[发明专利]一种高速列车动态包络线测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及动态包络线，尤其涉及一种高速列车动态包络线测量方法。

背景技术

动态限界是以轨道线路中心线和轨面为基准的一个轮廓，规定列车安全行驶过程中无论发生多大偏移，都必须始终处于该轮廓范围以内。动态包络线定义为车辆运行过程中受各种不利因素影响所导致的最大极限轮廓。动态包络线是制定动态限界的主要依据，准确得到动态包络线不仅是车辆设计、制造和运用过程中的一项重要内容，更是安全行车的重要保障。

目前国内外普遍采用计算的方法求取动态包络线，例如以地铁车辆断面外形的设计轮廓控制点坐标为基础,，计及柔性系数，轨道的几何偏差等13项要素，分别计算出横向和垂向位移，将轮廓控制点坐标加上(或减去)对应点的缩减量值，即可得到全动态包络线控制点的坐标。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

上述计算方法在计算过程中所涉及的参数多为主观取值，且无法将所有随机因素考虑在内，例如：轨道不平顺、列车制造缺陷和极端恶劣天气等随机因素，且考虑在内的非随机因素的取值也一般取为极限值或经验值，得到的动态包络线的精度不高，不能对高速列车进行实时测量，计算结果不能真正客观地反映实际高速列车的运行情况。

发明内容

本发明提供了一种高速列车动态包络线测量方法，本方法获取到了较高精度的动态包络线，客观的反映了高速列车的运行情况，详见下文描述：

一种高速列车动态包络线测量方法，所述方法包括以下步骤：

（1）在高速列车两侧分别连接两台高速相机、大功率一字线激光器、反射式的光电开关和工业级数字IO扩展卡；

（2）利用基准尺分别对轨道两侧的所述两台高速相机进行校准，建立各自的测量系统坐标系；

（3）利用精密靶标、激光跟踪仪建立轨道中心坐标系，求取所述轨道中心坐标系与所述测量系统坐标系之间的转换关系；

（4）开启反射式的光电开关进入自动触发测量状态；

（5）当高速列车进入预设测量范围以内时，所述大功率一字线激光器和所述两台高速相机接收同步触发信号，所述大功率一字线激光器投射线结构光在高速列车车身表面构造测量特征，所述两台高速相机同步捕捉测量特征图像；

（6）对所述测量特征图像进行处理，解算能反映高速列车动态偏移的被测信息；

（7）融合两侧所述高速列车动态偏移的被测信息，得到高速列车行驶过程中的动态包络线。

所述精密靶标包括：4个激光跟踪仪靶标磁座，4个激光跟踪仪靶标磁座固定在靶标连杆的上表面，所述靶标连杆的两端设置在轨道上，且一端固定不动，另一端活动可调；所述靶标连杆两端断面与下表面的交线，同铁轨轨面与内轨面所形成的交线重合。

所述利用精密靶标、激光跟踪仪建立轨道中心坐标系，求取轨道中心坐标系与测量系统坐标系之间的转换关系具体为：

1）利用激光跟踪仪对所述精密靶标进行测量，得到所述激光跟踪仪靶标磁座在所述激光跟踪仪坐标系下的坐标，从而得到所述精密靶标的固定端与其下表面交线的矢量方向；

2）将所述精密靶标旋转180°固定，重复执行步骤1），通过解算激光跟踪仪靶标磁座的坐标，得到测量断面处两条铁轨轨面与内轨面交线的矢量方向；

3）取两条交线的矢量方向的中线作为轨道中心坐标系的原点所在直线，根据上述测量的矢量方向确定轨道中心面；规定轨道中心坐标系的z轴与y轴分别为轨面与轨道中心面的交线，根据右手坐标系确定x轴的方向，确立所述轨道中心坐标系；

4）建立所述轨道中心坐标系与所述激光跟踪仪坐标系的转换关系；

5）在测量现场，布置至少3个测量公共点，分别用所述激光跟踪仪及所述两台高速相机进行拍摄，解算测量公共点的坐标，得到相机坐标系与所述激光跟踪仪坐标系的转换关系；

6）通过所述轨道中心坐标系与所述激光跟踪仪坐标系的转换关系、所述相机坐标系与所述激光跟踪仪坐标系的转换关系确定所述轨道中心坐标系与所述相机坐标系之间的转换关系。

所述大功率一字线激光器和所述两台高速相机接收同步触发信号具体为：

所述反射式的光电开关产生触发信号传输至所述工业级数字IO扩展卡，所述工业级数字IO扩展卡产生同步触发信号控制两台高速相机和所述大功率一字线激光器。