一种APM列车轨靴状态监测装置的制作方法

一种apm列车轨靴状态监测装置
技术领域
1.本实用新型涉及apm列车技术领域，特别涉及一种apm列车轨靴状态监测装置。

背景技术：

2.随着城市发展、市域范围的扩大，轨道交通骨干线路需要不断延伸以服务郊区新城、新市镇及大型动迁基地，但是线路末端客流小，简单的延伸将影响运营效率的发挥和服务水平的提高。选择中、小运量的apm轨道交通承担外围接驳型线路运营任务，既能改善项目的经济效益，又能扩大骨干网络的服务范围。
3.但是apm列车在运行过程中，由于轨道不平顺等问题，容易出现集电靴受损等问题。集电靴在经过道岔时，道岔两侧两条同相接触轨轨道之间会有间隙。由于道岔的定位精度问题，两条接触轨轨面会存在高度差。集电靴经过该缝隙时，由于高度差的原因会发生冲击，造成集电靴损伤甚至脱落。接触轨连接处，由于定位精度问题，也会发生集电靴撞击接触轨而脱落的情况。当轨靴关系发生异常时，会直接影响列车的正常取电。当集电靴位置偏离后，在运动过程中还可能对列车的车底部件和轨道造成二次伤害；当轨道被损坏后，不仅会引发当前列车的后面转向架集电靴受损，还有可能引起后续列车的集电靴受损。因此有必要对轨靴状态进行实时监控。
4.为了及时解决这些隐患，做到故障的事先预防，需要定期对接触轨的几何参数进行检测，并形成历史数据库，利用数据库生成接触轨偏移、倾斜的发展趋势，预测接触轨的维护时间，以便制定维护计划。现有技术采用视频监控的方式予以解决，该方法在apm列车的集电靴处安装摄像头，在列车运行过程中对集电靴和供电轨的接触状态进行成像，通过分析二维图像，获取轨靴状态。但是具有以下的缺点：
5.(1)、现有技术采用摄像机对列车的集电靴进行监测，容易受到外界环境的影响。当列车运行较长时间后，表面积灰落尘，会导致图像质量降低，从而影响图像分析的准确性；
6.(2)、此种方式容易受到恶劣天气影响，尤其在下雨时，当集电靴表面存在雨水时，成像质量会受到影响，导致分析不准确；
7.(3)、采用摄像机成像，只能获取轨靴的二维信息，只有特定角度的异常可以检出，当异常的角度与成像方向一致时，则无法判断；
8.(4)、基于二维信息的检测精度和准确率均不高。

