【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及軌道線路限界檢測領域，尤其涉及一種軌道線路建筑限界檢測方法及系統。
技術介紹
1、軌道線路限界檢測包含機車車輛限界檢測和線路建筑限界檢測。線路建筑限界檢測是指通過一定的檢測方法對軌道線路周邊的建筑物和設施設備進行檢測，判斷這些建筑物或者設施設備是否侵入建筑限界空間。
2、對于鐵路限界的檢測，目前所使用的檢測設備主要是機械式、半固態、固態這三種形式的激光雷達。所使用的檢測方法是將激光雷達安裝在列車上，列車在線路上運行并同時用激光雷達掃描線路四周，接收各個檢測目標的反射信號，通過信號的飛行時間計算檢測目標的遠近。然而，激光雷達受到幀率的影響，能實現的檢測速度并不高；對于機械式激光雷達，由于機械旋轉單元的影響檢測速度更是受到限制，安裝要求也比較嚴格，有時候甚至出現機械單元與列車發生共振的現象。現有的車載式限界檢測方法假設列車一直在軌道上平穩運行，車體姿態沒有任何的變化，但實際情況中，列車的姿態是隨時變化的，而檢測裝置相對于列車是固定的，列車姿態的變化會造成檢測結果不準確，這就導致檢測結果并不能完全體現實際軌道線路建筑限界的情況，無法保證檢測的準確性。
3、因此亟需一種軌道線路建筑限界檢測方法，解決現有限界檢測方法精度差和效率低的問題，實現對軌道線路建筑限界高效高精度的檢測，為列車安全高效地運行提供保障。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種軌道線路建筑限界檢測方法，基于推掃式成像的原理，利用列車的運行速度和線陣相機形成一個推掃成像的過程，并通過列車前
2、本專利技術的技術方案詳細如下：
3、鐵路建筑限界檢測方法，包括以下步驟：
4、一種軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
5、s1、使用兩組相機組持續對列車前、后方進行拍攝，所述相機組的規格相同、視場均為360度，所述相機組包括設在列車車頭和車尾對稱位置的前端相機組和后端相機組，所述前端相機組和后端相機組的拍攝角度分別為預設的固定值δ1、δ2，所述δ1、δ2為相機鏡頭主光軸與豎直平面夾角的絕對值；
6、s2、鏡頭中心為鏡頭主光軸與鏡頭外表面的交點，點a為前端相機組某一鏡頭中心，點b為后端相機組與之對稱的鏡頭中心，其連線ab平行于軌平面，與軌面中心線垂直的平面為檢測斷面，點px為相機所拍攝的限界空間某一檢測斷面上任一點，過點px作ab的垂線段與ab交于點o，點o到點px的距離為過點o且豎直向上的直線為零角度參考線oh，點o與點px的連線opx與零角度參考線oh的夾角為對所拍攝的圖像進行處理，并通過計算得到和
7、s3、獲取車體的五個運行姿態參數，包括側滾角α、點頭角β、搖頭角γ、擺偏移量δy和浮沉偏移量δz，過列車重心且與軌面中心線平行的直線為檢測中軸線，所述檢測中軸線與檢測斷面的交點為點o′，利用運行姿態參數對和進行修正，修正后的結果為和點px′為點px所對應的修正點；
8、s4、所述點o′與修正點px′的連線o′px′或連線o′px′的延長線與建筑限界有一個交點pstx′，點o′與點pstx′的距離為其值直接查閱建筑限界標準得到，當一個檢測斷面上的任意修正點px′，都滿足則該檢測斷面不超限；如果存在修正點px′，使得則該檢測斷面超限；任何檢測斷面超限的判定標準總結為下表達式：
9、
10、其中，u為該檢測斷面所有修正點px′的集合。
11、s5、當某段線路所有的檢測斷面都不超限時，判斷該段線路符合限界標準。
12、有益效果：
13、本專利技術通過相機組來實現對建筑限界的檢測，基于推掃式成像原理計算空間中點的相對位置，沒有受到任何機械結構的影響，能實現的檢測速度只取決于相機組的幀率、像元的大小和處理器的性能，并且能夠實現無斷面的檢測，大大提高了檢測的速度。同時，基于車體運行姿態對檢測結果進行修正，修正了由于檢測裝置安裝在列車上跟隨列車發生的位置變化，提高了檢測的精度。
14、進一步的，所述步驟s2中和的具體計算公式為：
15、
16、
17、其中，t1為前端相機組檢測到點px的時刻，
18、t2為后端相機組檢測到點px的時刻，
