2010年9月第36卷第9期北京航空航天大学学报J o u r n a l o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s
S e p t e m b e r 2010
V o l .36 N o .9
收稿日期:2009-07-16
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50727502,60804060);铁道部科技研究开发计划资助项目(2008G 020-C ) 作者简介:孙军华(1975-),男,湖北荆门人,副教授,s j h @b u a a .e d u .c n .
基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法
孙军华
王伟华
刘 震
张广军
(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191)
摘 要:分析了基于结构光视觉的钢轨磨耗测量原理,提出一种钢轨磨耗车载动态测量方法.结构光视觉传感器安装在列车底部,测量钢轨内侧横断面轮廓.以钢轨轨腰轮廓作为测量基准,利用最近点迭代(I C P ,I t e r a t i v e C l o s e s t P o i n t )算法确定光平面测量坐标系到设计
坐标系的旋转矩阵和平移向量,将测量轮廓与设计轮廓对齐,在此基础上计算磨耗值.与已有的方法相比,该方法无需单独设置用于基准测量的视觉传感器,采用同一传感器实现了基准测量和磨耗测量,有效降低了系统成本,操作性强,且无需进行多传感器的全局校准,保证了测量精度.实验结果表明:该钢轨磨耗测量方法具有较好的重复性精度.
关 键 词:钢轨磨耗;结构光;基准对齐;最近点迭代匹配中图分类号:T N 247
文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)09-1026-04
R a i l w e a r m e a s u r e m e n t m e t h o d b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n
S u n J u n h u a W a n g W e i h u a L i u Z h e n Z h a n g G u a n g j u n
(S c h o o l o f I n s t r u m e n t S c i e n c ea n dO p t o -e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,B e i j i n gU n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 100191,C h i n a )
A b s t r a c t :T h e p r i n c i p l e o f r a i l w e a r m e a s u r e m e n t b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n w a s a n a l y z e d .Am e t h -o d f o r d y n a m i c a l l y m e a s u r i n g r a i l w e a r s i nv e h i c l e -m o u n t e dw a s p r o p o s e d .T h e s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o ns e n s o r w a s i n s t a l l e d a t t h e b o t t o m o f t h e t r a i n ,a n d t h e s e c t i o n p r o f i l e o f t h e r a i l w a s m e a s u r e d .T a k i n g r a i l w a i s t a s m e a s u r e m e n t b e n c h m a r k ,t h e r o t a t i o nm a t r i x a n dt r a n s l a t i o n v e c t o r b e t w e e n l i g h t -p l a n e c o o r d i n a t e f r a m e a n d d e s i g n e d c o o r d i n a t e f r a m e w e r e e s t i m a t e d b y i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t (I C P )a l g o r i t h m ,t h e n ,t h e r a i l w a i s t p r o -f i l e w a s r e g i s t e r e d t o d e s i g n e d p r o f i l e ,b a s e d o n w h i c h t h e r a i l w e a r s w e r e c a l c u l a t e d .C o m p a r e d w i t h p r e v i o u s m e t h o d s ,t h e p r o p o s e d m e t h o d d o e s n o t n e e d a s p e c i a l l y v i s i o n s e n s o r t o m e a s u r e t h e b e n c h m a r k .
B e n c h m a r k m e a s u r e m e n t a n d w e a r m e a s u r e m e n t a r e a c h i e v e dw i t h o n e s a m e v i s i o n s e n s o r .S y s t e m c o s t i s e f f e c t i v e l y r e -d u c e d ,a n d i t i s o p e r a b l e .M e a s u r e m e n t a c c u r a c y i s a l s o g u a r a n t e e d d u e t o n o n e e d o f g l o b a l c a l i b r a t i o no f m u l t i -s e n s o r .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e r e p e a t a b i l i t y p r e c i s i o n o f t h e m e t h o d i s h i g h .
K e y w o r d s :r a i l w e a r ;s t r u c t u r e d -l i g h t ;b e n c h m a r k a l i g n m e n t ;i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t
钢轨磨耗检测是铁路安全运营的重要保证,对于制定合理的铁路运输计划和降低维护成本非常重要
[1-2]
.长期以来,对钢轨磨耗的检测都是由
人工采用专用卡尺抽样检测,这种方式效率低下,
无法实现动态测量,且耗费大量人力物力,在测量中不可避免地引入了测量者的人为因素,影响了测量的精度和可靠性.
目前,随着机器视觉测量技术的发展与日臻
成熟,基于结构光视觉的钢轨磨耗测量已受到广泛的重视.磨耗的测量均需选取有效的测量基准,将视觉传感器测量得到的钢轨轮廓与标准设计轮廓对齐,然后根据磨耗定义计算磨耗值.文献[3]
选取钢轨头部未被磨损的一侧作基准,采用一种基于近景摄影测量中的二维直接线性解析纠正方法,通过坐标变换实现左右轮廓图像的对准.该方法光条不易受遮挡,便于在线处理.但需要两个视
DOI :10.13700/j .bh .1001-5965.2010.09.023
觉传感器,增加了成本,算法执行较复杂.文献[4]使用一种角点检测算法提取钢轨光条轮廓上的几个关键特征点,通过与标准设计轮廓中的相关特征点相比较获得磨耗值,图像处理数据量小,便于实时处理,但特征点检测易受图像质量影响,测量精度有限.
本文提出的钢轨磨耗测量方法,以钢轨内侧轨腰作为磨耗测量基准,使用最近点迭代匹配(I C P,I t e r a t i v e C l o s e s t P o i n t)实现测量轮廓与设计轮廓的对准.由于在列车运行中钢轨磨耗发生在钢轨头部内侧,轨腰并不与车轮直接作用,因此,这种测量基准的选取只需一套视觉传感器即可实现钢轨磨耗值的测量.
