一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法与流程

1.本发明涉及一种地铁轨道用测量系统和方法。


背景技术：

2.我国地铁建设正处在建设和运营的高峰时段，车辆运行的安全问题越来越受到人们的重视，同时对列车维护检修自动化要求也越来越高，为了列车正常安全的运行，需要提高列车的检修效率和质量。随着城市公共交通运输需求的不断增大，近几年轨道交通作为主要的交通运输方式也正以飞快的速度向前发展。在世界上许多人口密集的大城市，包括中国的北京、上海、广州等一线城市，城市轨道交通在人们出行方式中都扮演着重要角色。但是，在城市轨道交通给人们带来便利的同时也影响了车辆、轨道系统的健康状态，例如：早高峰和晚高峰时段长期的过载运行会损坏地铁车辆的主要运行部件，哈尔滨、长春等高寒地区环境温度变化较大，轨道会因温差而改变原来位置，恶化运营轨道的不平顺状态。随着城轨列车的飞速发展，对钢轨的可靠性运行提出了更高的要求，因此对地铁轨道几何形位参数的智能检测具有重大意义。
3.目前国内外轨道几何的检测设备主要是对钢轨内部进行检测，由于地铁轨道具有复杂的道岔，在道岔附近因有护轨和尖轨等轨内设备的存在会影响测量，同时列车车轮与钢轨内侧长时间摩擦会导致钢轨内侧肥边、掉块等缺陷而影响轨道几何形位参数的检测，测量数据出现巨大偏差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有设备只能对钢轨内部检测进而测量数据出现巨大偏差的问题，提供了一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法。
5.本发明提供一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，包括：
6.里程定位同步模块，用于对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，生成第一触发信号，并发送至工控机；以及在工程车驶离检测区域时，生成第二触发信号，并发送至工控机；
7.工控机，用于在接收第一触发信号后，生成投光开启信号和图像采集开启信号分别发送至3d光源模块和3d图像采集模块；以及在接收第二触发信号后，生成投光结束信号和图像采集结束信号分别发送至3d光源模块和3d图像采集模块；
8.3d光源模块，用于在接收到投光开启信号后，开始投射光源；以及在接收到投光结束信号后，结束投射光源；
9.3d图像采集模块，用于在接收到图像采集开启信号后，连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，并将钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息发送通过工控机发送至数据采集与分析模块；以及在接收到图像采集结束信号后，停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；
10.数据采集与分析模块，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
11.其中，里程定位同步模块包括射频标签阅读器、轴头光电编码器和定位控制模块；
12.射频标签阅读器，用于在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息，并发送至定位控制模块；
13.轴头光电编码器，用于在工程车行驶过程中测量工程车位移量，并发送至定位控制模块；
14.定位控制模块，用于接收里程信息和工程车位移量，并通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
15.其中，数据采集与分析模块包括间距计算模块；
16.间距计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
17.其中，数据采集与分析模块包括轨底坡计算模块；
18.轨底坡计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
19.其中，还包括比较报警模块；
20.数据采集与分析模块，用于将轨距值和轨底坡值通过工控机发送至比较告警模块；
21.比较报警模块，用于将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
22.本发明还提供一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，具体步骤如下：
23.步骤一、对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，开始投射光源并连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；在工程车驶离检测区域时，结束投射光源并停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；