技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种apm列车轨靴状态监测的装置，在列车运行过程中对apm列车的集电靴与轨道的相对关系进行实时监测，在靴轨关系发生异常时，发出预警信号。
10.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种apm列车轨靴状态监测装置，包括结构光扫描模块、至少一个相机和至少一个激光光源，所述相机与所述激光光源通过计算好
的相对位置关系固定在所述结构光扫描模块，其中，所述激光光源用于以预定的角度向待检测的集电靴投射激光光条，所述相机用于采集光条图案后将所述光条图案发送到所述结构光扫描模块，所述结构光扫描模块将所述光条图案处理后转换为处理器可处理的格式后输出到所述处理器，所述处理器对所述光条图案进行分析，输出轨靴结合处所述集电靴的偏离状态信息。
11.其中，还包括与所述处理器、所述结构光扫描模块连接的存储器，用于存储所述光条图案以及所述集电靴的偏离状态信息。
12.其中，还包括与所述结构光扫描模块连接的通信模块。
13.其中，所述通信模块包括wifi单元、连接电缆、5g单元中的至少一种。
14.其中，还包括用于将所述结构光扫描模块固定在工程车车底的固定件。
15.其中，所述通信模块设置在所述固定件内，所述结构光扫描模块设置在所述固定件的下方。
16.其中，还包括与所述处理器连接的报警器，用于对所述偏离状态信息与预定阈值范围进行对比，在超出所述预定阈值范围后输出警报信息。
17.其中，还包括与所述处理器连接的显示器，用于显示所述偏离状态信息。
18.其中，还包括与所述处理器、所述存储器连接的修改模块，用于修改所述存储器预存的所述预定阈值范围以及所述报警器发出的所述警报信息。
19.相比于现有技术，本实用新型所提供的apm列车轨靴状态监测装置，具有以下优点：
20.所述apm列车轨靴状态监测装置，通过采用采用结构光扫描技术，在列车运行过程中获取集电靴的三维空间信息，实现对集电靴与供电轨的相对位置进行实时采集，分析轨靴关系是否处于异常状态，精确度高、检出率高、实时性好、抗恶劣天气能力强。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型所提供的apm列车轨靴状态监测装置的一个实施例的正视图结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.参考图1，图1为本实用新型所提供的apm列车轨靴状态监测装置的一个实施例的正视图结构示意图。
25.线阵结构光技术：线阵结构光成像模组由线阵结构光光源和相机构成，系统向被
测物投射线阵结构光，利用相机对结构光图案成像，通过分析结构光图像的弯曲程度，获得被测物的轮廓特征。
26.本实用新型的核心是提供一种apm列车轨靴状态监测装置，包括结构光扫描模块1、至少一个相机3和至少一个激光光源，所述相机3与所述激光光源通过计算好的相对位置关系固定在所述结构光扫描模块1，其中，所述激光光源2用于以预定的角度向待检测的集电靴6和7投射激光光条，所述. 相机3用于采集光条图案后将所述光条图案发送到所述结构光扫描模块1，所述结构光扫描模块1将所述光条图案处理后转换为处理器可处理的格式后输出到所述处理器，所述处理器对所述光条图案进行分析，输出轨靴结合处所述集电靴6和7的偏离状态信息。
27.通过采用结构光扫描技术，在列车运行过程中获取集电靴6和7的三维空间信息，实现对集电靴6和7与供电轨8和9的相对位置进行实时采集，分析轨靴关系是否处于异常状态，精确度高、检出率高、实时性好、抗恶劣天气能力强。
28.为了进一步保证数据的安全性，在一个实施例中，所述apm列车轨靴状态监测装置还包括与所述处理器、所述结构光扫描模块1连接的存储器，用于存储所述光条图案以及所述集电靴6和7的偏离状态信息。
29.通过存储器存储所述光条图案以及所述集电靴6和7的偏离状态信息，使得所有运行的数据可以实时经常存储和调取，而不是传输到其它器件进行处理，大提高了运输处理的可靠性和安全性。
30.本技术对于存储器的数量、种类以及存储空间以及具体的安装位置不做限定。
31.更近一步，为了方便实时获得当前的监控状态，在一个实施例中，所述 apm列车轨靴状态监测装置还包括与所述结构光扫描模块1连接的通信模块。
32.本技术对通信模块的类型以及安装位置不做限定，所述通信模块包括 wifi单元、连接电缆4、5g单元中的至少一种，或者其它类型的通信模块。
33.本技术中主要通过结构光扫描模块1以及设置在其上的激光光源2和相机3进行工作，但是在实际运行是需要在工程车上运行，然后采用结构光扫描模块1进行数据采集，需要进行稳定采集数据，金额可能减少在数据采集时候产生的误差。
34.因此，一般安装在工程车底部，为了方便安装，在一个实施例中，所述 apm列车轨靴状态监测装置还包括用于将所述结构光扫描模块1固定在工程车车底的固定件。
35.通过固定件将所述结构光扫描模块1固定在工程车车底，使得在使用时，非常方便，可以进行快速安装，也能够减少对于设备的损害，方便安装和运输。
36.本技术对于固定件以及各个部件的安装位置不做限定，一般所述通信模块设置在所述固定件内，所述结构光扫描模块1设置在所述固定件的下方。
37.通过将通信模块设置在所述固定件内，所述结构光扫描模块1设置在所述固定件的下方，在使得结构光扫描模可以精准的对集电靴6和7进行扫描的同时，也不会对固定件的安装有影响，而且将通信模块设置在所述固定件内，可以对其进行保护，使得在运行中可以减少外部的气流或者异物的损害。
38.需要指出的是，本技术中还可以对结构光扫描模块1外部设置保护壳体，在不工作的时候，保护壳体归位，将其全部覆盖遮蔽，而在工作时候，将其打开。其结构可以采用整个球面结构，也可以采用两片或者更多片的球面结构，本技术对此不做限定。
39.由于在即使运行中会产生大量的数据，有集电靴6和7正常的数据，也有异常的数据，如果手动进行数据分析，耗时较大，而且没有有针对性。
40.为了解决这一技术问题，在一个实施例中，所述apm列车轨靴状态监测装置还包括与所述处理器连接的报警器，用于对所述偏离状态信息与预定阈值范围进行对比，在超出所述预定阈值范围后输出警报信息。
41.通过报警器对所述偏离状态信息与预定阈值范围进行对比，在超出所述预定阈值范围后输出警报信息，可以使得工作人员就可以有针对性的进行分析，通过警报信息即可快速对异常区域进行维护，提高维护效率。而且工作人员还可以根据异常信息快速的实时维护方案。
42.更进一步，为了进一步提高监控效率，在一个实施例中，所述显示器还包括与所述处理器连接的显示器，用于显示所述偏离状态信息。
43.通过显示器显示所述偏离状态信息，还可以显示警报信息，使得工作人员可以实时获得警报信息，通过其对应的位置，即可使得快速进行维护，可以将警报信息直接反应到显示器，从而提高维护效率。
44.更进一步，在实际的运行中，需要与一定的阈值进行比较，而该阈值对于不同的车辆可能不同，因此可能在不同的类型进行对应的修改，因此在一个实施例中，所述apm列车轨靴状态监测装置还包括与所述处理器、所述存储器连接的修改模块，用于修改所述存储器由于预存的所述预定阈值范围以及所述报警器发出的所述警报信息。
45.本技术中的修改模块可以直接设置在固定件，也可以是与显示器集成，采用触控屏进行设置，本技术对此不作限定。
46.如图1，为结构光扫描模块；2为激光光源；3为相机；4为结构光扫描模块的信号、供电电缆，为结构光扫描模块在车底的固定件；6和7为集电靴；8和9分别为供电轨；10为路基；其中，激光光源2和相机3通过计算好的相对位置关系固定在结构光扫描模块1中；结构光扫描模块1通过固定装置5被安装在列车车底；结构光扫描模块1以一定的俯仰角指向轨靴结合处。激光光源2向集电靴6和7投射激光光条；相机3采集光条图案；采集的激光光条图案经线缆4传输至处理器进行分析，获取集电靴偏离状态；集电靴6和7紧密贴合在供电轨8和9上；供电轨8和9固定在路基10上。
47.在列车运行过程中，集电靴6和7与供电轨8和9紧密贴合，为车辆获取电力。结构光扫描模块1被安装在车底，处于集电靴6和7的上方。系统工作时，扫描模块向集电靴6和7以一定角度投射激光光条，激光光条照射在集电靴6和7上，由于集电靴6和7及其接触的轨道连接面不是平面，因此会发生弯曲。光条的弯曲程度携带有集电靴6和7与供电轨8和9位置关系的三维空间信息。通过对结构光扫描模块1进行标定，可以通过后期解算得到集电靴6和7的准确位置偏移。扫描模块中的相机3将对光条进行高速成像，拍摄激光光条在轨靴接触处的弯曲情况。
48.拍摄的光条图案被传输至控制处理系统。由于实际测量过程中，环境条件并不是理想化的，图像传感器获得的图像很容易受到外界因素的干扰。从而使得最终获得的图像包含各种噪声。图像的噪声会给图像处理带来很大的干扰。因此首先进行图像预处理，去除图像的噪声。随后对激光光条进行提取。提取激光光条后，根据结构光的标定方程和测量点位可以得到集电靴6 和7的相对位置，从而判断轨靴关系是否正常。
49.综上所述，本实用新型所提供的所述apm列车轨靴状态监测装置，通过采用采用结构光扫描技术，在列车运行过程中获取集电靴的三维空间信息，实现对集电靴与供电轨的相对位置进行实时采集，分析轨靴关系是否处于异常状态，精确度高、检出率高、实时性好、抗恶劣天气能力强。
50.以上对本实用新型所提供的apm列车轨靴状态监测装置进行了详细介绍。本文中运用几个实例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本实用新型所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术中。
51.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。