1 系统测量原理
钢轨磨耗结构光视觉测量系统主要包括线激光器、高速相机、高速视觉图像专用硬件处理系统、软件及机械结构等.
测量模型如图1所示.结构光视觉传感器安装于列车底部,激光器投射垂直于钢轨纵轴方向的光平面,在钢轨表面形成测量光条,由位于同一侧的摄像机拍摄光条图像,经图像处理和视觉测量模型的计算得到钢轨轮廓的三维数据点,选取轨腰数据作为基准,利用I C P配准算法确定测量坐标系到设计坐标系的转换关系,实现钢轨头部
测量轮廓与标准设计轮廓的对齐,求得磨耗值
.
图1 系统测量原理示意图
2 结构光视觉模型及系统标定
由激光器和摄像机组成的结构光视觉测量系统的数学模型的建模过程如图2所示,O c x c y c z c 为摄像机三维坐标系,O u x u y u为图像坐标系,将光平面与z c轴的交点作为光平面测量坐标系的原点O m,建立二维测量坐标系.设光平面上任意一点P在O c x c y c z c下坐标为P c=[x y z]T,其在图像平面上投影点为p,坐标为p～=[u v 1]T.
由摄像机成像模型,有
ρp～=A P c ρ≠0(1)式中,A为摄像机内参矩阵:
A=
αγu0
0βv0
001
式中,α,β为摄像机的有效焦距;u0,v0为摄像机的主点坐标.
图2 结构光视觉测量数学模型
设光平面在摄像机坐标系下的方程为
a x c+
b y c+
c z c+d=0(2)式中,a,b,c,d为光平面方程系数.
由式(1)可以确定直线O c P的方程,联立式(2)可得到光平面上一点在摄像机坐标系的坐标.
在利用该模型进行测量时,须首先对结构光视觉传感器参数进行标定.其中摄像机内部参数的标定采用文献[5]提出的方法进行标定.结构光的标定采用文献[6-7]提出的基于平面自由移动靶标的结构光视觉传感器的标定方法.
3 钢轨磨耗测量基准对齐与计算设计坐标系O n x n y n建立如图3所示.其中A B为轨腰轮廓段,D E为轨头轮廓段,点G为侧面磨耗测量点,点H为垂直磨耗测量点.
图3 标准钢轨横截面图
采用文献[8]提出的I C P算法实现轨腰轮廓
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第9期 孙军华等:基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法
点从测量坐标系到设计坐标系的配准.对同一钢轨轮廓,提取轨腰光条中心,利用视觉数学模型计算得到测量坐标系中的一组点集U={u i ,i =0,1,2,…,n },设计坐标系中的一组点集为X ={x i ,i =0,1,2,…,k },对集合U 中的一个点u i ,集合X 中与u i 距离最短的点称为最近点.通过最近点迭代配准,确定测量坐标系和设计坐标系的旋转矩阵R 和平移向量T ,使轨腰上的同源点间的距离最小.
对其中的每对点u i =(u i 1,u i 2,…,u i m )和x i =(x i 1,x i 2,…,x i m ),寻找最优的R 和T ,满足目标表达式:
m i n R ,T
∑‖x i -(R ·u i +T )‖2
(3)
使目标函数取得最优,需解决的关键问题有两个:迭代初值的选取和最近点搜索方式.
列车运行中视觉传感器和钢轨的相对位置较稳定,光条在图像中的位置变化不大,根据此先验知识,以第i 次测试为例,设重构出的光条数据为N i
r ,I C P 的迭代初值为N i
0,经过n 次迭代后的源点集数据为N i
n ,则有
N i 0=R ＊T ＊
0T
1N i
r N i 1=R 1
T 10T
1
N
i
N i
n =
R n T n 0
T
1
N
i
n -1(4)
其中,第1次测试时的R ＊
,T ＊
在预检测中完成.在第i 次测试过程中,将N i
n 和N i
r 的这种对应关系保存下来,作为在第i +1次测试的第1步,即
N i +1
r 向N i +1
转换的旋转平移矩阵.这样在第i +1次测试中,I C P 的迭代初值已经与目标集很靠近,确保了迭代的收敛性.
最近点的搜索不需要整个数据的全局搜索,只需在测量点邻域的钢轨设计尺寸点的一个小窗口内搜索最近点即可,这样就有效减少了基准对齐时间,如图4所示.
图4 I C P 最近点邻域搜索
提取钢轨头部的光条轮廓,转到设计坐标系下,求出钢轨的垂直磨耗、水平磨耗.
根据“铁道线路修理规则”[9]
的规定,钢轨的
垂直磨耗W v 在钢轨顶面宽1/3处(距标准作用边)测量,侧面磨耗W h 在距轨顶下方16m m 处测量,如图5所示.
图5 磨耗计算模型
4 实验结果
采用M i k r i t r o nC M O S 相机,2W 红外线激光器组成结构光视觉传感器.计算机配置为:I n t e l 2.2G H z 双核C P U ,2G 内存,图像分辨率为1280像素×1024像素.相机采用低曝光时间(小于20μs ),成像质量稳定.
测量对象采用精加工的一段长为0.3m 的60型钢轨,使用三坐标测量机对断面轮廓进行测量,
如图6
a 所示.通过与标准设计尺寸对比,得其
W v
为1.95m m ,W h 为2.
