[发明专利]一种磁悬浮轨道三维场景快速重构系统、方法及应用

说明书

本发明涉及一种磁悬浮轨道三维场景快速重构系统、方法及应用，所述重构系统包括：移动载体平台，该移动载体平台横跨于磁悬浮轨道上；传感器模块，用于采集磁悬浮轨道点云数据；导航模块，用于获取移动载体平台移动的位置和姿态参数；GPS时钟，用于提供时间信息；路由器，用于实现数据通讯；工控机，分别连接路由器和导航模块，用于根据接收的数据进行磁悬浮轨道的三维场景重构；其中，所述传感器模块包括一套第一激光扫描仪和两套第二激光扫描仪，所述第一激光扫描仪用于采集磁悬浮轨道上方点云数据，所述第二激光扫描仪用于采集磁悬浮轨道两侧及定子线圈点云数据。与现有技术相比，本发明具有重构准确、提高监测质量等优点。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轨道监测技术领域，尤其是涉及一种磁悬浮轨道三维场景快速重构系统、方法及应用。

背景技术

高速磁悬浮列车是一种利用电磁力实现车辆悬浮、导向，直线电机实现牵引驱动的新型地面交通工具，其轨道由预应力混凝土梁、连接件、功能件以及具有齿槽结构分段拼接的长定子组成，列车环抱滑行面、导向面、定子面“飞行”。但随着轨道的长期运营，磁悬浮轨道周边环境越来越复杂，比如地下井道开挖、周边建筑管道等设施修建等，导致土壤沉降，以及轨道线路外侧一些树木、漂浮物等容易侵入列车运行的安全限界范围，障碍物落入磁悬浮轨道面阻碍车体前进，具有碰撞危险，以及螺丝松动、车体内外力等轨道自身因素等，对列车的安全运行都具有一定的威胁。因此，需要定期对磁悬浮线路进行安全监测。

目前对磁悬浮的监控，主要针对磁悬浮列车的悬浮控制系统监控和故障诊断，对轨道结构运行环境的三维全景重构研究较少，主要集中在轨道的不平顺性检测、轨距、安全限界检测等。(1)对磁浮列车悬浮控制系统的监控，上海磁浮交通发展有限公司设计了一种常导电磁悬浮式轨道巡检车，车体搭载悬浮间隙传感器、电流传感器、加速度传感器和测速定位传感器等，从悬浮节点获取间隙、电压电流、垂向加速度、速度等信息，并将数据传输至诊断系统进行故障诊断，以及时调整悬浮车辆与轨道的运行状态，且技术较为成熟；但车辆整体结构复杂、设备可移植性差、造价较高等。(2)对磁浮轨道轨距、不平顺性的检测，可采用全站仪进行静态采集，以地面和轨道平台为基准，可得到可靠的检测结果，但只能在夜间或其他无列车运营时段进行，且检测效率较低。(3)对轨道不平顺性的检测，目前主要借助在悬浮架上连接刚性结构平台，搭建加速度传感器和间隙传感器，通过加速度传感器的测量值在运动的列车电磁铁上建立一个惯性参考基准线，间隙传感器测量电磁铁与轨道之间的间隙值，根据惯性基准法，进行加速度积分、间隙去噪等，得到轨道轮廓线在惯性坐标系内的相对位置，即轨道的不平顺值。该方法简单、高效，但无法对轨道的整体状态进行诊断，且无法直接发现故障发生的原因。(4)在磁浮交通限界检测方面，目前尚无成熟的限界设计计算体系，依据《地铁限界标准》，给出了磁浮列车在直线或曲线段的车辆限界、设备限界、建筑限界参数，但暂无实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁悬浮轨道三维场景快速重构系统、方法及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁悬浮轨道三维场景快速重构系统，包括：

移动载体平台，该移动载体平台横跨于磁悬浮轨道上；

传感器模块，用于采集磁悬浮轨道点云数据；

导航模块，用于获取移动载体平台移动的位置和姿态参数；

GPS时钟，用于提供时间信息；

路由器，分别连接传感器模块和GPS时钟，用于实现数据通讯；

工控机，分别连接路由器和导航模块，用于根据接收的数据进行磁悬浮轨道的三维场景重构；