用于監(jiān)測(cè)鐵路或電車軌道線上鐵軌的設(shè)備制造技術(shù)

一種用于監(jiān)測(cè)鐵路或電車軌道線上鐵軌的激光設(shè)備，其特征在于：包括至少兩個(gè)安裝在火車或有軌電車的車廂上的測(cè)量部件（４，８），該測(cè)量部件至少在兩根鐵軌（６）的內(nèi)側(cè)部分工作，所述車廂沿著該兩根鐵軌（６）前進(jìn)；還包括一個(gè)用于處理由上述測(cè)量部件傳送的信號(hào)的部件，每個(gè)測(cè)量部件包括至少一個(gè)三角采集裝置。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于監(jiān)測(cè)鐵路或電車軌道線上鐵軌的設(shè)備。
技術(shù)介紹
鐵路或電車軌道線上的鐵軌在使用的過程中會(huì)發(fā)生磨損和變形，隨著時(shí)間的推移，這種磨損和變形會(huì)變得越來越嚴(yán)重，直到它們所引起的振動(dòng)、噪音和異常應(yīng)力影響到整個(gè)車廂，這種振動(dòng)、噪音和異常應(yīng)力會(huì)逐漸增加直到鐵軌被研磨或被更換。需要研磨或更換鐵軌的恰當(dāng)時(shí)機(jī)的選擇依賴于變形的程度，通過使用特殊的接觸式傳感器來對(duì)鐵軌參數(shù)進(jìn)行周期性的測(cè)量，可以對(duì)變形程度進(jìn)行評(píng)估，但這種接觸式傳感器只能測(cè)量單獨(dú)的參數(shù)，實(shí)際上限制了測(cè)量數(shù)據(jù)的可用性。被稱為三角測(cè)量的一般激光測(cè)量方法，能夠用于在不接觸的狀態(tài)下測(cè)量物體的大體輪廓。使用這種方法，將激光光束照射在物體上，使用一個(gè)光軸沿激光束方向傾斜放置的視頻攝像機(jī)來采集該激光束與被監(jiān)測(cè)物體之間的相互作用所產(chǎn)生的圖像。這種方法已經(jīng)在許多
得到應(yīng)用，但從未用于鐵路或電車軌道領(lǐng)域測(cè)量運(yùn)動(dòng)時(shí)鐵軌的輪廓，實(shí)際上由于這一領(lǐng)域的特定要求，尤其是需要在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，需要測(cè)量為獲知鐵路或電車軌道線的整體運(yùn)行狀態(tài)所必須的所有參數(shù)，以及在根本上需要用統(tǒng)一的信息技術(shù)系統(tǒng)來處理這些數(shù)據(jù)，以便能夠分析所獲得各種數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系，所以這種方法看起來是不適用的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要測(cè)量鐵路或電車軌道線的所有參數(shù)，在測(cè)量中無(wú)需與鐵軌進(jìn)行任何接觸，也不需使用機(jī)械對(duì)心裝置。本專利技術(shù)的一個(gè)特殊目的是獲取有關(guān)鐵軌實(shí)際輪廓、磨損程度以及垂直和橫向變形的信息。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是也可以在鐵軌的端部進(jìn)行這些測(cè)量。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是測(cè)量鐵軌的幾何參數(shù)，包括在高度上的差異。本專利技術(shù)的又一個(gè)目的是測(cè)量鐵軌的波動(dòng)磨損。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是使用對(duì)車廂的振動(dòng)和變形不敏感的測(cè)量裝置進(jìn)行所有這些測(cè)量，該測(cè)量裝置固定在這個(gè)車廂上。所有這些以及更多的目的將在下面的描述中加以說明，根據(jù)本專利技術(shù)，這些目的可以通過一個(gè)用于監(jiān)測(cè)鐵路或電車軌道線上鐵軌的激光設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，如權(quán)利1所述。