05m m .在实验室条件下,相机采集的钢轨光条图像如图6b 所示.提取图像中的光条中心点,利用相机和视觉系统模型,得到轨腰的三维数据点.
a 三坐标测量机对轮廓测量
b 钢轨光条图像
图6 钢轨和激光光条图像
将光条中心点转到光平面坐标系,利用I C P
算法确定到设计坐标系的转换关系.方法所需时
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间小于18m s .假设列车速度为100k m /h ,则在采样间隔不小于0.5m 时,满足系统的实时性要求.将轨腰轮廓和轨头轮廓对准到设计坐标系中,并计算磨耗值,如图7、图8所示
.
a 轨腰轮廓
b 轨腰与设计轮廓对准
图7 轨
腰基准对齐
a 测量轮廓与设计轮廓对准
b 局部放大图
图8 垂直磨耗与水平磨耗计算
使用本系统在钢轨同一截面位置重复测量10次,表1给出实验垂直磨耗和水平磨耗的测量
结果.以标准差评价测量重复性精度,W v 为0.03m m ,W h 为0.
02m m .表1 磨耗测量结果
m m
序号W v W h 12.092.0821.982.1032.042.1042.022.1052.022.0762.042.1072.032.168
2.002.08
92.032.09101.992.10均值2.022.10标准差
0.03
0.02
5 结束语
使用轨腰轮廓作为钢轨磨耗测量的测量基准,对轨腰条纹中心的数据点,采用I C P 配准算法
求取光平面坐标系到设计坐标的转换矩阵,实现测量轮廓与基准设计轮廓的对齐.该方法将表面磨耗测量与基准测量过程合二为一,只需一个视觉传感器即可完成钢轨磨耗的测量,降低了系统成本,简化了标定过程,具有较好的测量精度.
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M i n i s t r yo f r a i l w a y s [2006]146R a i l s o f C h i n e s e r a i l w a y m a i n t e -n a n c e [S ](i nC h i n e s e )
(编 辑:刘登敏)
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第9期 孙军华等:基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法
第18卷第3期 兰 州 铁 道 学 院 学 报 V o l.18N o.3 1999年9月 J O U RN A L O F L A N ZHO U RA ILW AY IN ST I T U T E Sept.1999 文章编号:1001-4373(1999)03-0079-03 钢轨接地设备对轨道电路的影响 缑美亮1,郭 红2,刘香茹3 (1.兰州铁路局电务处,甘肃兰州 730000; 2.铁道部第一设计院通号处,甘肃兰州 730000; 3.兰州铁路局天水电务段,甘肃天水 741000) 摘要:从理论上分析了钢轨接地电阻与轨道电路传输阻抗之间的关系,进而提出了接 地电阻影响轨道电路的分析方法. 关键词:接地电阻;传输阻抗;轨道电路 中图分类号:U172.7 文献标识码:A 轨道电路的研究是在轨道四端网络一次参数(钢轨阻抗、道碴电阻)规定值的基础上进行的,不符合规定的标准和要求,就可影响轨道电路有用信号的传输,降低信号设备的安全系数.接向钢轨设备接地电阻的降低了钢轨线路的绝缘电阻,使沿钢轨线路传输的参数恶化,因为增加了信号电流向大地漏泄,所需传输功率也相应的有所增加,其结果是降低了分路灵敏度和断轨灵敏度.此外由于轨条对地电阻不对称,增大了电化区段不平衡牵引电流.上述因素无论是偶然单一的或是共同的,均可影响轨道电路的正常运用[1]. 1 接地电阻与传输阻抗的关系 1.1 传输阻抗[2] 在计算接地设备对信号传输参数的影响时,应根据轨道电路在各种状态下可靠工作的条件来确定接地电阻的极限容许值.研究接地设备对信号电流传输参数的影响,可用传输阻抗的方程式: Zn=CZ c+Z c(D+A)+B(1)式中,A,B,C,D为各种状态下轨道电路四端网络的系数.Z C1=Z c2=Z c为送受端输入阻抗. 一般情况下,继电器对轨道电路要求有一定的分路和断轨灵敏度,就要求调整状态的传输阻抗Z H和断轨状态的传输阻抗Z K之比,要小于或等于轨道继电器的可靠返还系数即 K≤Z H/Z K(2)根据继电器的技术条件若K=0.538,因此式(2)可写成1.7Z H=Z K.式(2)说明,如断轨状态下传输阻抗较调整状态的传输阻抗几乎大于2倍时,轨道电路在断轨状态的工作将符合规定的要求. 1.2 接地电阻 轨道电路四端网络,当钢轨接地电阻不同时可对应有不同的网络参数A,B,C,D,由式 收稿日期:1998-07-07 作者简介:缑美亮(1963-),男,甘肃天水人,兰州铁路局工程师.
