一种列车轮对内侧距动态测量方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列车轮对内侧距动态测量方法，包括：同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的空间坐标；根据所述非共线点的空间坐标，建立两个所述内侧面的空间模型；修正已建立的所述两个内侧面空间模型，使得所述两个内侧面空间模型相互平行；求解所述修正后的内侧面空间模型之间的距离，作为所述列车轮对的内侧距。本发明专利技术还同时公开了一种列车轮对内侧距动态测量系统。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种列车轮对内侧距动态测量方法，包括：同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的空间坐标；根据所述非共线点的空间坐标，建立两个所述内侧面的空间模型；修正已建立的所述两个内侧面空间模型，使得所述两个内侧面空间模型相互平行；求解所述修正后的内侧面空间模型之间的距离，作为所述列车轮对的内侧距。本专利技术还同时公开了一种列车轮对内侧距动态测量系统。【专利说明】一种列车轮对内侧距动态测量方法和系统
本专利技术涉及检测
，尤其涉及一种列车轮对内侧距动态测量方法和系统。
技术介绍
轮对是列车行走的重要部件，它保证车辆在钢轨上的运行和转向，在铁路运输安 全方面起着关键性的作用。随着货运向高速、重载、大密度方向发展，轮对磨耗日益严重，导 致轮对几何参数的改变，直接影响到铁路的运输安全。内侧距是指列车轮对的轮辋内侧面 之间的距离，是一项重要的轮对几何参数，它决定了轮缘与钢轨之间的游间，合理的游间可 以减小轮缘与钢轨的磨耗、实现轮对自动对中作用、以及保证车辆安全通过曲线和道岔。一 般，如果内侧距过大，则会导致轮缘磨耗增加；如果内侧距过小，则会增大车辆蛇形运动的 幅度，降低车辆运行的品质，并有脱轨的危险。 当前，轮对内侧距的测量方法主要分为静态测量和动态测量。静态测量方法分为 人工测量和室内自动检测装置测量，其中，人工测量受工具限制及人为因素影响，测量精 度不高，工人劳动强度大；自动检测装置一般位于检修厂内，测量精度较高，但无法及时了 解车轮在运行中的质量状况。动态测量有助于问题的及时发现和解决，可使轮对从"定期 修"向"状态修"。动态测量常用的方法为采用两个激光位移传感器（Laser Displacement Sensor，LDS)，获取LDS在与钢轨垂直方向上的位移分量，基于几何三角测量模型实现内侧 距的测量。但是，动态测量的方法对传感器的安装位置、角度等要求较高，且仅当列车车轴 与钢轨垂直时，测量结果才较为准确。当列车因车轮踏面磨损严重、转向架安装不正或者蛇 形运动幅度较大等原因导致测量时列车车轴与钢轨的不垂直时，该方法的测量结果会产生 较大的偏差。同时，由于该方法采用的几何三角测量模型的输入和输出之间呈非线性关系， 因此，LDS的镜头畸变等因素给该方法的测量结果引入的误差也是非线性的，即LDS镜头微 小的畸变因素，会对测量结果产生较大的误差。
技术实现思路
为解决现有存在的技术问题，本专利技术实施例期望提供一种列车轮对内侧距动态测 量方法和系统，能减小列车轮对内侧距动态测量误差，提高测量的准确度。 本专利技术实施例的技术方案是这样实现的： 本专利技术实施例提供了一种列车轮对内侧距动态测量方法，该方法包括： 同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的空间坐标； 根据所述非共线点的空间坐标，建立两个所述内侧面的空间模型； 修正已建立的所述两个内侧面空间模型，使得所述两个内侧面空间模型相互平 行； 求解所述修正后的内侧面空间模型之间的距离，将获得的距离作为所述列车轮对 的内侧距。 上述方案中，所述同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的空 间坐标包括： 设置两组激光位移传感器LDS，每组至少包括三个LDS，两组LDS同步获取一对列 车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的LDS坐标系坐标； 将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间坐标。 上述方案中，所述将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间坐 标包括： 建立LDS坐标系到全局三维空间坐标系的转换关系； 利用所述转换关系将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间 坐标。 