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專利名稱：一種便攜式接觸網幾何參數檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路電氣化技術與設備技術領域，尤其是涉及一種便攜式接觸網幾何參數檢測系統。
背景技術：
目前接觸網導高、拉出值、側面限界等常規參數的測量采用人工定點的方式進行測量，普遍存在測量值不連續、測量效率低等缺點。

實用新型內容本實用新型的目的在于設計一種新型的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，解決上述問題。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:一種便攜式接觸網幾何參數檢測系統，包括檢測車、激光雷達傳感器、電腦和電源，所述激光雷達傳感器、所述電腦和所述電源均設置在所述檢測車上，所述激光雷達傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達傳感器上設有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向對準待檢測的接觸網。所述激光自動掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。所述激光自動掃描器的掃描頻率大于25次/秒。所述電腦為工業平板觸摸電腦。所述激光雷達傳感器和所述電腦之間通過TCP/IP形式通訊連接。所述電源為一個雙節高容量鋰電池串聯組和一個單節高容量鋰電池，分別為所述激光雷達傳感器和所述電腦供電。所述雙節高容量鋰電池串聯組和所述單節高容量鋰電池還分別為所述檢測車的后輪傳感器和前輪傳感器供電。所述雙節高容量鋰電池串聯組的供電電壓為24V，所述單節高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調電壓。所述電腦上設有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測車后輪上的脈沖探測器和前輪上的脈沖探測器電連接。本實用新型所謂的激光雷達傳感器可以為Sick激光雷達傳感器，即SICK-SensorIntelligence,德國兩克(SICK)智能傳感器。本實用新型應用于電氣化鐵路接觸網建設及運營維護。本實用新型采用基于光速飛行時間測距原理的高頻激光雷達作為數據采集單元，采用先進的線性回歸算法處理激光雷達返回的數據，能夠連續實時的對接觸網的幾何參數進行精確測量，能夠連續快速的測量接觸線拉出值、接觸線高度、接觸線坡度、支柱側面限界、支柱(桿號)、吊弦位置、相鄰吊弦高差、兩支接觸線水平距離、兩支接觸線垂直距離等參數，實現接觸線歷史數據疊加對比，并能導出和打印檢測數據報表。經現場測試，測量誤差小于±2_，為接觸網的動態品質分析提供更加直觀、可靠的基礎。4.1本實用新型的檢測原理如下:本實用新型主要由激光雷達構成，通過激光雷達技術提取接觸網結構特征，采用接觸網結構線性回歸算法，對接觸網的幾何參數進行實時分析計算。激光雷達技術是近幾年發展的一項新技術，激光掃描具有掃描速度快、精度高、信息豐富等特點，激光雷達系統為非接觸的光學測量系統，通過連續發射激光束的方式對被測物體或背景進行一維、二維及三維測量。系統結構如下見

圖1至圖44.2本實用新型的檢測模型:如圖4所示，前端掃描傳感器帶電后自動運行，隨著檢測系統的前進，在接觸網橫向斷面上持續進行高頻率掃描，掃描到物體后進行分析處理，自動輸出極坐標長度和角度。如圖5和6所示，設激光雷達掃描測量到的接觸線極坐標長度變量為X，則:H = H0+h = H0+xcos αζ = xsin α式中:H-接觸線高度h-接觸線至激光發射點所在水平面的距離Z-拉出值H0-激光雷達掃描點距軌面高度α -激光雷達中心軸線同掃描激光束的夾角以上為檢測系統在直線段和曲線段的檢測原理。在錨段關節和線岔處(如圖7 圖9所示)對兩支接觸線同時進行上述模型計算，也可計算出兩支接觸線在水平和垂直面內的相位關系。同時本系統還可準確檢測出交叉線岔的岔心和接觸點，以及無交叉線岔的始觸區和錨段關節的過渡點，滿足鐵運〔2011〕10號“關于發布《高速鐵路接觸網運行檢修暫行規程》的通知”中關于錨段關節和線岔的重要檢修參數的要求。4.3本實用新型的運行條件在-30°C +50°C的幾乎所有環境條件下，都可進行測量作業，但大雪、大雨天氣時，由于激光束掃描時會遇到雨滴、雪片而反射，需對接收反射波的序列進行設置，接收最后一個反射波返回的數據，即便如此設置，檢測系統仍可能存在干擾。