一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置包括依次连接的连接杆(2)、角位台连接座(3)和角位台(4)，连接杆(2)沿X轴方向延伸，角位台(4)含有上下设置的上转台(41)和下基台(42)，上转台(41)能够绕第一直线转动，所述第一直线与Y轴平行。该轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法通过精确控制角度和时间的变化去驱动惯性组件的姿态变化，识别传感器数据曲线、精确控制超高标定装置进行轨道检测系统超高自动标定，替代以往的人工标定，提高标定效率和精度。提高标定效率和精度。提高标定效率和精度。

An automatic calibration device and method for superelevation channel of track detection system

【技术实现步骤摘要】
一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法


[0001]本专利技术涉及一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置，还涉及一种轨道检测系统超高通道的自动标定方法。

技术介绍

[0002]轨道检测系统是安装在列车或动车组(或检测梁)上，对轨道几何不平顺进行动态实时检测的一套仪器，轨道检测系统一般采用惯性测量原理和机器视觉测量技术，利用陀螺、加速度计、工业相机等传感器，测量左右两条钢轨相对检测装置的位置和以及检测装置姿态，从而计算出左右钢轨的横向、纵向几何不平顺及相互位置关系。主要的测量参数有轨距、左(右)高低、左(右)轨向、水平、三角坑、超高等。
[0003]轨道检测系统主要有惯性组件、激光位移计等传感器、信号处理部分及数据处理部分构成，其中由于传感器的刻度系数会随长期应用发生变化，所以对传感器的信号处理通道的增益和相位需要定期进行标定，使传感器满足检测系统的设计要求。主要方法是通过输入标准量，对传感器的信号处理通道的增益和相位进行调节。由于设备安装在车辆上不便拆卸，需采用现场标定工具进行标定。
[0004]超高是指轨道同一横截面上左右两根钢轨顶面高度上的差异，通过计算走行面和水平参考面之间的角度而求出。主要由陀螺62、倾角计61和位移测量传感器63三种传感器共同测量得到。其中倾角计61(INCL)和陀螺62(ROLL)共同用于测量安装载体(检测梁)的滚动角θ
c
。陀螺62测量θ
c
中的高频成分θ
cH
。倾角计61测量θ
c
中的低频成分(包括车体静止时的倾角)θ
cL
。θ
cH
与θ
cL
之和为θ
c
。位移测量传感器63(出厂前已完成标定)测量检测梁和于轨道平面的相对夹角θ
ct
。轨道倾角θ
t
为车体滚动角θ
c
和车体与轮轴夹角θ
ct
的代数和。由θ
t
和两轨中心线间隔D(如1506mm)，计算出超高值，参见下述公式一及图1所示。
[0005]H＝D
×
sin(θ
t
)
ꢀꢀꢀ
公式一
[0006]其中，H为超高值，单位为mm；D为两轨中心线的间隔，单位为mm。
[0007]陀螺62和倾角计61通常被设计安装成一个整体，在轨道检测系统中称之为惯性组件6(也称为陀螺平台或惯性平台)。其中，惯性组件6的标定主要是对倾角仪61的信号处理通道的增益调整，和通过已标定的倾角计61对陀螺62的信号处理通道的增益和相位进行调整，使其满足检测系统中倾角计61主要测低频，陀螺62测高频相互补偿的要求。
[0008]在现有技术中，倾角仪61的信号处理通道的增益标定通常的做法采用1.5米(两条钢轨中心线标准间距)长的刚性直尺，将惯性组件按照使用方向固定在刚性直尺的中部，抬高刚性直尺的一端，使刚性直尺保持一定角度，调整倾角仪61的信号处理通道的参数使系统角度的变化角和刚性直尺的变化角度一致。在对陀螺62的信号处理通道的标定时，通常采用螺丝刀人工撬动陀螺平台来模拟检测车辆在曲线上的变化，通过调节参数和观察曲线上特征点来判断是否满足检测需求，如图2所示。
[0009]采用刚性直尺作为标定设备的方法，由于体积较大，携带不方便。而采用人工标定的方法，需要标定人员有丰富的经验。更主要的是，由于目前对轨道检测的数据准确度要求
不断提高，现场用钢直尺和手工撬动的方法不能形成标准和高精度的输入，难以满足当前系统的准确度要求。