钢轨轮廓（磨耗）测量仪 第一节供货范围、技术规格、参数与要求 一、供货需求一览表 序号名称规格型号单位数量交货时间 1 钢轨轮廓（磨耗）测量 仪 台 1 自接到中标通知书起1个月 二、技术要求 正常使用环境条件：周围环境温度：-30～40℃，海拔高度：0～1300m。 （一）钢轨轮廓（磨耗）测量仪 1.1结构性能及技术要求 1.1.1请卖方对钢轨轮廓（磨耗）测量仪的结构及性能按下列组成部分（但不限于此）进行详细描述。 （1）总体构造 （2）外界条件 1.1.2在上述结构性能描述中，要说明各组成部分的构成、规格、数量、功能、重量及工作原理。在说明各组成部分的构造功能时，要说明与竞争对手的产品相比有何特点或优点，与卖方过去的旧型设备相比有何改进；说明在制造过程中应用了什么新技术；说明重要零部件的材质。进行详细描述不限于此。 1.1.3技术要求 （1）适用于铁路钢轨和道岔廓形的高精度检测。 （2）适用于钢轨及道岔磨耗分析。 （3）适用于钢轨连续监测后，对磨耗趋势进行分析。 （4）适用于列车运行线路轮轨关系分析。 （5）适用于打磨车对钢轨的打磨指导。 （6）原装进口主机，为方便使用携带，传感器线内置，整套重量不大于1.5kg,中文操作界面及软件。 （7）现场检测时由笔记本电脑即测即绘出所测钢轨外形及垂磨、侧磨、总磨耗值。现场测量即实时出结果。 （8）仪器须自带陀螺仪，能在现场测量倾角,显示钢轨高低差，并能有效进行高低轨校核。（9）检测精度不低于：±0.011mm，重复性不低于：0.005mm。 （10）仪器能测量轨距，并显示肥边面积、打磨面积及磨耗面积。 （11）仪器可采集分析到轨头宽度、轨顶半径、垂直剩余量、水平剩余量、最大剩余量等参数，提供最全面的科学分析数据。 （12）软件可在所有电脑及win XP、win7、win8操作系统均可安装使用，无需加密狗，软
结构光方法测量过程主要包括两个步骤: 第一步:由激光投射器根据测量需要投射可控制的光点、光条或光面结构光到物体 表面形成特征点，并调节CCD 摄像机与视频采集软件，拍摄关于特征点的图像。 第二步: 建立合理的坐标系。然后由物体表面投射光图案的几何形态特征，通过滤噪，图像处理等步骤，提取得到特征点形成的像素坐标。再通过模式识别判断物体表 面形状，利用激光器和CCD 摄像机在空间中的位置等参数，利用三角法测量原理反求 得原特征点的坐标。 在实际应用中，线结构光测量系统由于其快速、精确、稳定性好，而且结构简单， 易于实现，相比点结构光提高了效率，又避免了面结构光方法的复杂性，因此在各个 应用领域，如制造业、军事、医学上获得了更广泛的应用。本项目中采用的也是 线结构光系统，因此本论文的内容都围绕线结构光测量系统展开。 线结构光法比起点结构光法，测量得到的信息量大大增加，而其实现的系统复杂 性并没有增加，因而得到了广泛应用。该方法也是基于三角测量原理，所不同的是采 用线光源代替点光源。由激光器投射线激光作为光源，与物体表面相交时，在物体表 面产生亮光条。该光条由于物体表面形状的变化而受到调制，表现在图像中则是光条发生了偏移和断续，偏移的程度与形状有关。通过这种关系，对CCD 拍摄到的图像进 行处理，就可以求取物体的形状。 线结构光测量系统的研究现状 目前，对线结构光测量系统的研究，主要集中在模式识别与标定方法的研究上。 这就需要对CCD 摄像机拍摄的图像进行处理，通过滤噪与二值化，光条中心提取等步 骤提取出有用信息后，对信息进行分析，来判断出被测物体的形状与位置。 其中，对滤噪有各种线性与非线性滤波器方法；二值化处理要设计合适的阈值； 对光条中心提取这一步有细化法、水平中值法、灰度重心法、阈值法 等；对被测物体形状的识别，有基于Hough 变换的圆检测、线检测等方法；标定方法则有直接线性法标定 、基于简单三角法的几何标定、基于多幅图像对应点变换的自标定方法、基于非数学的方法如人工神经网络法等。 线结构光三维视觉检测模型的建立，主要方法有：基于较精确数学模型的解析三 角法、基于透视投影的方法、和基于非数学模型的方法，如神经网络法等。根据具体 的检测情况与精度与效率要求，模型建立的方法也是多种多样的 在线结构光测量系统中，一般要用到三种坐标系：世界坐标系，摄像机坐标系与 图像坐标系 滤噪 滤波算法分为空域滤波，频域滤波与二值形态学滤波三大类 [11] 。其中空域主要有
接触电阻的多种测量方法 技术分类：测试与测量 | 2008-10-14 接触电阻就是电流流过闭合的接触点对时的电阻。这类测量是在诸如连接器、继电器和开关等元件上进行的。接触电阻一般非常小其范围在微欧姆到几个欧姆之间。根据器件的类型和应用的情况，测量的方法可能会有所不同。ASTM的方法B539 “测量电气连接的接触电阻”和MIL-STD-1344的方法3002“低信号电平接触电阻”是通常用于测量接触电阻的两种方法。通常，一些基本的原则都采用开尔文四线法进行接触电阻的测量。 测量方法 图4-42 说明用来测试一个接点的接触电阻的基本配置。使用具有四端测量能力的欧姆计，以避免在测量结果中计入引线电阻。将电流源的端子接到该接点对的两端。取样（Sense）端子则要连到距离该接点两端电压降最近的地方。其目的是避免在测量结果中计入测试引线和体积电阻（bulk resistance）产生的电压降。体积电阻就是假定该接点为一块具有相同几何尺寸的金属实体，而使其实际接触区域的电阻为零时，整个接点所具有的电阻，设计成只有两条引线的器件有的时候很难进行四线连接。器件的形式决定如何对其进行连接。一般，应当尽可能按照其正常使用的状态来进行测试。在样品上放置电压探头时不应当使其对样品的机械连接产生影响。例如，焊接探头可能会使接点发生不希望的变化。然而，在某些情况下，焊接可能是不可避免的。被测接点上的每个连接点都可能产生热电动势。然而，这种热电动势可以用电流反向或偏置补偿的方法来补偿。