附圖說明下面參考附圖來對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1圖解說明了測(cè)量鐵軌橫截面的原理；圖2示意性示出了本專利技術(shù)的設(shè)備用來獲取兩根鐵軌上內(nèi)部輪廓的最簡(jiǎn)單的實(shí)施例；圖3示出了本專利技術(shù)用來獲取鐵軌完整輪廓的設(shè)備的實(shí)施例；圖4圖解說明了測(cè)量鐵軌波動(dòng)磨損的原理；圖5示出了本專利技術(shù)用來獲取鐵軌完整輪廓、波動(dòng)磨損以及鐵軌幾何形狀的設(shè)備的實(shí)施例；圖6示意說明了一種用于自動(dòng)校正誤差的系統(tǒng)，該誤差來自于火車或有軌電車車廂框架的彈性變形；圖7是一個(gè)容納測(cè)量部件的容器的外部透視圖。具體實(shí)施例方式從圖中可以看出，本專利技術(shù)的設(shè)備利用基于光學(xué)三角的測(cè)量原理，該測(cè)量是通過使用一個(gè)激光束和一個(gè)點(diǎn)矩陣來實(shí)現(xiàn)的。更具體地說，參照?qǐng)D1，激光束2由固態(tài)源4產(chǎn)生，例如可以通過一個(gè)能夠均勻地射出光束2并將它成形為薄片的柱形透鏡(未顯示)來產(chǎn)生光束。當(dāng)通過薄片激光束2與鐵軌6之間的相互作用顯示出一條與鐵軌輪廓有關(guān)的光線時(shí)，這條光線被一個(gè)特殊的視頻攝像機(jī)8所采集，該視頻攝像機(jī)沿與激光束2成一定夾角的方向放置，并采用一個(gè)高分辨率傳感器(1000×1000像素)和非常高的采集頻率(每秒測(cè)量100-2000次)。由上述視頻攝像機(jī)8產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)于由激光束2與鐵軌6之間相互作用產(chǎn)生的光線，將這些數(shù)字信號(hào)傳送給處理器部件，在該設(shè)備的幾何參數(shù)的基礎(chǔ)上，該處理器部件能夠以很高的精度重新生成鐵軌的真實(shí)輪廓。如圖2所示，在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，本專利技術(shù)的設(shè)備包括兩個(gè)三角采集裝置，分別用于兩根鐵軌6，這些裝置一起構(gòu)成了安裝在火車車廂上的測(cè)量部件10，同時(shí)處理器部件也安裝在這個(gè)車廂上。或者，車廂上也可以裝配一個(gè)能夠記錄兩個(gè)采集設(shè)備的輸出信號(hào)以便下一步對(duì)它們進(jìn)行處理的記錄部件。上述測(cè)量部件10的兩個(gè)三角采集裝置按一定方式布設(shè)，以便由兩個(gè)源4發(fā)出的兩個(gè)激光束2聚焦在兩根鐵軌6的內(nèi)側(cè)，從而顯示了它們的內(nèi)上區(qū)域，即那些對(duì)確定任何變形和/或磨損來說最重要的區(qū)域。然而，在一個(gè)更完整的實(shí)施例中，如圖3所示，每根鐵軌6與一個(gè)包含三個(gè)三角采集裝置的測(cè)量部件，即三個(gè)激光源14和三個(gè)視頻攝像機(jī)18相關(guān)，這些采集裝置在每根鐵軌6上的三個(gè)不同的縱向條帶(內(nèi)側(cè)、頂側(cè)、外側(cè))上工作，這樣就能以預(yù)定的頻率來測(cè)量每根鐵軌的完整輪廓。這一實(shí)施例在鐵軌6的端點(diǎn)部位12，即位于鐵軌轉(zhuǎn)接點(diǎn)處的錐形部分上是非常有用的。然后，鐵軌的真實(shí)輪廓被傳送給處理器部件，該處理器部件將這一輪廓與理論輪廓進(jìn)行比較，最終來確定鐵軌磨損的程度。在圖4所示的示意性實(shí)施例中，每個(gè)測(cè)量部件也包括另外一對(duì)三角采集裝置，這對(duì)裝置沿每根鐵軌6縱向排列，并聚焦在鐵軌頭頂部。這種情況下，采集由兩個(gè)激光源24產(chǎn)生的兩個(gè)激光束與鐵軌6之間相互作用得到的兩個(gè)光線輪廓，兩個(gè)視頻攝像機(jī)28將相應(yīng)的信號(hào)傳送給處理器部件，該處理器部件使用合適的軟件能夠計(jì)算從每個(gè)信號(hào)獲得的微分測(cè)量的導(dǎo)數(shù)，這樣就確定了鐵軌的波動(dòng)磨損。在這種情況下，兩個(gè)視頻攝像機(jī)28采集鐵軌頂部輪廓的信息，以使處理器部件能夠分析以預(yù)定的頻率采集的輪廓部分的序列，由此來確定鐵軌的接觸表面是否為直線性的。