铁路长导轨直线度测量方法研究

• 作 者: 刘鹏
• 发表日期: 2009年01期
• 关键词: 铁轨直线度 激光测量 单模光纤耦合 自校正测量 数字图像处理

在高速铁路线路里程不断增加,列车大提速的背景下,随着使用年限的增加,在某些路段铁轨会发生弯曲、下沉等形变,从而导致平直度等参数超过建设初期的安全设计指标,会产生一系列事故隐患。为预防因线路老化问题带来的重大事故的发生,越来越多的线路需要人工进行检测和维护。在传统铁轨检测时,通常采用10m弦测法或者大型轨检车进行测量,前者测量误差较大,有很大的局限性;后者价格昂贵,也不便于日常检修使用。因此,工程中急需一种较高精度,低成本,测量距离长,使用简便的铁轨直线度测量仪器。针对于当前铁轨平直度检测的要求和特点,课题中设计了一种基于自校正原理的准直激光长弦测量方案。在详细设计中,提出了采用单模光纤耦合技术提供高精度准直激光束的基准方案,并以此建立了基于激光测距传感器的自校正测量原理模型,推导了将直线度偏移量转化为铁轨曲线正矢偏移量的模型。并对测量系统总体方案进行了设计和细分。数字图像处理是计算机视觉检测的核心内容,对系统的测量精度和测量效率具有决定性作用。本文重点论述了图像处理中的滤波处理、灰度变换、阈值分割和边缘检测几方面的内容,深入分析了几种光斑中心检测的算法,并建立了一套综合图像处理过程,这种处理过程有效地保证了中心定位的测量精度和稳定性。论文通过光学设计、机械结构设计、电路设计、软件设计等工作,最终设计了一台集激光准直、图像处理、激光相位测距、嵌入式系统、数据处理等技术于一体的便携式、多功能铁轨直线度测量样机。通过实验验证以及测量误差分析等工作,论证了该系统具有一定的实用价值,并提出了相应的改进设想,值得进一步的研究和开发。