本發(fā)明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種城軌車輛車載自動軌道檢測裝置。
背景技術：
截至2013年底， 我國有近20個城市開通多達80條城市軌道運營線路，總里程達到2400km，其中絕大部分線路建于地下或高架。軌道作為承載和引導列車安全行駛的重要設備， 維持良好的狀態(tài)對運營安全至關重要。由于和輪軌長期運行接觸，軌道在動力作用下會產生各種軌道不平順和表面磨耗及缺陷。各種軌道不平順向下引發(fā)軌道扣件松動、軌下基礎設施破壞等結果；向上引起軌道車輛平穩(wěn)性和舒適度的變化，甚至造成脫軌、傾覆等惡性事件；對軌道本身而言，可能造成軌道裂紋，最終導致軌道斷裂，嚴重縮短鋼軌的使用壽命。為防止車輛脫軌等重大事故發(fā)生，必須對軌道進行安全性檢測。
城市軌道運營線路具有載客量大，行車密度大，養(yǎng)護時間短和場地狹窄等特點， 目前國內軌道檢測多采用人工檢測和大型專業(yè)檢測設備相結合的模式， 大部分軌道安全性檢查和檢測都在日常養(yǎng)護維護中實施，基本依靠人工和小型設備進行，軌道檢測的效率、準確性和可靠性還有待提高。早期軌道檢測采用純碎的人工檢測， 工人對軌道及附屬設備進行目視或依靠簡單的工具進行取樣檢測。19世紀70年代出現(xiàn)了軌道檢查小車，用人力推行小車和機動的檢測小車進行檢測。隨著城市軌道交通的快速發(fā)展,僅依靠工務部門的人工及手持小設備檢測，已經無法滿足軌道交通安全檢測的需求。隨著城軌交通運營里程不斷增加，隧道及高架結構的沉降變形，線路的幾何形位變化，軌道結構的損壞等因素都對軌道設施檢測提出了更高的要求。為解決工務部門檢測的精度問題及把工務人員從繁重且重復的勞動中脫離出來， 工務部門開始購置大型無損軌道檢測設備，利用專業(yè)的軌道檢測設備，對線路的幾何不平順、限界，以及鋼軌和軌道下部混凝土結構的傷損進行快速檢查，以保證列車的安全、正點、平穩(wěn)運行。相對傳統(tǒng)的人工檢測， 大型專業(yè)檢測設備具有以下優(yōu)缺點：精度高、檢測項目全：、速度快、數(shù)據可進行管理，便于深度分析、大型專業(yè)軌道檢測設備需要前期的大量資金投入，成本較高，另外還需要配置專門的司乘人員，提高了工務成本。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為適應城市軌道運營線路載客量大，準點率高，行車密度大，養(yǎng)護時間短和場地狹窄等特點，設計了一種城軌車輛車載自動軌道檢測裝置。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
城軌車輛車載自動軌道檢測裝置由軌道檢測及線路巡檢系統(tǒng)、軌距檢測系統(tǒng)、鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)、第三軌檢測系統(tǒng)、列車定位系統(tǒng)等其他系統(tǒng)構成。整個檢測系統(tǒng)由三部分組成：底架及轉向架懸掛設備，包括電源供給，照明，攝像機，激光，超聲波等系統(tǒng)；客室內計算機信息處理系統(tǒng)（一般置于客室座椅下）；司機室或控制中心顯示系統(tǒng)。自動軌道檢測系統(tǒng)主要檢測軌道， 第三軌狀態(tài)以及軌道的其他附件。一般選擇在運營車隊中的2～3列車上安裝自動軌道檢測系統(tǒng)，在列車的日常載客運行中完成軌道系統(tǒng)的檢測， 并把檢測結果輸送到地面控制中心（OCC）。
所述的軌道檢測及線路巡檢系統(tǒng)主要由底架及轉向架檢測設備及車內設備組成， 以列車正常運行速度檢測軌距、軌道不平順、三角坑、鋼軌的輪廓等信息，并通過先進的圖像成像處理技術成像。
所述的軌距檢測系統(tǒng)采用激光三角測距原理，利用2D激光輪廓傳感器對軌面和內軌腰、軌底進行掃描，運用高速圖像處理技術對輪廓曲線進行提取和分析，確定軌距的變化，計算合成動態(tài)的軌距值。
所述的鋼軌輪廓的檢測采用高精度光學測量系統(tǒng)，運用非接觸、數(shù)字化、光學圖像技術將軌距檢測系統(tǒng)中提取的軌頭輪廓圖形與標準軌頭輪廓進行對比，從而完成對有問題區(qū)域的分析。
所述的第三軌檢測系統(tǒng)采用非接觸式測量，能夠測量、記錄第三軌相對于運行軌的垂直和橫向位置、缺陷位置等信息。鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)為第三軌測量系統(tǒng)提供位置參數(shù)進行參照對比，測量系統(tǒng)的最小分辨率1.0mm。
所述的定位系統(tǒng)收集并分析分布在各個子系統(tǒng)采集的位置信號（軌距檢測、第三軌檢測系統(tǒng)等），提供列車的運行公里信號，以便準確地定位軌道系統(tǒng)存在問題的位置。
本發(fā)明的有益效果是：
