GJ_6型轨道检测系统_魏世斌

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1、铁道建筑98RailwayEngineeringNovember，2011文章编号:1003-1995(2011)11-0098-04GJ-6型轨道检测系统魏世斌，刘伶萍，赵延峰，李颖，王昊(中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，北京100081)摘要:为了适应客运专线和高速铁路基础设施检测的需要，自主开发了GJ-6型轨道检测系统，克服了GJ-4型和GJ-5型轨道检测技术的缺点，在多方面取得技术突破。系统主要由激光摄像组件、惯性测量组件、信号处理组件、数据处理组件、里程定位组件和机械悬挂装置等六部分组成，具有高速、

2、精确、可靠的特点。在我国自主研发的一系列高速综合检测列车上得到应用，最高检测速度已达400km/h。通过京沪高速铁路检测结果表明，GJ-6型轨道检测系统完全可以达到准确度要求，具有良好的推广前景和重大的经济效益，满足高速铁路和其它各种铁路检测的需要。关键词:GJ-6轨道检测激光摄像精确定位实时处理中图分类号:U216．3文献标识码:A［1］我国的轨道检测技术经历过5次重大飞跃。目时控制技术，能够实现里程精确定位。前较广泛使用的轨道检测设备是第4代和第5代产1GJ-6型轨道检测系统的组成［2-4］［5］品，即GJ-4

3、型和GJ-5型轨道检测系统。为满足提速线路和高速线路轨道检测的需要，研发了GJ-6型GJ-6型轨道检测系统主要由激光摄像组件、惯性轨道检测系统。测量组件、信号处理组件、数据处理组件、里程定位组GJ-4型和GJ-5型轨道检测系统各有优缺点。GJ-件和机械悬挂装置等六部分组成，如图1所示。轨道4型轨道检测系统采用了捷联式系统结构，检测信号检测系统使用计算机集中处理全部检测项目数据，检利用率高，传感器安装方便;基于实时操作系统的检测测项目齐全，包括轨距、轨向、高低、水平、曲率、三角坑软件较好地解决了空间采样控制和各项目的

4、同步问等轨道几何不平顺，以及车体水平和垂直振动加速度，题。最高检测速度为160km/h。但GJ-4型轨检车轴还包括道岔、道口及桥梁等地面具有显著特征的标志箱式的轨检梁在速度较高时受到剧烈的振动和冲击，物，方便工务人员查找病害。容易出现疲劳损伤，造成安全隐患，且传感器较易损GJ-6型轨道检测系统将摄像组件、自动位置探测［6］坏，降低了系统的可靠性。GJ-5型轨道检测系统是我国在引进国外先进技术的基础上集成开发的检测设备，最高检测速度200km/h，采用激光摄像测量技术，通过对钢轨断面轮廓图像的处理获得钢轨横向和纵向位

5、移，再结合惯性器件的输出信号计算轨道几何参数。GJ-5型轨道检测系统存在精度不够高、标定困难、易受阳光干扰等缺点，不适应高速铁路轨道检测的需要。新研制的GJ-6型轨道检测系统摒弃了不安全的悬挂方式，去掉了伺服机构等移动部件，采用激光摄像式的轨道检测技术，克服了阳光干扰，采用数字图像技术，提高检测精度，同时探索出新的标定方法，采用实收稿日期:2011-07-20;修回日期:2011-08-20基金项目:国家高技术发展项目(863计划)(2009AA110300)作者简介:魏世斌(1966—)，男，湖北随州人，副研究员

6、，硕士。图1轨道几何状态检测系统构成示意2011年第11期GJ-6型轨道检测系统99器和惯性组件安装在同一个检测梁内，这个检测梁安根据摄影检测理论的共线方程，可以推导出钢轨装在车辆的转向架上，如图2所示。检测梁属刚性结断面上任一点(物点)坐标(x，y)与对应的像点坐标构，上述传感器都在同一刚体上，惯性传感器跟踪梁的(X，Y)之间的关系空间运动，然后参照激光光学传感器所探测的钢轨位ìa1u+a2v+a3x=置数据，解算轨道集合参数。检测梁材质坚硬，确保所ïïc1u+c2v+1í(2)有传感器相互之间牢固固定，且每个传

7、感器自身具备ïïb1u+b2v+b3y=抗冲击能力。检测梁的设计充分考虑了在线路恶劣环îcu+cv+112境下如何保护所有的传感器和线缆，为了维修方便，检参数a1，a2，a3，b1，b2，b3，c1，c2称为摄像机的隐参测梁设计了可以方便打开的盖子，从梁到车体的布线数。最少只需要4个物点的坐标及其对应的4个像点通过柔性套管外加不锈钢护管保护。在安装及连接环的坐标就可以直接解出式(2)中的8个隐参数。但通节考虑安全余量，设计多级安全保护。常为了提高检测精度，需要更多的物点像点对。如果物点像点对的数目＞4，则可用最小二

8、乘法解出8个隐参数。图像处理过程如图4所示。图2GJ-6型轨道检测系统轨检梁及悬挂装置图4钢轨断面图像处理过程激光摄像组件的标定是整个系统的重要环节，用2激光摄像组件激光摄像标定仪获取检测参数，首先轨距检测标定使激光摄像组件是GJ-6型轨道检测系统的重要组用电控位移台精确控制钢轨移动，进行实验室验证。成部分，主要包含激光器、摄像机、温控系统、光学系统使用电控