[发明专利]基于图像处理的轨道不平整度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种轨道不平整度测量装置及方法，该装置包括不透明平板、激光器及其水平射线参考点、小车及其姿态传感器、半透明平板、摄像头、悬挂支架、连接部件、轻杆及其姿态传感器、水平测距传感器、垂直测距传感器、待测直线轨道。激光器固定在不透明平板处发射水平激光，半透明平板和摄像头固定在小车上并接收和检测该激光，记录半透明平板上当前激光点与轻杆悬挂点的距离；小车姿态传感器测量小车的俯仰角𝛼_X、翻滚角𝛽_X。据此，可得到轨道X处相对于轨道起始处的高度差∆H_X，本发明有效减少了器件数量并降低了成本，能快速、准确地测量出轨道相对于参考水平面的不平整情况，避免了大型轨道检测列车成本高、传统人工测量误差大等不足。

技术领域

本发明创造涉及图像处理领域，尤其涉及基于图像处理的轨道不平整度的测量装置和测量方法。

背景技术

长期以来，铁路运输作为国民经济建设的命脉，承担着全国近70％的货运量和60％的客运量。进入21世纪，随着我国铁路运输向着高速化、重载化的方向发展，铁路桥上的车流密度不断增大，通过铁路桥的列车的轴重和运行速度也不断增加。以南京长江大桥铁路桥为例，1999年全年铁路桥的通过量达到4.5万列，平均每日通过约120列；截止2017年，平均每日通过量就已经达到了300余列，其中动车组36列。在我国京沪线、京九线、京广线等既有普速铁路线上，跨越长江、黄河的桥梁大都采用钢桁梁明桥面体系，如武汉长江大桥、南京长江大桥、九江长江大桥、芜湖长江大桥、济南黄河大桥等。现阶段，因木质桥枕具有重量轻、铺设简单、易于更换等优点，国内大多数钢桁梁明桥面均采用木枕铺设。然而由于木枕耐候性差、硬度低等自身缺陷，在使用过程中，随着桥上行车密度的不断增大，频繁的列车荷载作用更容易导致桥面轨道状态发生改变，从而影响桥枕的耐久性使用，加之天气、温度、湿度等环境的影响，使桥枕劣化速度加快，失效率增加。桥枕通裂、钉孔周围腐朽、桥枕内部腐朽等问题的出现，造成桥枕承载力下降，反过来又降低了明桥面轨道的质量。两者耦合效应的不断放大不仅会影响列车的平稳性和乘客的舒适性，更有甚者会导致“蛇形失稳”、“爬轨”、“脱轨”等重大事故的发生。

为了适应我国铁路的快速发展，使明桥面轨道长期保持良好的状态，满足列车安全平稳运行的条件，需要实现明桥面桥枕高度的快速测定、评估，加强明桥面桥枕的检查和更换力度。目前国内明桥面桥枕高度测量中仍采用人工观测的方法，其采用传统的人工拉尺的测量方式测量桥枕形变，不但耗时费力，而且容易受到天气的影响。轨道专用大型检轨车精度高，但是使用费用较高，影响铁路运输，不利于在我国铁路工段的推广使用。因此，有必要对轨道相对于参考水平面起伏情况的测量方法进一步研究，进而应用于大跨度钢桁梁明桥面的日常检测中，不但能够提高检测的效率，而且还可以有助于降低工人的劳动强度。

发明内容

本发明提供一种基于图像处理的轨道不平整度测量装置和测量方法，实现轨道相对于参考水平面起伏的快速、准确的测量，进而应用于大跨度钢桁梁明桥面的日常检测中，提高检测效率的同时降低工人的劳动强度。

本发明采用如下技术方案：

本发明创造所述的基于图像处理的轨道不平整度测量装置，包括不透明平板、激光器及其水平射线参考点、小车及其姿态传感器、半透明平板、摄像头、悬挂支架、十字轴万向节、轻杆及其姿态传感器、水平测距传感器、垂直测距传感器、待测直线轨道。