【摘 要】
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随着中国铁路事业的高速发展，截止2015年底铁路运营总里程达到12万公里，如此规模庞大的铁路网络使得铁路工务部门对钢轨的维护检修工作提出了更高的要求。传统的手持尺式测量工
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随着中国铁路事业的高速发展，截止2015年底铁路运营总里程达到12万公里，如此规模庞大的铁路网络使得铁路工务部门对钢轨的维护检修工作提出了更高的要求。传统的手持尺式测量工具已经处于淘汰边缘，连续非接触式钢轨空间廓形检测技术已经成为铁路工务检测必须的现代化检测技术。然而该项技术长期被国外垄断，技术引进成本高，设备使用维护成本高。因此研究连续非接触式钢轨空间廓形检测技术十分必要。 本文首先综述了国内外对于钢轨空间廓形检测技术的研究现状，分析了适用于中国铁路工务维护现状的技术实现方法，提出了一种移动式钢轨空间检测小车系统。该系统由小车车体结构，控制系统，图像处理软件系统三大部分组成，本文对三个系统分别进行了详细的技术研究。 针对移动式钢轨空间廓形检测小车的设计要求利用SolidWorks三维设计软件对其小车车体结构进行了设计，小车采用手推式刚性车架，弹性定位夹紧技术，螺栓连接式里程测量装置和图像传感器装置。利用主从式控制系统原理，搭建了基于USB2.0接口标准的钢轨空间廓形检测控制系统，以笔记本电脑为上位机，相机模块和里程测量模块分别控制图像传感器和光电编码器的数据采集传输过程。以Zhang经典标定方法为基础，研究了钢轨空间廓形检测相机标定系统的具体技术手段。提出了一种精度预估方法，通过实验数据总结了一种视口选取方法，并进行了标定实验，所得钢轨空间廓形数据可靠性高。以OpenCV计算机视觉库为基础，利用VS2013开发软件设计了钢轨空间廓形检测的图像处理MFC单文档应用程序，实现了钢轨空间廓形图像采集，图像处理。以钢轨轨底轨腰成像曲线为研究对象，提出了一种已知圆弧半径弧长信息下基于函数曲线斜率分析的圆弧圆心坐标提取方法，实现了钢轨空间廓形特征识别对比功能。 本文以设计满足钢轨空间廓形连续非接触式测量技术要求为背景，应用了虚拟样机技术、图像处理技术对整个钢轨空间廓形检测小车系统进行了设计与分析。为后续钢轨空间廓形检测小车系统推入市场打下了技术基础，具有一定的指导意义和应用价值。
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