段距离放置于铁轨上，则两组可旋转标靶（1、2、3）的中心点分别构成两条与铁轨上平面相垂直的直线，由于这两条直线同时与铁轨上平面相垂直，因此可以构成一个平面S1，且该平面与铁轨面相垂直；

转轴（11）为刚性横梁（10、15）的中心点，且刚性连接横梁（7、13、18、19）完全等长，转轴（11）将会位于两条铁轨的中心垂面上；将两组测量装置分隔一段距离放置于铁轨上，则两组装置的转轴（11）均位于铁轨中心垂面上，两者之间连接得到的直线L1为二铁轨之间的中心线；

将上述的得到的平面S1向转轴（11）方向平移距离A得到平面S2，由于为标靶（1、2、3）中心转轴到转轴（11）的距离也为A，因此直线L1位于平面S2上；

同时由于平面S1与铁轨面垂直，因此其平移得到的平面S2也与铁轨面垂直；平面S2与铁轨面垂直，且其平面内包含了铁轨的中心线，因此该平面即为铁轨的中心垂面。

2.一种如权利要求1所述的基于标靶传递的铁轨中心垂面测量结构的测量方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将上述测量装置固定于铁轨上，确保固定夹具（6、14、16、17）底部的半球形结构牢固的卡在铁轨上，夹具水平部分下表面紧贴铁轨上表面，

步骤2： 用上述步骤1相同的方法在铁轨上再架设一组测量装置，两组测量装置之间保持一定距离，

步骤3：调整两组测量装置上的可旋转标靶（1、2、3）朝向，确保两组标靶上用于计算机视觉识别的标志物在图像传感器中清晰可见，

步骤4：通过图像传感器对两组标靶进行视觉测量，可以得到两组标靶中心转轴上的点在摄像机坐标系下的坐标值，

步骤5：对步骤4中获得的中心转轴点的坐标进行运算，可以得到两个测量装置的可旋转靶标中心转轴所在平面的方程，该平面与铁轨中心垂面相平行，两平面直接距离为标靶（1、2、3）中心转轴到转轴（11）的距离A

步骤6：对步骤5中得到的标靶转轴中心平面方程进行平移向量为A的空间平移运算，即可得到铁轨中心垂面的方程。