一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，包括，对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，获得接触网的距离范围，以及激光光轴的偏转角度范围；对高精激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高精激光测距传感器在所述距离范围和/或角度范围内进行扫描，获得接触网的有效距离，以及激光光轴的有效偏转角度；利用有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。本发明专利技术还公开一种基于双激光扫描的铁路接触网测量装置。本发明专利技术显著提高了接触网核心几何参数的测量精度，极大地减轻了操作者的劳动负荷，提高了接触网测量工作生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置
本专利技术属于轨道交通线路维护领域，具体涉及一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置。
技术介绍
近些年来，随着我国高速电气化铁路建设的迅猛发展，铁路系统安全问题日益显著。其中，作为铁路系统的重要组成部分，接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线，一般与铁轨之间保持5～7m的距离。接触网是沿电气化铁路、城市交通电动车辆运行线路架设的特殊形式的供电线路。来自牵引变电所的电能通过接触网和装在车上的受流器向电力机车或电动车辆供电。通常要求接触网在任何气象因素(冰、风、雨、雪等)和最大运行速度下能保证安全供电，并有良好的耐磨、抗腐蚀、电损耗小等性能。由于接触网是露天设置的输电线路，没有备用线路可以随时替换。使用过程中，其不可避免地受到风吹日晒，高温极寒等气候条件的影响。再加上接触网的接触线上的负荷又是随着电力机车的运行不断变化，机车通过时与受电弓接触产生磨损，减损接触网的使用寿命，影响接触网的正常运转。接触网的正常运转直接影响到铁路运输的稳定性，如果铁路运输中断，其最突出的影响就是在时间和经济上给国家和人民带来高昂的损失。因此保证接触网的良好运行，是维持铁路运输正常运转的前提。为了保证接触网系统的可靠使用时间，就需要对接触网进行周期性的检查和维护，及时发现并消除接触网中存在的安全隐患。实际上，接触网的几何参数直接影响着电力机车的受流质量，甚至影响机车的行驶安全，其中最重要的就是接触网导线的导高、拉出值等几何参数的检测。目前，我国电气化铁路对接触网几何参数的检测有两种方式：一种方式是依靠检测机车巡检，造价昂贵，并且由于检测机车体积庞大，装配、设置复杂，在线检测时间需要统一调度，在实际应用上多有不便；另一种方式是现有的常规测量仪，这种测量仪依靠人工手动调节瞄准，手动完成测量，例如DJJ-8数字化激光接触网测量仪，测量效率和测量精度均偏低，难以满足高速铁路轨道测量的发展要求。通过常规测量仪对接触网进行检测主要有两种实现形式：一种是人工测量，测量过程中人工手动调节控制激光测距仪的旋转，当红光对准接触网时，触发测量命令，完成一次测量；另一种是利用相机进行测量，例如专利文献CN200520125251.9以及CN200510045433.X中公开的铁路接触网测量装置，都是利用相机将接触网成像在显示屏上，当通过相机观察到红光对准接触网时，即可触发测量。实践中，无论是使用人工测量还是使用相机进行测量，都存在一定的不足，如红光与接触网的对准情况高度依赖操作者的熟练程度和工作经验，测量精度不稳定；不管是人眼直接瞄准还是相机瞄准，在室外强光条件下，光线对人眼刺激大，使操作者容易疲劳，生产效率下降等。这些不足的存在使得现有接触网测量的精确性和效率受到极大地影响，加大了轨道交通线路的运营与维护的难度。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，至少部分解决了上述问题。本专利技术技术方案利用脉冲式激光测距传感器和角度编码器快速锁定接触网位置，利用相位式激光测距传感器和角度编码器完成导高和拉出值测量，不仅大大提升了接触网几何参数测量精度，还实现了一键测量，显著减轻了操作者的劳动负荷，极大地促进了铁路接触网测量方法的进步。为了实现上述目的，按照本专利技术技术方案的一个目的，提供了一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其特征在于，包括，S1将高频激光测距传感器和高精激光测距传感器置于接触网一定距离范围内；S2对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，获得接触网的距离范围，以及激光光轴的偏转角度范围；S3对高精激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高精激光测距传感器在所述距离范围和/或角度范围内进行扫描，获得接触网的有效距离，以及激光光轴的有效偏转角度；S4利用有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S4中优选使用不少于一组有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S2包括，S21对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；S22在光轴所在的、垂直于接触网的平面上，选定一个角度偏转正方向，光轴无偏转时偏转角记为零；S23驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，记录激光捕获到接触网时高频激光测距传感器与接触网之间的实时距离，以及此时光轴的实时偏转角度；S24根据实时距离确定高频激光测距传感器距离接触网的距离范围；根据实时偏转角度确定高频激光测距传感器所发射的激光的偏转角度范围。