24.步骤二、根据钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
25.其中，步骤一中，对工程车进行定位具体方法如下：
26.步骤一、在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息；
27.步骤二、在工程车行驶过程中测量工程车位移量；
28.步骤三、通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
29.其中，步骤二中，计算得到轨距值的具体方法如下：
30.根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
31.其中，步骤二中，计算得到轨底坡值的具体方法如下：：
32.根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
33.其中，还包括：
34.步骤三、将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
35.本发明的有益效果是：
36.1、本发明的3d图像采集模块采集到钢轨的空间位置3d信息。
37.2、检测地铁钢轨两侧的钢轨断面，应用轨内的数据进行计算钢轨的轨距和轨底坡；当钢轨内部被设备遮挡或钢轨内部严重磨耗时，测量数据出现巨大偏差，应用轨外的钢轨断面数据对轨距和轨底坡进一步修正。
38.3、通过车载轴头光电编码器对对工程车行驶的隧道纵向里程初步定位，然后通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取车辆的位置信息，对隧道纵向里程进行动态修正，减少和消除编码器累计误差，能够实现隧道纵向里程厘米级定位。将里程定位模块同步获取的数据与数据采集与分析模块获取的数据进行结合，建立了精准的融合定位的数字模型，解决了动态检测中历史病害数据精准匹配问题，使其数据具有可追溯性。
39.4、该系统省去繁琐的标定过程，可准确、快速的检测出钢轨的轨距、轨底坡和钢轨断面，自动记录对应里程的钢轨几何参数偏差值。
附图说明
40.图1为本发明的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统的结构示意图；
41.图2为本发明的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统中3d光源模块、3d图像采集模块与钢轨的配合结构示意图；
42.图3为本发明的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统中3d光源模块、3d图像采集模块与在钢轨断面所在平面的结构示意图；
43.图4为本发明的一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法中测量轨距值的原理示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
46.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
47.具体实施方式一
48.本实施方式的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，包括：
49.里程定位同步模块1，用于对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，生成第一触发信号，并发送至工控机2；以及在工程车驶离检测区域时，生成第二触发信号，并
发送至工控机2；
50.工控机2，用于在接收第一触发信号后，生成投光开启信号和图像采集开启信号分别发送至3d光源模块3和3d图像采集模块；以及在接收第二触发信号后，生成投光结束信号和图像采集结束信号分别发送至3d光源模块3和3d图像采集模块；
51.3d光源模块3，用于在接收到投光开启信号后，开始投射光源；以及在接收到投光结束信号后，结束投射光源；
52.3d图像采集模块4，用于在接收到图像采集开启信号后，连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，并将钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息发送通过工控机2发送至数据采集与分析模块5；以及在接收到图像采集结束信号后，停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；
53.数据采集与分析模块5，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
54.具体实施方式二
55.本实施方式二是对实施方式一的进一步说明，本实施方式二中，里程定位同步模块1包括射频标签阅读器、轴头光电编码器和定位控制模块；
56.射频标签阅读器，用于在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息，并发送至定位控制模块；
57.轴头光电编码器，用于在工程车行驶过程中测量工程车位移量，并发送至定位控制模块；
