鐵路限界高速動態檢測裝置的製作方法

2023-06-03 08:37:26 2

專利名稱：鐵路限界高速動態檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵路限界檢測裝置，尤其涉及一種鐵路限界高速動態檢測裝置。具體地說，本發明是一種集成應用衛星定位、航位推算和移動近景攝影測量等多種前沿科技手段，安裝在電務試驗車廂上，在高速行駛過程中對鐵路信息進行動態檢測的綜合系統。本發明能實時、高效地採集鐵路周邊設施的空間位置及圖像數據，測定鐵路限界，為鐵路資產管理，指導維護維修作業，保障鐵路安全運行提供決策依據。
背景技術：
鐵路周邊建築和設施需要定期或必要時進行檢測，以確定是否超越限界，影響列車安全行駛。目前鐵路限界的檢測主要靠人工觀察，若有接近限界的物體，則用鉛錘線和捲尺進行測量，不僅速度慢、測量點少、效率低下，還存在安全問題。
目前，國內外尚無鐵路限界高速動態檢測裝置一類的產品。隨著鐵路運輸的不斷提速，鐵路設施現代化快速發展，如何解決鐵路限界檢測的快速、高效、自動化作業的難題日益迫切地擺在了人們面前。本發明為解決這道難題提供了一條行之有效的途徑。

發明內容
本發明的目的就在於克服現有技術存在的上述缺點和不足，提供一種鐵路限界高速動態檢測裝置。
本發明的目的是這樣實現的本發明綜合運用GPS全球定位系統、立體測量系統、航位推算系統、自動控制等多種高新技術手段，實現對鐵道及鐵道兩旁地物的空間地理數據、屬性數據的機動測量和採集，實時記錄鐵路沿線限界的實景圖片，通過後處理軟體的測量功能提供限界場景的測量結果。本發明還能拍攝鐵路沿線清晰的景觀錄像，在行車軌跡圖上點取一點時，可方便快捷地得到該點的實景錄像並進行播放，有助於獲取鐵路設施狀態信息，進行鐵路資產管理。
本發明由安裝在鐵路電務試驗車廂上的硬體和軟體兩部分組成。
硬體分為車廂外安裝和車廂內安裝的設備，車廂外的設備主要包括數字相機、攝像機、GPS天線等，車廂內的設備主要有計算機、GPS接收機、陀螺儀、同步控制器等。
具體地說，如圖1、2，本發明包括第1、2數字相機(1.1、1.2)、第1、2攝像機(2.1、2.2)、GPS(3)、GPS天線(3.1)、第1、2計算機(4.1、4.2)、第1、2顯示器(5.1、5.2)、同步控制器(6)、速度傳感器(7)、溫控器(8)、陀螺儀(9)、電源變換器(10)、斷路器(11)、開關電源(12)、AC220V(13)、第1、2防護罩(14.1、14.2)、試驗車廂(15)；在試驗車廂(15)頂部設置有與GPS(3)連接的GPS天線(3.1)，在試驗車廂(15)前端上部的兩側分別設置有第1、2防護罩(14.1、14.2)和第3、4防護罩(14.3、14.4)；在第1、2防護罩(14.1、14.2)內分別設置有第1數字相機(1.1)和第1攝像機(2.1)，在第3、4防護罩(14.3、14.4)內分別設置有第2數字相機(1.2)和第2攝像機(2.2)；和第1顯示器(5.1)連接的第1計算機(4.1)分別通過圖像卡和通信電纜與第1、2數字相機(1.1、1.2)相連，接收、存儲數字相機發來的圖像數據，並在第1顯示器(5.1)上顯示；和第2顯示器(5.2)連接的第2計算機(4.2)分別通過視頻卡和同軸電纜與第1、2攝像機(2.1、2.2)相連，接收、存儲攝像機發來的視頻數據，並在第2顯示器(5.2)上顯示；第2計算機(4.2)還分別與GPS(3)和陀螺儀(9)連接，接收定位數據和姿態數據；同步控制器(6)分別與速度傳感器(7)、第1、2數字相機(1.1、1.2)、GPS(3)、第1、2計算機(4.1、4.2)連接，採集速度傳感器(7)裡程信號，接收GPS(3)數據，監控所有數字相機、計算機的運行狀態，使之同步、協調工作。
軟體包括實時數據採集軟體和後處理軟體，為多層次模塊化軟體工程設計。軟體涵蓋圖形圖像、地理空間位置、姿態、自動控制等多學科不同領域，將採集到的信息加工處理，獲取限界地物高精度測量結果。本內容將另案申請。
本發明具有下列優點和積極效果①用高科技手段取代傳統的手工作業，適應鐵路運輸不斷提速和鐵路設施日益現代化這一歷史性要求。
②用高速行駛的移動測量代替定點測量，提高工作效率數十倍。本發明在時速160公裡狀態下，沿途所有檢測點的拍攝測量都在瞬間完成，只需輕點滑鼠便可查詢列印數據，其方便快捷是人工測量不可比擬的。
⑧高科技投入帶來高附加效益。本發明除了用於鐵路限界檢測外，還可顯示、記錄鐵路沿線站、場、隧道、橋梁等地理信息，高清晰拍攝鐵路設施、地物狀態照片和實景錄像，為鐵路設施的維護維修和資產管理提供決策依據。
④本發明適用於國內鐵路限界檢測領域，具有顯著的實用價值和經濟效益。