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S3包括，S31对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；S32调整高频激光测距传感器在激光的偏转角度范围和/或接触网的距离范围内进行扫描，测得一组接触网的有效距离和/或激光光轴的有效偏转角度；S33驱动高频激光测距传感器进行多次测量，获得多组接触网的有效距离和/或激光光轴的有效偏转角度。作为本专利技术技术方案的一个优选，高频激光测距传感器的工作频率优选50～200Hz。作为本专利技术技术方案的一个优选，高频激光测距传感器的工作频率优选为高频激光测距传感器工作频率的1/20～1/10。作为本专利技术技术方案的一个优选，高频激光测距传感器和高频激光测距传感器优选通过步进电机驱动。为了实现上述目的，按照本专利技术技术方案的一个目的，提供了一种基于双激光扫描的铁路接触网测量装置，包括高频激光测距传感器、高频激光测距传感器、角度编码器、步进电机和数据处理单元，其特征在于，所述高频激光测距传感器、高频激光测距传感器分别与步进电机相连接，在步进电机的驱动下按照一定频率发射激光，对高频激光测距传感器和/或高频激光测距传感器与接触网之间的距离进行测量；所述角度编码器与所述高频激光测距传感器和高频激光测距传感器分别连接，用于记录高频激光测距传感器和/或高频激光测距传感器测得其与接触网之间的距离时相应激光光轴的偏转角度；所述数据处理单元接收来自高频激光测距传感器和/或高频激光测距传感器测量所得的距离以及角度编码器记录的对应角度，并对其进行处理，获得接触网的导高和/或拉出值。作为本专利技术技术方案的一个优选，高频激光测距传感器优选包括两个光学窗口，分别用于发送和接收激光脉冲。作为本专利技术技术方案的一个优选，高精激光测距传感器优选使用一个光学窗口进行激光脉冲的发送和接收。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置，通过将具有高采样频率的脉冲式激光传感器快速扫描测量与高精度角度编码器相结合，能够快速锁定接触网的空间位置，显著减少对准时间，测量速度快；(2)本专利技术提供的基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置，通过使用具有高精度的相位式激光传感器在接触网空间位置附近小范围扫描测量，与高精度角度编码器相结合，能够精确测量接触网的空间距离和空间偏转角，测量精度和准确度高；(3)本专利技术提供的基于双激光扫描的铁路接触网测量方法和装置，通过专业化扫描测量软件与激光测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其特征在于，包括，S1将高频激光测距传感器和高精激光测距传感器置于接触网一定距离范围内；S2对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，获得接触网的距离范围，以及激光光轴的偏转角度范围；S3对高精激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高精激光测距传感器在所述距离范围和/或角度范围内进行扫描，获得接触网的有效距离，以及激光光轴的有效偏转角度；S4利用有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。

【技术特征摘要】
1.一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其特征在于，包括，S1将高频激光测距传感器和高精激光测距传感器置于接触网一定距离范围内；S2对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，获得接触网的距离范围，以及激光光轴的偏转角度范围；S3对高精激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；驱动高精激光测距传感器在所述距离范围和/或角度范围内进行扫描，获得接触网的有效距离，以及激光光轴的有效偏转角度；S4利用有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。2.根据权利要求1所述的一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其中，所述步骤S4中优选使用不少于一组有效距离和有效偏转角度计算获取接触网的导高和拉出值。3.根据权利要求1或2所述的一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其中，所述步骤S2包括，S21对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；S22在光轴所在的、垂直于接触网的平面上，选定一个角度偏转正方向，光轴无偏转时偏转角记为零；S23驱动高频激光测距传感器在垂直于接触网的平面内进行扫描，记录激光捕获到接触网时高频激光测距传感器与接触网之间的实时距离，以及此时光轴的实时偏转角度；S24根据实时距离确定高频激光测距传感器距离接触网的距离范围；根据实时偏转角度确定高频激光测距传感器所发射的激光的偏转角度范围。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种基于双激光扫描的铁路接触网测量方法，其中，所述步骤S3包括，S31对高频激光测距传感器进行校正，使其光轴位于竖直方向上；S32调整高频激光测距传感器在激光的偏转角度范围和/或接触网的距离范围内进行扫描，测得一组接触网的有效距离和/或激光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庸，魏小彪，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42