58.定位控制模块，用于接收里程信息和工程车位移量，并通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
59.本实施方式二的其他技术方案与具体实施方式一相同。
60.具体实施方式三
61.本实施方式三是对实施方式二的进一步说明，本实施方式三中，数据采集与分析模块5包括间距计算模块；
62.间距计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
63.本实施方式三的其他技术方案与具体实施方式二相同。
64.具体实施方式四
65.本实施方式四是对实施方式二的进一步说明，本实施方式四中，数据采集与分析模块5包括轨底坡计算模块；
66.轨底坡计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
67.本实施方式四的其他技术方案与具体实施方式二相同。
68.具体实施方式五
69.本实施方式五是对实施方式一～四其中一个实施方式的进一步说明，本实施方式五中，还包括比较报警模块；
70.数据采集与分析模块5，用于将轨距值和轨底坡值通过工控机2发送至比较告警模块；
71.比较报警模块，用于将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
72.本实施方式五的其他技术方案与实施方式一～四其中一个实施方式相同。
73.具体实施方式三
74.本实施方式六的一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，具体步骤如下：
75.步骤一、对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，开始投射光源并连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；在工程车驶离检测区域时，结束投射光源并停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；
76.步骤二、根据钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。
77.具体实施方式七
78.本实施方式七是对实施方式六的进一步说明，本实施方式七的步骤一中，对工程车进行定位具体方法如下：
79.步骤一、在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息；
80.步骤二、在工程车行驶过程中测量工程车位移量；
81.步骤三、通过两个相邻的里程信息对两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。
82.本实施方式七的其他技术方案与具体实施方式六相同。
83.具体实施方式八
84.本实施方式八是对实施方式七的进一步说明，本实施方式八的步骤二中，计算得到轨距值的具体方法如下：
85.根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。
86.本实施方式八的其他技术方案与具体实施方式七相同。
87.具体实施方式九
88.本实施方式九是对实施方式七的进一步说明，本实施方式九的步骤二中，计算得到轨底坡值的具体方法如下：：
89.根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。
90.本实施方式九的其他技术方案与具体实施方式七相同。
91.具体实施方式十
92.本实施方式十是对实施方式六～九其中一个实施方式的的进一步说明，本实施方式九中，还包括：
93.步骤三、将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
94.本实施方式十的其他技术方案与实施方式六～九其中一个实施方式相同。
95.实施例
96.提供了一种基于3d结构光相机的地铁轨道几何形位参数动态检测系统。
97.本发明公开了一种基于3d结构光相机的地铁轨道几何形位参数动态检测系统，涉及钢轨动态检测技术领域。该系统包括：工控机、3d光源模块、3d图像采集模块、数据采集与分析模块、里程定位同步模块、供电控制模块。通过工控机采集里程定位同步模块的触发信号，同时控制分布在钢轨两侧的3d光源模块、3d图像采集模块进行钢轨空间位置信息采集，通过钢轨空间位置的信息获取钢轨断面图像，应用轨内的数据根据3d相机在转向架架构上的空间安装位置定位钢轨的轨距和轨底坡。当钢轨内部被设备遮挡或钢轨内部严重磨耗时，测量数据出现巨大偏差，应用轨外的钢轨断面数据对轨距和轨底坡进一步修正。
98.3d光源模块，可为线性结构光源，用于接收到工控机采集到里程定位同步模块的触发信号，开始投射光源，再次接收到工控机发出的关闭信号，停止投光；
99.3d图像采集模块，用于在接收到拍摄命令后，采集钢轨3d图像，且对于同一钢轨采集连续多张钢轨3d图像；并将钢轨图像发送至工控机；