圖1為本發明結構框圖；圖2為本發明在電氣試驗車廂外部安裝示意圖。
其中1.1-第1數字相機，1.2-第2數字相機；2.1-第1攝像機， 2.2-第2攝像機；3-GPS， 3.1-GPS天線；4.1-第1計算機， 4.2-第2計算機；5.1-第1顯示器， 5.2-第2顯示器；6-同步控制器；7-速度傳感器；8-溫控器；9-陀螺儀；10-電源變換器；11-斷路器；12-開關電源；13-AC220V；
14.1-第1防護罩，14.2-第2防護罩；14.3-第3防護罩，14.4-第4防護罩；15-試驗車廂。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例進一步說明一、總體1、前述，如圖2，第1、2數字相機(1.1、1.2)和第1、2攝像機(2.1、2.2)分別安裝於試驗車廂(15)前端上部的兩側。由於試驗車廂在鐵路上行駛不能調頭，因此，試驗車廂(15)的另一端同樣的位置也應裝有同樣的第1、2數字相機(1.1、1.2)和第1、2攝像機(2.1、2.2)。根據列車行駛方向或作業要求開啟一端的設備。第1、2數字相機(1.1、1.2)用於列車兩側影像採集；第1、2攝像機(2.1、2.2)用於列車兩側景觀錄像採集。
2、GPS天線(3.1)安裝在試驗車廂(15)頂部，第1、2防護罩(14.1、14.2)和第3、4防護罩(14.3、14.4)為具有自動溫度控制功能的防護罩，安裝在車廂外壁上，與車廂連為一體。安裝位置必須符合列車安全標準，不能超高、超寬。
試驗車廂(15)由火車頭牽引，一般位於列車尾部倒退拍攝，相機、攝像機鏡頭無遮擋。如果位於列車前部，火車頭會對鏡頭造成部分遮擋，影響拍攝和量測。
3、本發明使用電氣試驗車載電源AC220V(13)，通過開關電源(12)轉換為DC12V給第1、2計算機(4.1、4.2)、電源變換器(10)、同步控制器(6)和溫控器(8)供電。電源變換器(10)輸入DC12V、輸出2路隔離的DC12V和DC5V電源。DC12V給第1、2數字相機(1.1、1.2)、第1、2攝像機(2.1、2.2)、GPS(3)及第1、2顯示器(5.1、5.2)供電，DC5V給陀螺儀(9)供電。
4、相機、攝像機都安裝在防護罩內，防護罩內裝有溫度傳感器，具有加熱、製冷、前擋玻璃除霜功能，由溫控器(8)進行控制，可以全天候工作。溫控器(8)採集防護罩傳感器溫度信號，根據預先輸入的加熱、製冷設定值，分別控制各防護罩內的溫度。溫控器(8)可設置高、低溫報警值，監視防護罩內溫度是否超限，如有超限立即發出聲光報警。
二、有關部件本發明的其它部件均為常用標準部件，均有上市產品。
*第1、2數字相機(1.1、1.2)可選用BASLER A641FC。
*第1、2攝像機(2.1、2.2)可選用Mintron 63V5H。
*GPS(3)、GPS天線(3.1)可選用Javad。
*第1、2計算機(4.1、4.2)可選用研華工控機。
*第1、2顯示器(5.1、5.2)可選用DELL 1907FPT。
*同步控制器(6)可選用TBK-1A型多路同步控制器。
*速度傳感器(7)可選用DF16光電式速度傳感器。
*溫控器(8)可選用XMTG938型智能溫控器。
*陀螺儀(9)可選用VG951。
*電源變換器(10)可選用CYK12D12@5。
*斷路器(11)可選用NC100H2P80AC。
*開關電源(12)可選用600S-N012。
*第1、2、3、4防護罩(14.1、14.2、14.3、14.4)可選用JPD3-EX1V。
三、運行實驗測試結果對照表本發明經多次上路運行，取得了良好的使用效果。以鐵路建築限界檢測項目為例，鐵路限界檢測裝置自動檢測與人工檢測對比測試結果如表1所示表1測試結果對照表