干电路（Dry Circuit）测试 通常，测试接点电阻的目的是确定接触点氧化或其它表面薄膜积累是否增加了被测器件的电阻。即使在极短的时间内器件两端的电压过高，也会破坏这种氧化层或薄膜，从而破坏测试的有效性。击穿薄膜所需要的电压电平通常在30mV到100mV的范围内。 在测试时流过接点的电流过大也能使接触区域发生细微的物理变化。电流产生的热量能够使接触点及其周围区域变软或熔解。结果，接点面积增大并导致其电阻降低。 为了避免这类问题，通常采用干电路的方法来进行接点电阻测试。干电路就是将其电压和电流限制到不能引起接触结点的物理和电学状态发生变化电平的电路。这就意味着其开路电压为20mV或更低，短路电流为100mA或更低。 由于所使用的测试电流很低，所以就需要非常灵敏的电压表来测量这种通常在微伏范围的电压降。由于其它的测试方法可能会引起接点发生物理或电学的变化，所以对器件的干电路测量应当在进行其它的电学测试之前进行。 使用微欧姆计或数字多用表 图4-42示出使用Keithley 580型微欧姆计、2010型数字多用表或2750型数字多用表数据采集系统进行四线接触电阻测量的基本配置情况。这些仪器能够采用偏置补偿模式自动补偿取样电路中的热电势偏置，并且还具有内置的干电路测量能力。对于大多数的应用来说，微欧姆计或数字多用表足以用来进行接触电阻的测量工作。如果短路电流或者被测电阻值比微欧姆计或数字多用表的技术指标小得很多，则必须使用纳伏表加精密电流源的组合来进行。 使用纳伏表和电流源 图4-43示出使用Keithley 2182A型纳伏表和2400系列数字源表仪器进行接触电阻测量的测试配置情况。
钢轨波型磨耗概述 1．钢轨波形磨耗的产生机理 钢轨波浪型磨耗(简为波磨)一般有三类：磨损性波磨、塑流性波磨和混合性波磨。轨头有明显的波浪型磨损痕迹，钢轨上呈显可见的波谷与波峰，但无明显磨损凹陷，属于磨损性波磨，也是最常见的一种波浪型磨耗。地铁中产生的主要就是这种磨损性波磨。 根据对波长特征的调查分析，认为磨损性波磨是由于轮对在通过曲线时，轮对扭曲共振导致交替的纵向力，从而在轮对与钢轨间发生纵向滑动而产生波磨。这不仅与轮对的重力角刚度特性有关，而且与曲线曲率及轮轨黏着状态有直接关系，主要是轮轨之间的粘滑振动导致内轨顶面的波磨。当车辆通过曲线半径较小的线路时，由于轮对冲角的改变，轮轨的纵向剪切力超过轮轨黏着极限，轮轨间发生纵向滑动，滑动处形成波谷；滑动后释放了积累的能量，使轮轨又处于黏着状态，轮轨磨损减轻，该处形成波峰。这种粘滑振动不断重复，形成了钢轨表面的波磨。 2．粘滑振动与钢轨波形磨耗的关系 若所有的车辆具有极好的一致性，且运行速度一致，则容易在所经过的曲线上，特别是在圆曲线上形成有规律的振动，这种振动往往使右侧轮子与内轨间发生大的滑动，当轮轨接触面的切向力足以破坏轨道顶面的金属材料时，或使其发生低周疲劳，则波磨就会产生。因此，在一定外界条件共同作用下的粘滑振动是地铁曲线波形磨耗发生的重要原因。任一个外界条件的消失，都能够使波磨消失。 3．波磨容易出现的位置 大量计算分析表明，该粘滑振动的发生规律与现场出现的波磨发生规律相吻合，即这种振动容易出现在曲线内轨的圆曲线上，容易出现在曲线半径较小的区段，容易出现在轮轨粘着条件较好的地下洞内的轨道上，容易出现在轨道刚度较大的整体道床上。 4．钢轨波型磨耗的影响因素（影响粘滑振动的因素） （1）影响粘滑振动的首要因素是蠕滑率和蠕滑力之间的负梯度特性，对粘滑振动形成与否有着决定性作用。 （2）蠕滑力饱和后负斜率不同，可能产生轮对的粘滑振动的频率也不同。蠕滑力饱和后如无下降，无论其他条件如何，均不会发生粘滑振动。 （3）轨道的横向刚度和轮对的扭转和弯曲刚度，轨道的刚度低到一定程度就会使耦合振动消失。调查也发现采用木枕的道岔上没有这种波磨，而整体道床的道岔上有严重的波磨。同样轮对扭转和弯曲刚度的减小也会使耦合振动消失。
铁道行业职业技能鉴定 铁路线路工高级工操作技能考核 准备通知单 试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道） 考核时间：60 min 一、鉴定站准备 1.材料准备 记录用表格。 2.设备设施准备 曲线钢轨磨耗地段100 m线路。 3.工、量、刃、卡具准备 钢轨轮廓仪（台）。 4.考场准备 考试需要在天窗时间内进行，考场要有充足的照明。作业用头灯每人配备一个。 二、考生准备 考生自带劳动保护用品、笔。
铁路线路工高级工操作技能考核试卷 试题名称：测量高速铁路曲线钢轨磨耗（无砟轨道） 一、技术要求 1.能够正确组装仪器，并通过调试使仪器能够正常使用。 2.能够利用仪器检测钢轨的磨耗量。 3.根据检测结果判断钢轨伤损级别，并制定相应的处理方案。 4.作业完毕，整理仪器。 二、考核要求 曲线地段钢轨每10 m各测一处上下股垂磨、侧磨、45度磨耗、总磨耗。 三、考核时限 1.准备时间：0 min。 2.正式操作时间：60 min。 3.计时从考生得到允许作业的命令之时开始，到考生汇报作业完毕之时结束。 4.在规定时间内全部完成，不加分，也不扣分。每超时1 min，从总分扣2分，总超时5 min停止作业。 四、考核评分 考评人数：3人。 评分要点：1.组装仪器的方法正确。2.检测结果及轻重伤钢轨的标记准确。3.提出处理意见。 评分程序：1.作业过程。2.作业质量。 评分规则：1.各项配分扣完为止，不出现负分。2.考评员各自打分，取平均值为总分。 五、否定项 1.未认真执行上下道规定（如未清点工具、材料）。 2.作业中发生磕手碰脚等人身伤害事故。 3.作业完毕工料具发生遗失。