技术特征：

1.一种apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，包括结构光扫描模块、至少一个相机和至少一个激光光源，所述相机与所述激光光源通过计算好的相对位置关系固定在所述结构光扫描模块，其中，所述激光光源用于以预定的角度向待检测的集电靴投射激光光条，所述相机用于采集光条图案后将所述光条图案发送到所述结构光扫描模块，所述结构光扫描模块将所述光条图案处理后转换为处理器可处理的格式后输出到所述处理器，所述处理器对所述光条图案进行分析，输出轨靴结合处所述集电靴的偏离状态信息。2.根据权利要求1所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括与所述处理器、所述结构光扫描模块连接的存储器，用于存储所述光条图案以及所述集电靴的偏离状态信息。3.根据权利要求2所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括与所述结构光扫描模块连接的通信模块。4.根据权利要求3所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，所述通信模块包括wifi单元、连接电缆、5g单元中的至少一种。5.根据权利要求4所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括用于将所述结构光扫描模块固定在工程车车底的固定件。6.根据权利要求5所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，所述通信模块设置在所述固定件内，所述结构光扫描模块设置在所述固定件的下方。7.根据权利要求6所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括与所述处理器连接的报警器，用于对所述偏离状态信息与预定阈值范围进行对比，在超出所述预定阈值范围后输出警报信息。8.根据权利要求7所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括与所述处理器连接的显示器，用于显示所述偏离状态信息。9.根据权利要求8所述apm列车轨靴状态监测装置，其特征在于，还包括与所述处理器、所述存储器连接的修改模块，用于修改所述存储器预存的所述预定阈值范围以及所述报警器发出的所述警报信息。

技术总结

本实用新型公开了一种APM列车轨靴状态监测装置，包括结构光扫描模块、至少一个相机和至少一个激光光源，相机与激光光源通过计算好的相对位置关系固定在结构光扫描模块，其中，激光光源用于以预定的角度向待检测的集电靴投射激光光条，相机用于采集光条图案后将光条图案发送到结构光扫描模块，结构光扫描模块将光条图案处理后转换为处理器可处理的格式后输出到处理器，处理器对光条图案进行分析，输出轨靴结合处集电靴的偏离状态信息。通过采用采用结构光扫描技术，在列车运行过程中获取集电靴的三维空间信息，实现对集电靴与供电轨的相对位置进行实时采集，分析轨靴关系是否处于异常状态，精确度高、检出率高、实时性好、抗恶劣天气能力强。劣天气能力强。劣天气能力强。