線路占據了鐵路最大的投資，是所有軌道運輸?shù)幕A和靈魂，對線路實施正確的養(yǎng)護管理將帶來不可估量的收益。國內軌道交通正處在快速發(fā)展時期，隨著運營線路的不斷增長， 工務部門的檢測和維護任務也會日益增加。如單靠人工檢測，容易出現(xiàn)錯判、漏判等現(xiàn)象，從而給軌道交通的安全埋下隱患；如僅采用大型專業(yè)軌道檢測設備， 需要花費大量資金采購專有設備和占用夜間時間用來檢測線路，此外還需要配置專門的司乘人員，額外增加工務和投資成本。地鐵車輛車載自動軌道檢測系統(tǒng)可以利用運營時間完成軌道線路的檢測，為人工檢測和大型專業(yè)設備檢測提供參考數(shù)據，可以大大減少工務人員的工作量以及大型檢測設備的使用率。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是ATI系統(tǒng)拓撲簡圖。
具體實施方式
如圖1所示，城軌車輛車載自動軌道檢測裝置由軌道檢測及線路巡檢系統(tǒng)、軌距檢測系統(tǒng)、鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)、第三軌檢測系統(tǒng)、列車定位系統(tǒng)等其他系統(tǒng)構成。整個檢測系統(tǒng)由三部分組成：底架及轉向架懸掛設備，包括電源供給，照明，攝像機，激光，超聲波等系統(tǒng)；客室內計算機信息處理系統(tǒng)（一般置于客室座椅下）；司機室或控制中心顯示系統(tǒng)。自動軌道檢測系統(tǒng)主要檢測軌道， 第三軌狀態(tài)以及軌道的其他附件。一般選擇在運營車隊中的2~3列車上安裝自動軌道檢測系統(tǒng)，在列車的日常載客運行中完成軌道系統(tǒng)的檢測， 并把檢測結果輸送到地面控制中心（OCC）。
軌道檢測及線路巡檢系統(tǒng)主要由底架及轉向架檢測設備及車內設備組成， 以列車正常運行速度檢測軌距、軌道不平順、三角坑、鋼軌的輪廓等信息，并通過先進的圖像成像處理技術成像。軌道巡檢系統(tǒng)采用光學無接觸技術，模塊化設計。利用高速激光攝相機，采集、存儲線路的狀態(tài)圖片，并進行實時分析處理，系統(tǒng)能自動識別缺陷并按缺陷的屬性和/或基礎設施相關的位置進行分類。
軌距檢測系統(tǒng)采用激光三角測距原理，利用2D激光輪廓傳感器對軌面和內軌腰、軌底進行掃描，運用高速圖像處理技術對輪廓曲線進行提取和分析，確定軌距的變化，計算合成動態(tài)的軌距值?？紤]到垂向振動和側滾運動對檢測結果的影響， 系統(tǒng)在轉向架和軸向間加裝輔助的激光位移傳感器，實時地對計算結果進行糾正和補償。
鋼軌的輪廓狀態(tài)對鐵路基礎設施的運營和保養(yǎng)，以及規(guī)劃養(yǎng)護維修作業(yè)尤為重要。鋼軌輪廓的檢測采用高精度光學測量系統(tǒng)，運用非接觸、數(shù)字化、光學圖像技術將軌距檢測系統(tǒng)中提取的軌頭輪廓圖形與標準軌頭輪廓進行對比， 從而完成對有問題區(qū)域的分析。利用輪廓圖形與標準軌頭輪廓的對比， 提取軌道磨耗值。軌道的磨耗缺陷會產生惡性循環(huán)，不僅導致車輪受損，還會影響軌墊和枕木，形成道床局部下沉，鐵路失去其穩(wěn)定性。對鋼軌輪廓狀態(tài)的檢測數(shù)據的分析，可以提供鋼軌的預防性打磨，延長鋼軌壽命，改善列車的運行，減少蛇行運動，減少運動的噪聲，降低能耗，降低車輪鏇修成本。
采用非接觸式測量，能夠測量、記錄第三軌相對于運行軌的垂直和橫向位置、缺陷位置等信息。鋼軌輪廓檢測系統(tǒng)為第三軌測量系統(tǒng)提供位置參數(shù)進行參照對比，測量系統(tǒng)的最小分辨率1.0 mm?？稍谲囕v運行過程中實時地對第三軌軌道位置和緊固件進行監(jiān)控，避免第三軌脫落的事故發(fā)生。為采集到高精度的測量數(shù)據， 需要在日常維護期間對第三軌檢測系統(tǒng)進行定期校正， 采用三角測量法的校正系統(tǒng)根據在運行軌軌頭附近的位置傳感器來定義第三軌的基準位置。
定位系統(tǒng)收集并分析分布在各個子系統(tǒng)采集的位置信號（軌距檢測、第三軌檢測系統(tǒng)等），提供列車的運行公里信號， 以便準確地定位軌道系統(tǒng)存在問題的位置。但是一般的鐵路里程和實際線性里程不同，為了解決兩者的位置不同步，可通過射頻電子標簽系統(tǒng)（RFID）來實現(xiàn)自動里程再同步。RFID系統(tǒng)由路面和車載兩部分構成。在軌道中心部位每隔固定的里程（建議1km）安裝一個無源射頻電子標簽卡，用以儲存線路里程、特征等信息。車輛底部安裝射頻接收雷達天線，用于當車輛經過射頻標簽時讀取其內部儲存的里程信息進行里程自動校準。車載自動軌道檢測系統(tǒng)將車輛日常運營過程完成的軌道檢測的數(shù)據傳送到控制中心建立數(shù)據庫， 給人工檢測或大型專業(yè)軌道檢測設備提供足夠的軌道信息。