權利要求
1.一種鐵路限界高速動態檢測裝置，其特徵在於在試驗車廂(15)頂部設置有與GPS(3)連接的GPS天線(3.1)，在試驗車廂(15)前端上部的兩側分別設置有第1、2防護罩(14.1、14.2)和第3、4防護罩(14.3、14.4)；在第1、2防護罩(14.1、14.2)內分別設置有第1數字相機(1.1)和第1攝像機(2.1)，在第3、4防護罩(14.3、14.4)內分別設置有第2數字相機(1.2)和第2攝像機(2.2)；和第1顯示器(5.1)連接的第1計算機(4.1)分別通過圖像卡和通信電纜與第1、2數字相機(1.1、1.2)相連，接收、存儲數字相機發來的圖像數據，並在第1顯示器(5.1)上顯示；和第2顯示器(5.2)連接的第2計算機(4.2)分別通過視頻卡和同軸電纜與第1、2攝像機(2.1、2.2)相連，接收、存儲攝像機發來的視頻數據，並在第2顯示器(5.2)上顯示；第2計算機(4.2)還分別與GPS(3)和陀螺儀(9)連接，接收定位數據和姿態數據；同步控制器(6)分別與速度傳感器(7)、第1、2數字相機(1.1、1.2)、GPS(3)、第1、2計算機(4.1、4.2)連接，採集速度傳感器(7)裡程信號，接收GPS(3)數據，監控所有數字相機、計算機的運行狀態，使之同步、協調工作。
2.按權利要求1所述的一種鐵路限界高速動態檢測裝置，其特徵在於同步控制器(6)選用TBK-1A型多路同步控制器。
全文摘要
本發明公開了一種鐵路限界高速動態檢測裝置，涉及一種鐵路限界檢測裝置。本發明綜合運用GPS全球定位系統、立體測量系統、航位推算系統、自動控制等多種高新技本手段，實現了對鐵道及鐵道兩旁地物的空間地理數據、屬性數據的機動測量和採集，實時記錄鐵路沿線限界的實景圖片，通過後處理軟體的測量功能提供限界場景的測量結果。本發明還能拍攝鐵路沿線清晰的景觀錄像，在行車軌跡圖上點取一點時，可方便快捷地得到該點的實景錄像並進行播放，有助於獲取鐵路設施狀態信息，進行鐵路資產管理。本發明適用於國內鐵路限界檢測領域，具有顯著的實用價值和經濟效益。
文檔編號G01S19/42GK101082489SQ200710052689
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月11日 優先權日2007年7月11日
發明者羅才安 申請人:武漢立得空間信息技術發展有限公司