100.数据采集与分析模块，与工控机、3d图像采集模块、里程定位同步模块，能够实时获取里程定位同步模块发出的信息，与工控机实时通信，对3d图像采集模块采集到的数据采集分析，并对数据进行存储管理。工控机通过数据采集与分析模块通过tcp网络与相机通信，发送相机曝光参数、采集频率等采集参数。工控机通过i/o板卡控制3d光源的开光与关光。
101.里程定位同步模块，由射频标签阅读器、轴头光电编码器、控制电路等组成；通过车载轴头光电编码器对对工程车行驶的隧道纵向里程初步定位，然后通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取车辆的位置信息，对隧道纵向里程进行动态修正，减少和消除编码器累计误差，能够实现隧道纵向里程厘米级定位；将里程定位模块同步获取的数据与数据采集与分析模块获取的数据进行结合，建立了精准的融合定位的数字模型，解决了动态检测中历史病害数据精准匹配问题，使其数据具有可追溯性。
102.供电控制模块，安装在车内机柜内，可远程控制工控机、3d光源模块、3d图像采集模块、数据采集与分析模块、里程定位同步模块的供电和大量数据传输。集成了工业级电源、智能pdu、控制电路，工业级网络交换器等设备。
103.具体地，隧道内里程标为分段均匀的公里标加百米标，列控地面系统应答器只有在地铁车站的进站和出站才有，本发明通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取车辆的的初步精准里程信息，车载轴头光电编码器对车辆行驶在里程标之间的里程信息进行精准定位。同时，通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取的车辆位置信息，对车载轴头光电编码器进行动态修正，减少和消除编码器的累计误差，实现隧道纵向里程厘米级定位。
104.车辆进入隧道未读取到里程标或地铁列控地面系统应答器时，使用车载轴头光电编码器读取的里程信息对车辆进行里程定位。
105.车辆继续行驶，读取到第一次读取到里程标或地铁列控地面系统应答器信息，将编码器读取的里程信息与里程标或地铁列控地面系统应答器信息相结合形成车辆里程信息，在里程标或地铁列控地面系统应答器区间内则通过编码器定位。
106.再次读取到里程标或地铁列控地面系统应答器信息，以读取里程标或地铁列控地面系统应答器之间里程信息对编码器读取到的里程信息进行校准，减少和消除编码器累计误差，依次每个区间读取到里程标或地铁列控地面系统应答器信息对编码器读取到的里程信息进行校准，从而实现对地铁隧道纵向里程精准定位。
107.本发明的基于上述的一种基于3d结构光相机的地铁轨道几何形位参数动态检测系统，具体步骤如下：
108.步骤一、当列车驶入检测区域时，第一次接收到里程定位同步模块的触发信号，工控机采集到触发信号后，发送到3d光源模块、3d图像采集模块。
109.步骤二、3d光源模块接收工控机发送的第一次触发信号时，开始投光。
110.步骤三、3d图像采集模块在接收到工控机发出的第一次触发信号，分别开始连续采集钢轨两侧3d图像信息。
111.步骤四、当列车继续行驶，驶离检测区域时，里程定位同步模块再次发送触发信息，将其传送至工控机。
112.步骤五、工控机第二次采集到触发模块的触发信号，发送到3d光源模块和3d图像采集模块；
113.步骤六，3d光源模块和3d图像采集模块接收到第二次触发信号，3d光源模块结束投光，3d图像采集模块图像采集结束采集钢轨两侧的3d图像信息，并将采集到的钢轨两侧的数据发送到工控机。
114.本发明的有益效果是：
115.本发明通过安装在轨道上侧3d光源模块和3d图像信息采集获取钢轨的图像信息。3d图像采集模块采集到钢轨空间位置3d图像信息，采集两条钢轨的轮廓曲线图像数据，经过图像分析、匹配和立体视觉获得钢轨底部两侧坐标，通过空间距离公式求出轨底坡数据；与先保存在数据库内的轨底坡数据进行比较，计算出轨底坡差值。通过空间距离公式求出轨距点之间的距离，即为轨距值；与先保存在数据库内的标准轨距数据进行比较，计算出轨道间距，对异常信息进行报警。该系统省去繁琐的标定过程，可准确、快速的动态检测出钢轨几何形位参数，自动记录地铁每一区间内的钢轨几何形位参数偏差值，为分析钢轨几何形位参数偏差的应用规律，地铁钢轨线路的状态提供有力数据支撑，避免因钢轨偏移造成列车脱轨事故的发生，具体效果如下：
116.1、该系统3d图像采集模块采集到钢轨的空间位置3d信息。
117.2、检测地铁钢轨两侧的钢轨断面，应用轨内的数据进行计算钢轨的轨距和轨底坡；当钢轨内部被设备遮挡或钢轨内部严重磨耗时，测量数据出现巨大偏差，应用轨外的钢轨断面数据对轨距和轨底坡进一步修正。
118.3、通过车载轴头光电编码器对对工程车行驶的隧道纵向里程初步定位，然后通过识别隧道内的里程标和读取地铁列控地面系统应答器获取车辆的位置信息，对隧道纵向里程进行动态修正，减少和消除编码器累计误差，能够实现隧道纵向里程厘米级定位。将里程定位模块同步获取的数据与数据采集与分析模块获取的数据进行结合，建立了精准的融合定位的数字模型，解决了动态检测中历史病害数据精准匹配问题，使其数据具有可追溯性；
119.4、该系统省去繁琐的标定过程，可准确、快速的检测出钢轨的轨距、轨底坡和钢轨断面，自动记录对应里程的钢轨几何参数偏差值。