在本專利技術(shù)的設(shè)備更完整的實(shí)施例中，如圖5所示，對(duì)應(yīng)每根鐵軌，在火車或有軌電車車廂上安裝了三個(gè)采集裝置18，用來獲取鐵軌的橫截面輪廓，這些采集裝置在鐵軌的三個(gè)不同的縱向條帶上工作，而兩個(gè)縱向排列的采集裝置28聚焦在鐵軌頭的頂部，并同前面的三個(gè)采集裝置一起構(gòu)成了一個(gè)中心測(cè)量部件10。除此之外，在車廂上還安裝了另外兩個(gè)末端測(cè)量部件，稱為前端20和后端30，最好將它們放置在車廂的縱向尺寸范圍內(nèi)離中心部件10最遠(yuǎn)的地方。對(duì)應(yīng)每根鐵軌6，前端部件20和后端部件30中的每一個(gè)都包括一個(gè)三角采集裝置，其同中心部件10的相應(yīng)采集裝置一起，以預(yù)定的頻率在每根鐵軌的三個(gè)縱向間隔開的點(diǎn)上，采集在那一瞬間該點(diǎn)的兩個(gè)特征坐標(biāo)，即在鐵軌的水平表面頂部測(cè)量的垂直坐標(biāo)和在鐵軌頭的內(nèi)側(cè)垂直壁面上測(cè)量的水平坐標(biāo)。如上所述在三個(gè)縱向間隔開的點(diǎn)上采集的這兩個(gè)坐標(biāo)，使得處理器部件能夠計(jì)算軌道幾何形狀的各種參數(shù)，尤其是-軌距-曲率半徑-水平定線-垂直定線-變形圖6示意性說明了校正誤差的原理，其中這些誤差是由火車或有軌電車車廂的彈性變形所產(chǎn)生的。利用這一原理，位于兩個(gè)末端測(cè)量部件20和30內(nèi)的每個(gè)三角采集裝置在高度上的位置，可以通過一個(gè)激光棒32來監(jiān)測(cè)，該激光棒由位于中心測(cè)量部件10內(nèi)的源34發(fā)射，并被位于末端測(cè)量部件20和30內(nèi)的傳感器16接收，且這些位置能夠構(gòu)成測(cè)量點(diǎn)的精確直線。不能對(duì)齊就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，通過合適的軟件，這一信號(hào)能夠自動(dòng)校正最終的測(cè)量誤差。各個(gè)中心測(cè)量部件10和端部測(cè)量部件20、30最好容納在一個(gè)堅(jiān)固的金屬容器內(nèi)(參看圖7)，該容器配置有支架以便固定在車廂的框架上。容器22的底部朝向鐵軌6，其上設(shè)置有一些用于激光源4、14、24和視頻攝像機(jī)8、18、28的窗口，通過一個(gè)可滑動(dòng)的保護(hù)屏26能夠同時(shí)關(guān)閉這些窗口，這可以由系統(tǒng)自動(dòng)控制。為確保窗口36的玻璃板的自動(dòng)清潔，可以為容器22上的每個(gè)窗口36安裝一個(gè)與可滑動(dòng)保護(hù)屏28相關(guān)的橡膠刮片(在圖中未顯示)，隨著上述保護(hù)屏的移動(dòng)，該橡膠刮片沿相應(yīng)窗口滑動(dòng)，這樣就保持了窗口的清潔。從前面的敘述中可以清楚地看到，本專利技術(shù)的設(shè)備是非常有益處的，特別是-它能測(cè)量鐵路線的適當(dāng)參數(shù)，在測(cè)量中無(wú)需與鐵軌進(jìn)行任本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于監(jiān)測(cè)鐵路或電車軌道線上鐵軌的激光設(shè)備，其特征在于：包括至少兩個(gè)安裝在火車或有軌電車的車廂上的測(cè)量部件（４，８），該測(cè)量部件至少在兩根鐵軌（６）的內(nèi)側(cè)部分工作，所述的車廂沿著該兩根鐵軌（６）前進(jìn)；還包括一個(gè)用于處理由上述測(cè)量部件傳送的信號(hào)的部件，每個(gè)測(cè)量部件包括至少一個(gè)三角采集裝置。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：埃托雷卡薩格蘭德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：泰克諾格瑪股份公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：IT[意大利]