19、b為前端相機組和后端相機組對應的相機鏡頭中心的距離，可通過測量獲取，
20、v為列車在t1到t2時刻的平均速度，可通過測量獲取，
21、點p′x為點px在像平面上的成像點，點f為相機的焦點，過焦點f作像平面的垂線段fm與像平面交于m點，為點m和點p′x之間的距離，可通過對拍攝的圖像經過處理得到，
22、f為相機的焦距。
23、上述公式的推導過程如下：
24、如圖2所示，定義限界空間上某個檢測斷面上的任一點為px，點a為前端相機組某一鏡頭中心，點b為后端相機組與之對稱的鏡頭中心，過點px作ab的垂線段與ab交于點o，點o到點px的距離為過點o且豎直向上的直線為零角度參考線oh，點o與點px的連線opx與零角度參考線oh的夾角為在列車向前運行的過程中，對于限界空間中的任意點px，首先是在t1時刻，前端相機組先檢測到點px，并記錄相應的灰度特征和時間，接著在t2時刻，后端相機組檢測到點px，也會記錄相應的灰度特征和時間；通過圖像灰度特征匹配，確定同一個點px出現在兩臺相機組中的時間差，即t2-t1；t1和t2之間平均速度v可由gps、輪速傳感器等速度檢測裝置獲得，由圖2各要素的關系可得以下公式：
25、v(t2-t1)＝l+s1+s+s2
26、s＝lao+lbo
27、其中，lao為點a和點o之間的距離，lbo為點b和點o之間的距離；
28、令b＝l+s1+s2，s1為前端線相機組鏡頭中心到列車前端的距離，s2為后端相機組鏡頭中心到列車后端的距離，由圖可知此時b為兩臺線陣相機組鏡頭中心的距離，其值在設備安裝好之后可以直接測量獲得；
29、由三角函數關系，有：
30、
31、
32、則聯立以上所有公式有：
33、
34、如圖3所示，定義點p′x為點px在像平面上的成像點，點f為相機的焦點，過焦點f作像平面的垂線段fm與像平面交于m點，其中點m和點p′x之間的距離可以通過圖像處理直接讀出，相機的焦距為f，根據成像關系，有
35、
36、即
37、
38、進一步的，所述步驟s3中利用運行姿態參數對和進行修正，得到和的具體步驟包括：
39、以點o′為原點，x軸和檢測中軸線重合，正方向沿列車前進方向，z軸垂直于軌平面向上，y軸垂直于o′xz平面，正方向根據右手本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述步驟S2中和的具體計算公式為：
3.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中利用運行姿態參數對和進行修正，得到和的具體步驟包括：
4.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述δ1、δ2的設定范圍為[10°，20°]。
5.根據權利要求1中所述的鐵路建筑限界檢測方法，其特征在于，δ1＝δ2。
6.一種軌道線路建筑限界檢測系統，應用權利要求1至5任一所述的檢測方法，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的鐵路建筑限界檢測系統，其特征在于，所述每組相機組由四臺線陣相機組成，每臺線陣相機的視場角為120°。
8.根據權利要求7所述的鐵路建筑限界檢測系統，其特征在于，所述四臺線陣相機沿檢測中軸線對稱安裝。
【技術特征摘要】
1.一種軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述步驟s2中和的具體計算公式為：
3.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述步驟s3中利用運行姿態參數對和進行修正，得到和的具體步驟包括：
4.根據權利要求1中所述的軌道線路建筑限界檢測方法，其特征在于，所述δ1、δ2的設定范圍為[10°，20°]。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龐家洪，周偉，閆宏凱，劉東潤，師培峰，沈浪，王樂卿，沈超，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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