120.5、当数据不断丰富，数据采集与分析模块还可以根据线路不同位置钢轨的断面信息对于特定位置的钢轨断面智能预测，并且随时间推移不断的修正预测结果，给予运用人员形成一个重要的预警机制，以提高生产的安全性。
121.如图2所示，3d光源模块的激光垂直照射在钢轨纵面，3d图像采集模块安装在3d光源模块下方，两者安装在轨道上方转向架架构上；保证列车运行时，3d光源发出的光垂直照射在钢轨纵面。
122.如图3所示，钢轨两侧对称分布3d光源模块和3d图像采集模块，与工控机电连接控制3d光源模块和3d图像采集模块的开机和采集图像。
123.在工程车的架构上安装3d光源模块和3d图像采集模块，在工程车巡检作业时采集两条钢轨的3d信息，经过数据采集和分析模块处理可获得轨距值和轨底坡值。
124.在工程车巡检作业时采集两条钢轨的轮廓3d图像数据，经过图像分析、匹配和立体视觉获得钢轨顶部以下16mm处的坐标，通过空间距离公式求出轨距点之间的距离，即为轨距值；与先保存在数据库内的标准轨距数据进行比较，计算出轨道间距，对异常信息进行报警。
125.系统经过图像分析、匹配和立体视觉获得钢轨底部两侧坐标，通过空间距离公式求出轨底坡数据；与先保存在数据库内的轨底坡数据进行比较，计算出轨底坡差值，对异常信息进行报警。
126.如图4所示，3d光源模块l1用于作为3d图像采集模块c1的补偿光源，3d光源模块l2用于作为3d图像采集模块c2的补偿光源，3d光源模块l3用于作为3d图像采集模块c3的补偿光源，3d光源模块l4用于作为3d图像采集模块c4的补偿光源。
127.工控机具体的拟合算法是将3d结构光测量法与空间坐标变换法相结合；结构光测量法是将光线投射到被钢轨上，3d图像采集模块解调出被测物的三维信息；坐标变换法是指将世界坐标系、相机坐标系、图像平面坐标系转换成工控机内部数字图像所用的坐标系，通过坐标变换，将所有坐标系下的数据变换到工控机坐标系中，经过数据采集和分析模块处理可获得轨距值和轨底坡值。
128.在本发明中，将3d图像采集模块c2获取的3d光源模块l2和3d图像采集模块c3获取的3d光源模块l3照射在钢轨上形成的钢轨断面图像转换为空间内实际坐标值计算轨内的数据进行计算钢轨的轨距和轨底坡，将3d图像采集模块c1获取的3d光源模块l1和3d图像采集模块c4获取的3d光源模块l4照射在钢轨上形成的钢轨断面图像转换为空间内实际坐标值，对测量数据出现巨大偏差而进一步修正，通过以下步骤实现的：
129.步骤一、对获取的钢轨断面图像，获取钢轨轨面以下16mm处的空间坐标值和钢轨底部的空间坐标值；
130.步骤二、通过轨内3d图像采集模块c2和3d图像采集模块c3获取的轨面以下16mm处的空间坐标值，以此两测量点的水平距离计算钢轨轨距值。
131.步骤三、通过轨内3d图像采集模块c2和3d图像采集模块c3获取的钢轨底部的空间坐标值，以此测量点与上述轨面以下16mm处的空间坐标值计算钢轨轨底坡值。
132.步骤四、轨外3d图像采集模块c1和3d图像采集模块c4获取的轮廓图像重复步骤二、三，根据步骤二计算得到的轨距值减去两钢轨的厚度即为轨外相机组计算轨距值。
133.步骤五、对上述轨内与轨外数据分析，当轨道内计算的轨距值、轨底坡数据与标准
数据偏差较大或无数据时，则通过轨外数据进行修正，保证地铁轨道几何形位参数动态检测数据连续。
134.步骤六、输出检测钢轨轨距值，轨底坡值。
135.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他实施例中。

技术特征：
1.一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，包括：里程定位同步模块(1)，用于对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，生成第一触发信号，并发送至工控机(2)；以及在工程车驶离检测区域时，生成第二触发信号，并发送至工控机(2)；工控机(2)，用于在接收第一触发信号后，生成投光开启信号和图像采集开启信号分别发送至3d光源模块(3)和3d图像采集模块；以及在接收第二触发信号后，生成投光结束信号和图像采集结束信号分别发送至3d光源模块(3)和3d图像采集模块；3d光源模块(3)，用于在接收到投光开启信号后，开始投射光源；以及在接收到投光结束信号后，结束投射光源；3d图像采集模块(4)，用于在接收到图像采集开启信号后，连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，并将钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息发送通过所述工控机(2)发送至数据采集与分析模块(5)；以及在接收到图像采集结束信号后，停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；数据采集与分析模块(5)，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。2.