[发明专利]一种多传感器融合的高铁轨道中心线检测系统和检测方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路轨道检测技术领域，特别涉及一种多传感器融合的高铁轨道中心线检测系统和检测方法。

背景技术

铁路高速化是当今世界铁路运输发展的必然趋势，这就对列车在高速运行时的平稳性和安全性提出了更高的要求。铁路的轨道参数在列车长时间运行和外界环境的作用下会不可避免的发生变化，轨道会发生变形、沉降，从而留下安全隐患。为了保证列车的行驶安全，必须加强对轨道的检测，及时掌握轨道状态，正确并科学的指导轨道的养护维修。因此，确保轨道保持优良状态已经成为铁路养护维修中一项重要的基础工作。

现阶段通常使用全站仪配合轨道小车进行轨道参数测量，但是该种检测方法存在劳动强度大、效率低、可靠性差和检测数据精度低等问题，已经不能满足现代快速铁路养护维修的标准和要求。为了控制轨道的铺设线形，高速铁路在铺设时通常会设置CPIII(轨道控制网)。CPIII一般会成对出现在无砟轨道两侧，且CPIII棱镜中心点的经纬度数据和高程数据在轨道建成初期时，已经经过测量并存入数据库，因此可以通过测量CPIII棱镜中心点的位置，计算得到轨道的中心线，并与建成初期时轨道的中心线进行比对，从而得到轨道的变形和沉降等情况，实现对轨道状况的自动化快速检测和故障定位。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多传感器融合的高铁轨道中心线检测系统和检测方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种多传感器融合的高铁轨道中心线检测系统包括：在轨道两侧设置的多个CPIII控制桩、以及用于沿轨道匀速行驶的轨道车；

每个CPIII控制桩固定有一个CPIII标识物，每个CPIII标识物为正方形标识板，每个CPIII标识物的一面有标识图形，所述每个CPIII标识物上具有标识图形的一面朝向轨道；所述轨道车的任一车轮的转轴上设置有用于测量轨道车行驶里程的编码器，所述轨道车的上部为一平板，所述轨道车的平板下方中央处固定有惯性导航仪，所述轨道车的平板的上方中央处固定有长方体形状的相机支架；所述相机支架的右侧从上到下依次固定有第一线阵相机以及第二线阵相机，所述相机支架的左侧从上到下依次固定有第三线阵相机以及第四线阵相机，每个线阵相机的镜头朝向对应的CPIII控制桩；所述第一线阵相机和第二线阵相机的连线记为线阵相机第一连线，所述第三线阵相机和第四线阵相机的连线记为线阵相机第二连线，当所述轨道车下方的两根钢轨处于同一高度时，所述线阵相机第一连线的中点和线阵相机第二连线的中点处于同一高度；所述轨道车上还固定有触发控制器和计算机；

所述计算机内设置有图像采集卡和第一数据采集卡，所述编码器具有两个输出端，其中一个输出端电连接触发控制器的输入端，另一个输出端电连接计算机内的第一数据采集卡；所述触发控制器的输出端电连接每个线阵相机的触发端，每个线阵相机的输出端电连接计算机内的图像采集卡；所述惯性导航仪的输出端通过串口电连接计算机。

本技术方案的特点和进一步改进在于：

所述相机支架的右侧还固定有第一激光照明器，所述第一激光照明器的高度小于第一线阵相机的高度，并大于第二线阵相机的高度；所述相机支架的左侧还固定有第二激光照明器，所述第二激光照明器的高度小于第三线阵相机的高度，并大于第四线阵相机的高度；每个激光照明器朝向对应的CPIII控制桩。

每个CPIII标识物的标识图形为：白色背景上的四个黑色实心圆，所述四个黑色实心圆为第一黑色实心圆、第二黑色实心圆、第三黑色实心圆和第四黑色实心圆，所述第一黑色实心圆和第四黑色实心圆关于对应CPIII标识物的中心点对称，所述第二黑色实心圆和第三黑色实心圆关于对应CPIII标识物的中心点对称；第一黑色实心圆的圆心和第二黑色实心圆的圆心之间的连线记为第一圆心连线，第一黑色实心圆的圆心和第三黑色实心圆的圆心之间的连线记为第二圆心连线，所述第一圆心连线与所述第二圆心连线垂直，并且所述第一圆心连线的长度与所述第二圆心连线的长度相等；

所述第四黑色实心圆的圆心和第二黑色实心圆的圆心之间的连线记为第三圆心连线，第四黑色实心圆的圆心和第三黑色实心圆的圆心之间的连线记为第四圆心连线，第一圆心连线至第四圆心连线组合形成正方形；第一圆心连线至第四圆心连线组合形成的正方形的中心点与对应CPIII标识物的中心点相重合。

所述每个CPIII标识物的中心点与检测CPIII控制点的绝对坐标值时对应CPIII棱镜的中心相重合。

技术方案二：