杂散电流防治技术规范 1 范围 本标准规定了煤矿井下牵引网络和有关生产地点杂散电流的安全值和限制杂散电流值的措施。 本标准适用于煤矿井下有架线电机车运输系统杂散电流的防治。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 煤矿安全规程1992—10—22中华人民共和国能源部。 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1杂散电流stray current 任何不按指定通路而流动的电流。在本标准中指井下架线电机车运输系统中不按规定通路流动的电流。 3.2馈电线feed-line 牵引变流所内整流器直流电源与架线的连接线。 3.3回电线back-line 牵引变流所整流器直流电源与轨道的连接线。 3.4馈电点feed-end 馈电线与架线连接的那一点。 3.5回电点back-end 回电线与轨道连接的那一点。 3.6牵引网络traction network 架线、钢轨、馈电线、回电线的总合。 4 杂散电流的安全值 4.1下列地点的杂散电流值应不大于60mA： ——采区内务巷道中的轨道对总接地网间； ——采煤工作面内的金属网假顶对总接地网间； ——采区内上、下山的轨道与运输大巷连接处的第二道绝缘夹板相连接的轨道对总接地网间； ——掘进工作面与掘进巷道内任何地点的轨道对总接地网间； ——掘进巷道的轨道与运输大巷连接处的第二道绝缘夹板处的轨道对总接地网间； ——采区煤仓对轨道间； ——井下爆炸材料库铁门对轨道间。 4.2测定方法见附录A（标准的附录）。 5 对架线的要求 5.1除应符合其它标准与法规性档对架线的要求外，还应符合本章的要求。 5.2当有两个以上牵引变流所向架线供电时，牵引变流所供电区域之间应设绝缘和分段联络开关。当电机车为双弓时，架在线要装设两处绝缘，其间距离应大于电机车双弓之间的距离。 5.3架线约隔500m左右应设分段绝缘和分段开关。 5.4馈电线与架线应用不少于2个铜质馈电夹子连接，每个夹子与导线的接触面积应不小于导线截面的1.5倍。连接应紧固、可靠。 5.5多水平生产的矿井，每个生产水平要有单独的直流供电系统，严禁一个牵引变流所向多水平供电。
轨道电路地段作业维修技术手册 第一章轨道电路基本知识 轨道电路同电动转辙机一样，是铁路信号的基础设备。轨道电路用于判断轨道线路是否有列车、车辆，是信号联锁的重要技术条件之一。 一、轨道电路的组成 轨道电路是以一段轨道的两条钢轨为导体的电气回路，这一段轨道称为一个区段，即轨道电路区段（也简称轨道区段）。 轨道电路主要由送电端，钢轨和受电端三部分组成，见图1-1。 1.送电端由电源变压器、限流器、引接线及变压器箱或电缆盒等组成。限流器是为了保护电源设备而设，一般采用电阻器或电抗器。 2.钢轨由轨条、轨端接续线和钢轨绝缘等组成。轨端接续线安装在两根轨条的接头处，减小和稳定钢轨电阻（或阻抗）；钢轨绝缘为分隔或划分轨道电路之用。 3.受电端是由升压变压器、轨道继电器、引接线及变压器箱或电缆盒等组成。升压变压器和轨道继电器之间通过电缆线路连接。 二、轨道电路的基本工作原理 轨道电路基本工作原理见图1-2. 当轨道区段未被列车或车辆占用时，即空闲时，交流220V轨道电源由电源变压器降压，经限流器和引接线，送到送电端的钢轨上。由于钢轨上无车，电流沿着钢轨线路流向受电端。受电端钢轨的电流经引接线送至升压变压器，升压变压器的输出电压经电缆线路加到设在信号楼机械室的轨道继电器（GJ）线圈上，
使轨道继电器励磁吸起，利用其前接点闭合条件，表示（反映）轨道区段空闲。见图（a）。 当轨道区段有列车或车辆时，即占用时，见图（b），由于列车的车轮轮对横跨在钢轨上，轮对的电阻比轨道继电器（GJ）线圈的电阻小得多，送电端送出的轨道电流绝大部分被轮对分路，致使轨道继电器因得不到足够的电流而失磁落下。利用其后接点闭合的条件，接通轨道区段红灯表示电路（红光带），表示这个轨道区段已被车占用。 轨道电路的制式很多，有开路式和闭路式之分、直流型和交流型（包括脉冲型）之分等等。但工作原理基本上是一致的。目前我国使用最普遍的轨道电路制式是JZXC-480型交流轨道电路。 三、轨道电路的基本工作状态 轨道电路的基本工作状态是调整状态和分路状态。 轨道完整和空闲，轨道继电器正常工作时的状态叫做轨道电路的调整状态。调整状态的最不利条件是：电源电压最低、钢轨阻抗最大、道碴漏泄电阻最小。在《信号维护规则》中规定：“当轨道电路在规定范围内发送电压值最低、钢轨阻抗值最大、道碴电阻值最小、轨道电路为极限长度和空闲的条件下，受电端的接收设备应可靠工作。” 当轨道电路区段内有车时，轨道继电器应被分路而释放，这种状态叫做轨道电路的分路状态。分路状态的最不利条件是：电源电压最高，钢轨阻抗最小、道碴漏泄电阻最大，列车分路电阻也最大（车轻、轮对少、车轮与钢轨接触面脏）。在《信号维护规则》中规定，“当轨道电路在规定范围内发送电压值最高、钢轨阻抗值最小、道碴电阻值最大的条件下，用标准分路电阻线在轨道电路的任意处可靠分路（不含死区段），受电端的接收设备应可靠地停止工作。”
