[发明专利]铁路列车限界测量基准面获取方法

说明书

技术领域

本发明属于精密测量方法，特别涉及一种基于视觉传感器利用标靶传递的方法，实现在无法直接观测铁轨面的情况下对铁轨中心垂面的测量方法。

背景技术

近年来，国内铁路多次提速，特别是高速动车组的运行，列车的行驶速度越来越快，这也对铁路的安全提出了更高的要求。当列车特别是货运列车超过正常行驶的空间限制时，即称为超限，此时有可能造成严重的安全事故。因此，对铁路货运列车等在轨物体超限的测量是极其重要的。而在限界检测当中，为了确认货物两侧是否超限，必须以铁轨中心垂面为基准对货物的三维尺寸进行检测。

传统的轨距中心与站台侧面之间距离的测量主要采用以机械工具为主的人工测量方式，测量器具体型笨重，使用复杂，测量效率低，劳动强度大，维护困难。随着具有非接触、操作简单、效率高、精度高等优点的计算机视觉测量技术的出现，基于光传感器的测量方法逐步在工业、交通等精密测量现场得到了应用。但是当前的计算机视觉测量方法在确定轨道中心面时，要求必须能够同时观测到两侧的铁轨，在轨道上有遮挡物（如列车等）时不能进a行检测。因此如何在轨道被遮挡的情况下进行轨面中垂面的测量成为铁道交通部门亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明目的是：本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于标靶传递的原理实现在无法直接观测铁轨面的情况下对铁轨中心垂面的测量方法。

本发明的技术方案是：铁路货运列车限界测量基准面获取方法，采用基于标靶传递的铁轨中心垂面检测装置进行测量，所述检测装置包括可旋转标靶（1、2、3）、垂直支撑梁（4）、支撑杆（5）、固定夹具（6、14、16、17）、刚性横梁（10、15）、刚性连接横梁（7、13、18、19）、水平支撑梁（8）、转轴（9、11、12）、弹簧（20、21、22、23）、滑槽（24、25），其中垂直支撑梁上固定的可旋转标靶（1、2、3）为三片可以绕转轴旋转的正方形薄片，其转轴位于正方形薄片的中心轴线上，薄片表面贴有易于被计算机视觉识别的标志物，使得图像识别系统可得到标靶中心点的坐标；其中垂直支撑梁（4）与可旋转标靶转轴固定连接，且与标靶中心转轴保持平行关系；支撑杆（5）固定于垂直支撑梁与水平支撑梁之间且三者成三角形，确定垂直支撑梁（4）的空间位置，保证垂直支撑梁（4）与水平支撑梁（8）保持严格的垂直关系；其中四个固定夹具（6、14、16、17）通过底部半球形结构卡在二条铁轨上，使得整套底部半球形结构固定于铁轨上；固定夹具的水平部分下表面与水平支撑梁（8）下表面平齐，紧贴铁轨上表面，确定铁轨平面；刚性横梁（10）（15）为两根等长金属杆，分别连接在固定夹具（6、14、16、17）上，可绕转轴（11）自由旋转，转轴（11）为刚性横梁（10、15）的中心点，水平支撑梁固定在刚性横梁上，刚性连接横梁（7、13、18、19）为等长的四根金属杆，其两端分别连接在固定夹具（6、14、16、17）与水平支撑梁上的转轴（9、12）之间，四根弹簧设在刚性连接横梁的中部与水平支撑梁的端部，在弹簧（20、21、22、23）的作用下，驱动转轴（9、12）分别在滑槽（24、25）中滑行，从而调节固定夹具（6、14、16、17）之间的相对距离，保证固定夹具（6、14、16、17）能够紧密的固定在铁轨上。

测量原理和方法是，在铁轨上架设基于标靶传递的铁轨中心垂面检测装置，水平支撑梁（8）的下表面即为铁轨上表面同一平面；又由于垂直支撑梁（4）与水平支撑梁（8）保持严格垂直关系，且可旋转标靶（1、2、3）的中心转轴与垂直支撑梁（4）保持平行关系，因此三个可旋转标靶（1、2、3）的中心点构成的直线与铁轨上表面相垂直。

将两组测量装置分隔一段距离放置于铁轨上，则两组可旋转标靶（1、2、3）的中心点分别构成两条与铁轨上平面相垂直的直线，由于这两条直线同时与铁轨上平面相垂直，因此可以构成一个平面S1，且该平面与铁轨面相垂直。

转轴（11）为刚性横梁（10、15）的中心点，且刚性连接横梁（7、13、18、19）完全等长，转轴（11）将会位于两条铁轨的中心垂面上；将两组测量装置分隔一段距离放置于铁轨上，则两组装置的转轴（11）均位于铁轨中心垂面上，两者之间连接得到的直线L1为二铁轨之间的中心线。