[发明专利]一种高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统

权利要求书

1.一种高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，该系统包括：

安装于减振构架上的数据采集系统、安装于车载控制平台中的数据处理系统和数据显示系统；

所述数据采集系统包括编码结构光图像采集单元和惯性测量装置；

所述减振构架通过顶部的固定装置与车厢底部连接，悬挂在转向架的构架的中央悬挂与轴箱悬挂之间的位置；

所述编码结构光图像采集单元正对左右轮轨接触区域且成包围结构；

所述编码结构光图像采集单元将其捕获的高清图像传输至数据处理系统，所述惯性测量装置将其测量得到的里程数据、速度数据和加速度数据传输至数据处理系统；所述数据处理系统根据高清图像、里程数据、速度数据和加速度数据，通过三维几何重构、表征参数识别和数据交互获得轮轨接触几何参数，进而获得包含轮轨接触关系和轮轨接触几何参数的轮轨关系谱；所述数据显示系统通过人机交互界面实时显示高清图像、里程数据、速度数据、加速度数据和轮轨关系谱，并实现报警预警和即时通讯。

2.根据权利要求1所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述编码结构光图像采集单元包括编码结构光投影仪和与之匹配的高清高速摄像机，所述编码结构光投影仪对车轮、钢轨以及轮轨接触区域投射编码结构光栅条纹面，所述高清高速摄像机对所述编码结构光栅条纹面进行捕捉拍摄，捕获高清图像。

3.根据权利要求2所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述编码结构光投影仪分布于左右轮轨接触检测区域前后，与车轮圆心和轮轨接触点所连成的半径线段成30度夹角的另两个左右对称的半径线段所对应的车轮踏面处为投射范围上限，在钢轨廓面上的垂向投影线为投影下限，上限与下限之间为编码结构光栅条纹面覆盖区域。

4.根据权利要求3所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述高清高速摄像机分布于左右轮轨接触检测区域前后，且左右对称分布，其中一侧轮轨接触检测区域前侧两台摄像机分布于编码结构光投影仪两侧，且两台摄像机的拍摄范围覆盖了投影的全部范围，两台摄像机的拍摄范围在钢轨廓面和车轮踏面上有重合区域。

5.根据权利要求2所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，惯性测量装置安装于减振构架中部，所述惯性测量装置包括测量水平方向的加速度计、测量车体摇头和滚动角速率的陀螺仪、确定列车所在里程的定位装置和轨距传感器，所述加速度计安装于减振构架中部两侧，所述轨距传感器安装于减振构架横向中心线位置。

6.根据权利要求1所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述减振构架骑行于轮对之上，所述减振构架下侧为两个平行于轮轴且分布于车轮前后的条状横梁，横梁两端各设有两根立柱用于连接减振构架上方的条状纵梁，纵梁两端各设有一个用于与车厢底部连接的四爪形固定装置。

7.根据权利要求6所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述减振构架横梁两端上表面两立柱之间设有照明系统横梁中部上表面设有一台高清高速摄像机。

8.根据权利要求1所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述数据处理系统包括高速网络交换设备、高速存储阵列、高性能图形工作站、GPGPU图形加速处理单元和中央控制器，中央控制器触发启动编码结构光图像采集单元和惯性测量装置进行协调同步工作，高速网络交换设备进行多通道海量数据的快速同步传输，高速存储阵列进行海量数据的同步存储和高效访问，高性能图形工作站和GPGPU图形加速处理单元对图像进行去噪增强处理和三维结构重建，将获得的轮轨关系谱输出并再次存储。

9.根据权利要求5所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，所述轨距传感器测量得到单边轨距测量值和高低位移测量值。

10.根据权利要求4所述的高速铁路轮轨动态接触状态的测定系统，其特征在于，由于轮轨接触区域属于遮挡区域，高清高速摄像机无法进行捕捉拍摄，所以数据处理系统需对轮轨接触区域周围分布的高清高速摄像机捕获的高清图像进行拼接还原和三维重构，获得轮轨接触斑。