结构光三维视觉测量 1、应用简介结构光视觉方法的研究最早出现于20 世纪70 年代。在诸多的视觉方法中，结构光三维视觉以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取、实时性强及主动受控等特点，近年来在工业三维测量领域得到了广泛的应用。 2、系统设计原理、方框图、原理图结构光三维视觉是基于光学的三角法测量原理。如图所示，光学投射器（可以是激光器，也可以是投影仪）将一定模式的结构光投射于物体的表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像。该三维图像由处于另一位置的摄像机摄取，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于取决于光学投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面形廓（高度）。直观上，沿光条显示出的位移（或偏移）与物体的高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示了表面的物理间隙。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面的三维形廓。结构光三维视觉测量系统由光学投射器、摄像机、和计算机系统三部分构成。根据光学投射器所投射的光束模式的不同，结构光模式可分为点结构光模式、线结构光模式、多线结构光模式和网格结构光模式。线结构光模式复杂度低、信息量大，应用最为广泛。下图为线结构光打在标定板和被测物体的光条图像。 3、选型原则、精度分析结构光视觉传感器的测量精度受诸多因素的影响，如摄像机本身的光学物理参数、光学投射器特征参数、传感器本身的结构参数及外界干扰源等等。在摄像机、光学投射测量环境一定的情况下，测量系统的结构参数对测量精度影响很大。实验和相关理论推导表明，测量点的定位误差和系统结构相关性如下：1）摄像机光轴和光 平面垂直时，深度方向的测量误差最小。2）摄像机与光学投射器距离越远， 测量误差越小。3）摄像机镜头放大倍率越小，测量误差越小；这也表面被测
图1 兆欧表测量绝缘电阻 图中：R1、R2：串联电阻；E：摇表接地电极；G：摇表屏蔽电极； L：摇表高压电极；A、B、C：三相电缆的三个单相端头。
图2 测量三相电缆的泄漏电流 图中：T1：调压器；T2：高压试验变压器；D：高压整流硅堆； R：保护电阻；C：滤波电容；V2：静电电压表；R2：测量电阻；V1：电压表；T、O：试 品 四试验步骤 1．检验摇表，不接试品，摇动手柄指针指向“∞”；短接L，E两端缓缓摇动手柄指针应指零。 2．按图1接线，经检查无误之后，以每分钟120转的速度摇动摇表手柄。 3．读取15秒及60秒时的读数，即为R15及R60 4．对电容较大的试品，在试验快结束时候，应设法在摇表仍处于额定转速时断开L 或者E引线，以免摇表停止转动时，试品向摇表放电而冲击指针，造成摇表指针的损坏。 5．摇表停转后，对试品进行放电，然后分别将B相和C相作为被试对象，重复步骤2、3。 6．按图2接线，经检查无误后，合闸平稳升压，当电压升至试验电压时，保持1分钟，再读取微安表读数。 7．将调压器退至零位，断开电源，对A相放电后，再分别对B、C两相进行上述步骤6。 五试验数据处理 1．根据绝缘电阻值求取试品的吸收比，判断电缆是否受潮。吸收比是指设备绝缘60秒时的绝缘电阻与15秒时的绝缘电阻的比值。对于未受潮的电气设备吸收比应在1.3～2
范围内，电气设备受潮时，此比值近与1。对于电容量不大，绝缘正常的试品，因吸收比不显著，故无实用价值。 2．将试验结果与“电气设备预防性试验规程”比较，判断试品绝缘状况。规程摘录见表1 表1 油浸电力电缆长度为250m及以下时的泄漏电流参考值（μA） 六注意事项 1．在所有直流试验及测量前后，都要将试品短接接地。 2．注意屏蔽端的接法，观察有无屏蔽的影响。
中华人民共和国铁道部部标准 TB 2097-89 钢轨允许磨耗限度 1 主题内容与适用范围 本标准规定了钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗及波形磨耗的允许限度。 本标准适用于38、43、50及60kg/m国产与非国产钢轨。 2 总则 2.1 钢轨磨耗超限是钢轨伤损的一种类型。钢轨磨耗量由总磨耗、垂直磨耗与侧面磨耗表征。总磨耗表示由于磨耗而使钢轨头部断面积减少的程度。 总磨耗=垂直磨耗＋侧面磨耗。 2.2 本标准是划分因磨耗而造成的钢轨轻、重伤的依据。磨耗达到重伤限度的钢轨应立即更换，不得再使用于本等级线路上；磨耗轻伤钢轨应注意观察其磨耗的发展趋势及其他类型伤损的相伴发生。 钢轨产生波形磨耗时应及时打磨，波形磨耗钢轨达到允许限值时应立即更换。 2.3 根据下列原则制定钢轨允许磨耗限度； 2.3.1 钢轨磨耗达到允许限度时尚能保证钢轨具有足够的强度与抗弯性能。 2.3.2 钢轨达到允许磨耗限度时机车车辆轮缘在最不利情况下不致接触到接头夹板。 2.3.3 波磨钢轨的波谷深度达到允许限度时不致引起轨道部件的损伤及养护工作量的急剧增加。 3 钢轨允许磨耗限度 3.1 各类钢轨磨耗量达到表1所列数值之一者即为轻伤钢轨。 中华人民共和国铁道部1989-09-01批准 1990-05-01实施