技术实现思路

[0010]为了解决现有惯性组件标定精度低的问题，本专利技术提供了一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法，该轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法通过精确控制角度和时间的变化去驱动惯性组件的姿态变化，识别传感器数据曲线、精确控制超高标定装置进行轨道检测系统超高自动标定，替代以往的人工标定，提高标定效率和精度。
[0011]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0012]一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置包括依次连接的连接杆、角位台连接座和角位台，连接杆沿X轴方向延伸，角位台含有上下设置的上转台和下基台，下基台与角位台连接座连接，上转台的上表面能够平行于X轴和Y轴所在的平面，上转台能够绕第一直线转动，所述第一直线与Y轴平行。
[0013]一种轨道检测系统超高通道的自动标定方法，所述轨道检测系统超高通道的自动标定方法采用了上述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置还包括依次连接的计算机和控制箱，角位台为电控角位台，角位台与所述控制箱连接，所述计算机能够控制上转台的转动角度；
[0014]所述轨道检测系统超高通道的自动标定方法包括以下步骤：
[0015]步骤1、现场设备安装；
[0016]将连接杆的两端分别放置于两条钢轨上，将惯性组件安装在上转台上，惯性组件含有倾角计和陀螺，惯性组件与所述计算机连接；
[0017]步骤2、对倾角计的增益进行标定；
[0018]步骤3、对陀螺的增益和相位进行标定。
[0019]本专利技术的有益效果是：该轨道检测系统超高通道的自动标定装置和方法通过精确控制角度和时间的变化去驱动惯性组件的姿态变化，识别传感器数据曲线、精确控制超高标定装置进行轨道检测系统超高自动标定，替代以往的人工标定，提高标定效率和精度。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1是超高测量和计算的示意图。
[0022]图2是现有惯性组件标定模式的示意图。
[0023]图3是轨道检测系统超高通道的自动标定装置的示意图。
[0024]图4是钢轨连接组件部位的示意图。
[0025]图5是连接杆的示意图。
[0026]图6是角位台连接座的示意图。
[0027]图7是角位台的示意图。
[0028]图8是角位台的上转台转动的示意图。
[0029]图9是轨道检测系统超高通道的自动标定装置的连接框图。
[0030]图10是超高信号处理通道、倾角计信号处理通道和陀螺信号处理通道的关系示意图。
[0031]图11是上转台在不同时刻的状态示意图。
[0032]图12是陀螺信号处理通道的增益不够的示意图。
[0033]图13是陀螺信号处理通道的增益过大的示意图。
[0034]图14是陀螺信号处理通道的处于平衡的示意图。
[0035]1、钢轨连接组件；2、连接杆；3、角位台连接座；4、角位台；5、钢轨；6、惯性组件；
[0036]11、上管夹；12、下锁紧座；13、上快本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道检测系统超高通道的自动标定装置，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，其特征在于，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置包括依次连接的连接杆(2)、角位台连接座(3)和角位台(4)，连接杆(2)沿X轴方向延伸，角位台(4)含有上下设置的上转台(41)和下基台(42)，下基台(42)与角位台连接座(3)连接，上转台(41)的上表面能够平行于X轴和Y轴所在的平面，上转台(41)能够绕第一直线转动，所述第一直线与Y轴平行。2.根据权利要求1所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，连接杆(2)的两端均设有钢轨连接组件(1)，钢轨连接组件(1)含有上下设置的上管夹(11)和下锁紧座(12)，上管夹(11)能够夹持固定连接杆(2)，下锁紧座(12)能够与钢轨(5)连接固定，钢轨(5)沿Y轴方向延伸。3.根据权利要求2所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，上管夹(11)连接有上快拆螺丝(13)，下锁紧座(12)含有上锁紧块(14)和内锁紧块(15)，上锁紧块(14)和内锁紧块(15)能够形成卡口，所述卡口能够与钢轨(5)的轨头(51)匹配卡接。4.根据权利要求3所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，内锁紧块(15)的上部与上锁紧块(14)通过螺栓连接，当所述卡口与钢轨(5)的轨头(51)匹配卡接时，上锁紧块(14)位于轨头(51)的上方，内锁紧块(15)位于轨头(51)的内侧。5.根据权利要求1所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置包括两根相互平行的连接杆(2)，连接杆(2)含有多根连杆节(21)，多根连杆节(21)沿X轴方向排列，相邻的两根连杆节(21)之间通过外螺纹筒(22)连接。6.根据权利要求1所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，角位台连接座(3)含有上下设置的基座板(31)和下管夹(32)，下管夹(32)连接有下快拆螺丝(33)，下管夹(32)夹持固定连接杆(2)，基座板(31)的上表面平行于X轴和Y轴所在的平面。7.根据权利要求1所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，其特征在于，所述轨道检测系统超高通道的自动标定装置还包括依次连接的计算机和控制箱，角位台(4)为电控角位台，角位台(4)与所述控制箱连接，所述计算机能够控制上转台(41)的转动角度。8.一种轨道检测系统超高通道的自动标定方法，其特征在于，所述轨道检测系统超高通道的自动标定方法采用了权利要求1所述的轨道检测系统超高通道的自动标定装置，所述轨道检测系统超高通道的自动标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵延峰，侯智雄，刘正毅，王昊，李颖，方玥，吴奇永，蒋曙光，苟云涛，樊洪超，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，
类型：发明
国别省市：