[00917168]车辆运动姿态地面激光测量方法及装置

该发明涉及一种列车车辆运动姿态自动测量方法和装置，特别适用于在列车运动中，通过地面激光检测装置来实现对列车车辆的蛇行、振动及摇晃进行综合测量，从而为防止列车脱轨提供技术设备保障。列车车辆的运动状态是影响列车行车安全的重要因素之一，特别是随着中国铁路技术的发展，列车的速度不断提高，列车在线路运动的平稳性是关系到列车安全和乘客舒适性的重要因素之一，列车高速运行状态下车辆的蛇行、偏转、摇晃及振动是造成列车脱轨的主要原因之一。如何准确测量列车的运动状态，避免列车脱轨来保证列车的行车安全是国内外铁路科技者普遍关心但又未能很好解决的技术难题。对车辆运动状态的测量方法有如下几种：1．摇晃仪，在一节车辆上安装若干个加速度传感器，测量该车厢内运动时加速度的变化情况，得到该节车厢的振动、偏摆情况，这种方法的主要缺点在于得到的信号是线路与某节车辆的综合，不能判断整个列车各个车辆的运动状态，若要得到多个车辆的情况，必须在每个车辆上装上一套系统，是极不经济的做法；2．CCD测量方法，在钢轨内侧安装CCD摄像头，实时测量车轮与钢轨的接触状况来判断列车的运动状态，从而判断列车脱轨的可能性，这种方法的缺点在于轮轨的接触状态不能完全反映列车的运动状态，更不能作为列车脱轨可能性的判断，且测量时列车的速度不能太高。该发明提供地面激光测量方法和装置，实现对车辆运动状态的测量，测量精度高，测量装置的机械故障率低，测量时列车的运行速度不受限制。该发明的测量方法是：当某节车辆达到激光测量点时，车辆运动时由于多普勒效应造成散射回来达到光电探测器的频率的变化；或者由于车辆的运动造成散射回来达到光电探测器的位置的变化，理想情况下，列车只要沿钢轨方向的速度或位移，没有蛇行、偏摆或垂直振动，此时探测器得到的频率变化只要与列车纵向运动有关的分量，其它方向的频率变化量为零，散射回来的光在光电探测器上的位置也不会发生变化。反之若车辆存在蛇行，即车辆在横向存在运动，此时探测器得到的频率变化中含有与车辆蛇行方向一致的频率变化分量；或散射回来的光达到光电探测的位置会发生变化，通过检测这些频率或位置的变化，便可得到列车运动的蛇行情况。当测量车辆垂直方向的振动时，可在两根钢轨之间安装一套检测系统，将激光打倒车辆的底面上，通过检测很短一段时间内从车辆底部不同位置两点散射回来的光在探测器上位置的变化，就可以得到车辆上下振动的情况。测量车辆的摇晃时，需要安装两套测量系统，使得两套系统出射的两个激光点的连线与车厢垂直方向平行，通过比较两套测量装置中光电探测器的信号，可以得到车辆的摇晃情况。该发明的优点在于：测量完全为非接触式，测量装置的故障率低，测量装置安装维修方便；能综合测量车辆的蛇行、摇晃、振动等运动状态，且测量时列车的运动速度不受限制。