[发明专利]尖轨爬行及密贴间隙测量设备标定装置及方法

说明书

本发明属于轨道交通安全领域，涉及一种尖轨爬行及密贴间隙测量设备标定装置及方法。在测量装置安装完成后，将标定装置通过磁吸方式安装在测量装置顶端，其动作引导端与尖轨部分的位移输出杆固连。尖轨移动时带动标定装置上的正交运动平台产生相同的平动，该平动通过运动平台上的光栅尺读出并作为标准位移输入量，且同时被测量装置中的动作引导杆转化为相应的角度与直线位移量。给定不同的输入量，通过标定模型构建关于标定参数的方程组，求解得到需要的标定参数。本发明安装使用方便，所得理论参数作为后续测量过程必不可少的前提输入，为测量过程打好基础。

技术领域

本发明属于轨道交通安全领域，涉及一种尖轨爬行及密贴间隙测量设备标定装置及方法。

背景技术

在高速铁路运行中，道岔是构成铁路轨道的关键设备，具有数量多、构造复杂、养护维修投入大等特点，其中的道岔尖轨更是直接影响列车运行速度和安全。尖轨爬行和不密贴是道岔主要病害，尖轨爬行量指道岔尖轨相对于基本轨的纵向位移，尖轨密贴量是指转辙机与尖轨连接位置尖轨与基本轨之间的间隙。尖轨爬行和不密贴导致出现的事故如失稳、脱轨等，将造成重大的经济损失和人身安全灾难。因此，对尖轨爬行位移和密贴间隙实时监控进行研究具有非常大的意义。

尖轨纵向爬行和密贴间隙的测量，现有的测量装置主要是对爬行和密贴单独进行测量，发明专利号201710719956.0王鹏翔发明了一种基于图像识别的道岔尖轨爬行量监测方法，该方法中用到相机、标尺以及附加光源，在恶劣环境下维护困难。北京交通大学的史红梅在《高速铁路无缝钢轨纵向位移在线监测方法研究》中提出一种基于磁致伸缩位移传感器的钢轨纵向位移测量方法，可以实时测量钢轨纵向位移，但其易受磁场干扰，密封防护条件要求高。西门子密贴检查器和中国铁路通信信号集团公司JM1型密贴检查器是已商品化的密贴检查设备，但只能对尖轨密贴是否“到位”给出“通”与“不通”的“开关”信号，不能反映密贴时间隙的连续变化、变动幅度和频率。王洪涛在《基于光纤光栅技术进行尖轨密贴监测可行性研究》中提到使用搭载光纤光栅传感器的装置进行密贴间隙的连续测量，但受其传感器限制，该装置不适合进行动态测量，且受恶劣环境影响较大。

为了实现尖轨爬行和密贴间隙的一体化测量，发明专利号201910630367.4任同群等人设计了一种尖轨纵向爬行及密贴间隙的一体化实时测量装置，如今在其整体框架的基础上已经对其结构进行了较大的改进，以达到小型化和简易性的要求。该装置能够精确测量爬行和密贴间隙的前提是知道装置在初始安装状态下的理论杆长和偏角，在实际安装中，还需要考虑理论杆与实际杆的偏心量，因此亟需一种能够快速方便得到上述参数的标定方法。标定的基本思想是通过给定测量模型的标准输入来求解其他中间参数，如祝连庆在《变臂关节式坐标测量机的参数自标定方法研究》中提出一种基于逆运动学分析的自标定方法，根据到达同一标定点的多组可能位姿结合测量模型计算标定点的坐标值。

综上所述，为了实现尖轨纵向爬行及密贴间隙测量装置一体化实时测量，需要配合一套完整的标定方法与装置，该方法能够适用于测量现场，且同时得到多个初始安装状态参数。

发明内容

针对已有的尖轨纵向爬行及密贴间隙的一体化实时测量装置，本发明提出了一种标定装置及方法，将标定装置、测量装置和尖轨部分的位移输出杆连接完成后，根据制定的标定步骤和推导的标定模型完成标定任务。具体为：在测量装置安装完成后，将标定装置(主体为正交位移平台)通过磁吸方式安装在测量装置顶端，其动作引导端与尖轨部分的位移输出杆固连。尖轨移动时带动标定装置上的正交运动平台产生相同的平动，该平动通过运动平台上的光栅尺读出并作为标准位移输入量，且同时被测量装置中的动作引导杆转化为相应的角度与直线位移量。给定不同的输入量，通过标定模型构建关于标定参数的方程组，求解得到需要的标定参数。

本发明的技术方案如下：

一种尖轨爬行及密贴间隙测量设备标定装置，包括可产生正交运动的滑台5、上滑台底板2、下滑台底板3、两个光栅尺、位移输出杆固定板10和U形固定环14。