上述方案中，在将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间坐标 之前，所述方法还包括： 对所述两组非共线点的LDS坐标系坐标进行全局校准。 上述方案中，所述对所述两组非共线点的LDS坐标系坐标进行全局校准包括： 采用一个辅助面阵摄像机，调节面阵摄像机，使得第一 LDS的激光直线与面阵摄 像机构成点结构光视觉传感器，将所述点结构光视觉传感器坐标系作为全局坐标系； 获取包括第一 LDS在内所有LDS的LDS坐标系与所述全局坐标系之间的映射关 系； 根据所述映射关系，分别将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局坐标 系坐标； 其中，所述第一 LDS可以是两组LDS中的任意一个。 本专利技术实施例还提供一种列车轮对内侧距动态测量系统，该系统包括：点坐标获 取模块、内侧面建模模块、模型修正模块和距离求解模块；其中， 点坐标获取模块，用于同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点 的空间坐标； 内侧面建模模块，用于根据所述非共线点的空间坐标，建立两个所述内侧面的空 间模型； 模型修正模块，用于修正已建立的所述两个内侧面空间模型，使得所述两个内侧 面空间模型相互平行； 距离求解模块，用于求解所述修正后的内侧面空间模型之间的距离，将获得的距 离作为所述列车轮对的内侧距。 上述方案中，所述点坐标获取模块包括：两组LDS和坐标转换单元；其中 两组LDS，每组至少包括三个LDS，用于同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至 少三个非共线点的LDS坐标系坐标； 坐标转换单元，用于将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间 坐标。 上述方案中，所述坐标转换单元包括： 测量模型子单元，用于建立LDS坐标系到全局三维空间坐标系的LDS视觉测量模 型； 转换子单元，用于利用所述LDS视觉测量模型将所述两组非共线点的LDS坐标系 坐标转换为全局三维空间坐标。 上述方案中，所述点坐标获取模块还包括： 校准单元，用于在将所述两组非共线点的LDS坐标系坐标转换为全局三维空间坐 标之前，对所述两组非共线点的LDS坐标系坐标进行全局校准。 上述方案中，所述校准单元包括： 辅助摄像单元，用于调节辅助摄像设备，使得第一 LDS的激光直线与辅助摄像设 备构成点结构光视觉传感器； 全局坐标系子单元，用于将所述点结构光视觉传感器坐标系作为全局坐标系； 映射关系子单元，用于获取包括第一 LDS在内所有LDS的LDS坐标系与所述全局 坐标系之间的映射关系； 校准子单元，用于根据所述映射关系，分别将所述两组非共线点的LDS坐标系坐 标转换为全局坐标系坐标； 其中，所述第一 LDS可以是两组LDS中的任意一个。 本专利技术实施例所提供的列车轮对内侧距动态测量方法和系统，将测量列车轮对 内侧距的问题转化为计算车轮两内侧面空间模型的距离，这样，即使列车因车轮踏面磨损 严重、转向架安装不正或者蛇形运动幅度较大等原因而导致测量时列车车轴与钢轨不能垂 直，仍能较准确的测量出列车轮对的内侧距。同时，通过使用LDS视觉测量模型，可减小因 LDS镜头的畸变因素所带来的测量误差对列车轮对内侧距最终测量和计算结果产生的影 响，提高测量的准确度。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供的列车轮对内侧距动态测量方法的实现流程示意图； 图2a为本专利技术提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车轮对内侧距动态测量方法，其特征在于，所述方法包括：同步获取一对列车轮对每个内侧面上的至少三个非共线点的空间坐标；根据所述非共线点的空间坐标，建立两个所述内侧面的空间模型；修正已建立的所述两个内侧面空间模型，使得所述两个内侧面空间模型相互平行；求解所述修正后的内侧面空间模型之间的距离，将获得的距离作为所述列车轮对的内侧距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙军华，张晓明，张洁，张广军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11