4.4本實用新型的測量誤差的討論本系統的測量誤差從理論上進行計算分析滿足誤差要求，在研制成功后，在試驗室進行了精準標定，然后在實際運行鐵路線上進行了試運行測試，試運行測試結果見下文。這些試運行工作的主要目的是:驗證檢測系統的重復性和準確性，并與經過國家計量院標定過的激光測距儀靜態下的測量數據進行對比分析。不確定度分析①接觸線高度不確定度接觸線高度的不確定度由兩部分組成:檢測系統接觸線高度檢測部分的原始輸出值的不確定度以及檢測系統結構高度的測量值所引起的不確定度(由于推行速度很低和系統結構的重量，系統在垂直方向上不存在位移)。接觸線高度表示為:[0038]L = L1+L2式中:L——接觸線高度；LI—檢測系統測量的高度；L2——系統結構高度的測量值；輸入量LI的標準不確定度ul (h)的評定檢測系統接觸線高度檢測部分的原始輸出值誤差導致的不確定度為ul (h)，檢測系統接觸線高度檢測部分的輸出值最大誤差為5mm，以均勻分布估計，則:U1 (h) = Smm/λ/3 = 2.S9mm輸入量L2的標準不確定度u2 (h)的評定系統結構高度的測量值不確定度為u2(h)，根據經驗評估，測量誤差在2mm范圍內，以均勻分布估計，則:u^{h)-1mmIλ/3 =IASmm表I測量不確定度分量匯總表
權利要求1.一種便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于，包括檢測車、激光雷達傳感器、電腦和電源，所述激光雷達傳感器、所述電腦和所述電源均設置在所述檢測車上，所述激光雷達傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達傳感器上設有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向對準待檢測的接觸網。
2.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述激光自動掃描器的掃描角度范圍為-5°至185°。
3.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述激光自動掃描器的掃描頻率大于25次/秒。
4.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述電腦為工業平板觸摸電腦。
5.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述激光雷達傳感器和所述電腦之間通過TCP/IP形式通訊連接。
6.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述電源為一個雙節高容量鋰電池串聯組和一個單節高容量鋰電池，分別為所述激光雷達傳感器和所述電腦供電。
7.根據權利要求6所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述雙節高容量鋰電池串聯組和所述單節高容量鋰電池還分別為所述檢測車的后輪傳感器和前輪傳感器供電。
8.根據權利要求6所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述雙節高容量鋰電池串聯組的供電電壓為24V，所述單節高容量鋰電池的供電電壓為12 24V可調電壓。
9.根據權利要求1所述的便攜式接觸網幾何參數檢測系統，其特征在于:所述電腦上設有位移脈沖采集卡，所述位移脈沖采集卡分別與所述檢測車后輪上的脈沖探測器和前輪上的脈沖探測器電連接。
專利摘要一種便攜式接觸網幾何參數檢測系統，包括檢測車、激光雷達傳感器、電腦和電源，所述激光雷達傳感器、所述電腦和所述電源均設置在所述檢測車上，所述激光雷達傳感器和所述電腦均與所述電源電連接，所述激光雷達傳感器和所述電腦之間通訊連接；所述激光雷達傳感器上設有激光自動掃描器，所述激光自動掃描器的掃描方向對準待檢測的接觸網。本實用新型將激光雷達技術應用于接觸網幾何參數的非接觸式檢測中，突破了傳統檢測方式的束縛，拓寬了激光雷達技術的應用范圍，豐富了鐵路接觸網幾何參數檢測的技術手段。本實用新型將激光雷達技術應用于接觸網幾何參數的連續快速檢測，大大提高了測量效率。
文檔編號G01B11/14GK203037214SQ201220717070
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者黃立平 申請人:北京天格高通科技有限公司