根据权利要求1所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，里程定位同步模块(1)包括射频标签阅读器、轴头光电编码器和定位控制模块；射频标签阅读器，用于在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息，并发送至定位控制模块；轴头光电编码器，用于在工程车行驶过程中测量工程车位移量，并发送至定位控制模块；定位控制模块，用于接收里程信息和工程车位移量，并通过两个相邻的里程信息对所述两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。3.根据权利要求2所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，数据采集与分析模块(5)包括间距计算模块；间距计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；所述两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。4.根据权利要求2所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，数据采集与分析模块(5)包括轨底坡计算模块；轨底坡计算模块，用于根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。5.根据权利要求1～4其中一项所述的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统，其特征在于，还包括比较报警模块；数据采集与分析模块(5)，用于将轨距值和轨底坡值通过工控机(2)发送至比较告警模块；比较报警模块，用于将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。
6.一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、对工程车进行定位，并在工程车行驶到检测区域时，开始投射光源并连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；在工程车驶离检测区域时，结束投射光源并停止采集钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息；步骤二、根据钢轨轨内侧和轨外侧的3d图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。7.根据权利要求6所述一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，步骤一中，对工程车进行定位具体方法如下：步骤一、在工程车行驶过程中感应多个里程标生成多个里程信息；步骤二、在工程车行驶过程中测量工程车位移量；步骤三、通过两个相邻的里程信息对所述两个相邻的里程标之间的工程车位移量进行校准，得到工程车的定位信息。8.根据权利要求7所述一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，步骤二中，计算得到轨距值的具体方法如下：根据空间坐标值，获取钢轨轨面以下16mm处两个测量点的空间坐标值，并根据两个测量点的空间坐标值计算两个测量点的水平距离得到轨距值；所述两个测量点分别位于两个钢轨的内侧。9.根据权利要求7所述一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，步骤二中，计算得到轨底坡值的具体方法如下：：根据空间坐标值，获取钢轨底部两侧的空间坐标值，并根据钢轨底部两侧的空间坐标值计算得到轨底坡值。10.根据权利要求6～9其中一项所述一种地铁轨道几何形位参数动态检测方法，其特征在于，还包括：步骤三、将轨距值和轨底坡值分别与预存储的标准轨距值和标准轨底坡值进行比较得到轨距差值和轨底坡差值，并在轨距差值或轨底坡差值大于阈值时报警。

技术总结
本发明的一种地铁轨道几何形位参数动态检测系统及方法，涉及一种地铁轨道用测量系统和方法，目的是为了克服现有设备只能对钢轨内部检测进而测量数据出现巨大偏差的问题，其中系统，包括：里程定位同步模块，用于对工程车进行定位；工控机，用于生成投光开启信号和图像采集开启信号，以及生成投光结束信号和图像采集结束信号；3D光源模块，用于开始投射光源或结束投射光源；3D图像采集模块，用于连续采集钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息；数据采集与分析模块，用于接收钢轨轨内侧和轨外侧的3D图像信息，得到钢轨断面图像和钢轨断面图像对应的空间坐标值，并通过钢轨断面图像对应的空间坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。坐标值计算得到轨距值和轨底坡值。


技术研发人员：杨德凯 秦昌 马凌宇
受保护的技术使用者：哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2023/1/13