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基于手推车载式线路全断面检测系统研究
| 论文题名： | 基于手推车载式线路全断面检测系统研究 |
| 关键词： | 铁路线路;线路全断面;检测系统;信息采集 |
| 摘要： | 轨道车辆的安全运行要有稳定可靠的基础设施系统作为保障。线路全断面信息指道床断面、桥隧道轮廓以及接触网高度等，及时掌握全断面信息是保障轨道交通运行安全的基础。随着电气化线路增多以及运营里程不断攀升，传统的人工接触式测量已经不能满足轨道交通现场的实际需求。本文基于自主设计的手推式轨道检测小车研发了一套手推车载式线路全断面检测系统，以激光测距传感器为主要测量部件，采用激光测距法检测线路全断面信息，并应用于钢轨磨耗检测和铁路建筑限界侵限检测，为线路的维修养护提供依据。 论文介绍了手推车载式线路全断面检测系统的整体方案，检测装置安装在人工推行的轨道检测小车上，在行进过程中对线路全断面信息进行采集，并对采集数据进行坐标转换、数据存储和图形化显示。系统以激光测距传感器为主要测量部件，通过测量被测物体与传感器的空间位置关系，经过坐标系转换获得轨道基准坐标系下的线路全断面信息。为实现全断面信息与线路位置对应，系统加入了基于编码器的走行定位功能，将断面信息与检测小车的位置信息进行融合，形成线路全断面的数据模型，实现线路全断面的检测。在获取线路全断面信息后，论文主要研究了基于全断面信息的钢轨磨耗检测和铁路建筑限界侵限检测问题。 针对钢轨磨耗检测问题，论文提出了结合自适应平滑滤波和改进ICP算法的钢轨轮廓配准算法。首先通过坐标变换将多个激光三角传感器采集钢轨廓形数据转化到同一钢轨坐标系，然后采用自适应平滑滤波方法进行平滑处理通过改进的ICP算法将采集钢轨轮廓与标准钢轨轮廓进行配准，根据钢轨磨耗定义在对应的磨耗点位置计算钢轨磨耗，并根据磨耗大小对伤损情况进行判别。 针对铁路建筑限界侵限检测问题，论文提出把限界侵限检测问题转换为点与多边形位置关系的几何问题。利用激光扫描传感器对除车底外300°范围内的断面进行采集，将采集范围内的物体轮廓还原到轨道基准坐标系下。通过射线判别法判断采集轮廓点是否在限界多边形内部以判断是否存在侵限情况，如果存在侵限，计算侵限点距离多边形最近距离作为侵限值。 为验证系统的性能，将本论文设计的手推车载式线路全断面检测系统在实验室环境以及铁道科学研究院环形铁路综合试验基地进行了实验，实验结果表明该系统可以有效地采集线路全断面信息，对钢轨磨耗的检测精度可达±0.10mm，对隧道轮廓的检测精度在±4mm之内，能够对于侵限物体进行有效判断，满足现场使用需求。 |
| 作者： | 许明 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 史红梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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