1 TB 2097-89 3.2各类钢轨磨耗量达到表2所列数值之一者即为重伤钢轨。 3.3 波形磨耗分为波纹磨耗与波浪磨耗两种。根据波形磨耗的类型，波谷深度的允许限度值见表3。 注：波纹磨耗波长为30～80mm，波长大于80mm时为波浪磨耗。 4 钢轨磨耗的测量 4.1 钢轨磨耗量测以标准断面为基准。 4.2 垂直磨耗在钢轨垂直中心线处量测。侧面磨耗在钢轨轨顶下14mm处量测，见图1。波形磨耗量测波谷深度。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e31074887.html, 高速铁路钢轨磨耗的分析研究 作者：于家敏 来源：《科学与财富》2020年第02期 摘要：高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特点，本文作者通过对全国主要著名的几条高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪观测，重点分析与总结了高速铁路钢轨的磨耗特点。通过结果表明：高速铁路直线段钢轨的垂直磨耗量与磨耗速度相对比较小，而小半径曲线地段钢轨的侧面磨耗严重，已影响到钢轨的使用寿命。建议在小半径曲线地段使用在线热处理钢轨，同时进行钢轨润滑，以减少钢轨磨耗。 关键词：高速铁路;钢轨;垂直磨耗;侧面磨耗 引言钢轨磨耗是影响钢轨使用寿命的重要因素，按照磨耗的部位的不同，钢轨磨耗分为垂直磨耗与侧面磨耗，其中垂直磨耗在钢轨轨顶面宽三分之一处，距标准工作边测量，侧面磨耗在钢轨踏面，按标准断面下的16毫米处测量。目前，普通速度的钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是11毫米与19毫米，高速铁路钢轨的垂直磨耗，侧面磨耗重伤标准分别是10毫米和12毫米。直线段钢轨的磨耗以垂直磨耗为主，而曲线段钢轨上股以侧面磨耗为主，下股以垂直磨耗为主。 高速铁路列车轴重轻，速度快，钢轨的磨耗有其自身的特征。我国高速铁路钢轨磨耗虽然己经开展了一些研究。但由于我国高速铁路尚处于运营初期，高速铁路钢轨的磨耗特征及规律还需要持续的跟踪研究。本文通过对我国高速铁路钢轨磨耗情况的长期跟踪测量，分析总结了高速铁路钢轨磨耗的一些规律及特点。研究结果表明：尖轨和基本轨磨耗发展呈现逐渐收敛的趋势;基本轨垂向磨耗在轮载过渡区前后较大，在轮载过渡区相对较小，直尖轨垂向磨耗比曲尖轨更严重;曲尖轨侧向磨耗明显大于直尖轨，在轮载过渡区前侧向磨耗较小，轮载过渡区侧向磨耗明显，基本轨侧向磨耗主要集中在尖轨前端及岔前区域，直基本轨侧向磨耗比曲基本轨更严重。试验结果可为磨耗仿真研究提供试验验证，同时可为高速道岔的养护维修提供科学指导。 一.磨耗的跟踪观测情况 从2008年我国第一条高速铁路开通以来，开始对多条高速铁路钢轨的磨耗情况进行了长期的跟踪观测，测点布置及观测时间。利用轨头廊形测量仪对钢轨测点测量了轨头外形，然后利用软件计算出钢轨的垂直磨耗和侧向磨耗。 二.磨耗的分析与结果 1.直线段钢轨外形与磨耗情况
绝缘电阻的正确测量方法 一、测试内容施工现场主要测试电气设备、设施和动力、照明线路的绝缘电阻。 二、测试仪器 测试设备或线路的绝缘电阻必须使用兆欧表（摇表），不能用万用表来测试。兆欧表是一种具有高电压而且使用方便的测试大电阻的指示仪表。它的刻度尺的单位是兆欧，用ΜΩ表示。在实际工作中，需根据被测对象来选择不同电压等级和 阻值测量范围的仪表。而兆欧表测量范围的选用原则是：测量范围不能过多超出被测绝缘电阻值，避免产生较大误差。施工现场上一般是测量500V以下的电气设备或线路的绝缘电阻。因此大多选用500V，阻值测量范围0----250ΜΩ的兆欧表。兆欧表有三个接线柱：即L（线路）、E（接地）、G（屏蔽），这三个接线柱按测量对象不同来选用。 三、测试方法 1、照明、动力线路绝缘电阻测试方法线路绝缘电阻在测试中可以得到相对相、相对地六组数据。首先切断电源，分次接好线路，按顺时针方向转动兆欧表的 发电机摇把，使发电机转子发出的电压供测量使用。摇把的转速应由慢至快，待调速器发生滑动时，要保证转速均匀稳定，不要时快时慢，以免测量不准确。一般兆 欧表转速达每分钟120转左右时，发电机就达到额定输出电压。当发电机转速稳定后，表盘上的指针也稳定下来，这时指针读数即为所测得的绝缘电阻值。测量电缆的绝缘电阻时，为了消除线芯绝缘层表面漏电所引起的测量误差，其接线方法除了使用“L”和“E”接线柱外，还需用屏蔽接线柱“G”。将“G”接线柱接至电缆绝
缘纸上。 2、电气设备、设施绝缘电阻测试方法首先断开电源，对三相异步电动机定子绕组测三相绕组对外壳（即相对地）及三相绕组之间的绝缘电阻。摇测三相异步电动机转子绕组测相对相。测相对地时“E”测试线接电动机外壳，“L”测试线接三相绕组。即三相绕组对外壳一次摇成；若不合格时则拆开单相分别摇测；测相对相时，应将相间联片取下。 四、绝缘电阻值测试标准 绝缘阻值判断 (1)、所测绝缘电阻应等于或大于一般容许的数值，各种电器的具体规定不一 样，最低限值： 低压设备0.5MΩ， 3-10KV 300MΩ、 20-35KV为400MΩ、 63-220KV为800MΩ、 500KV为3000MΩ。 1、现场新装的低压线路和大修后的用电设备绝缘电阻应不小于0.5ΜΩ。 2、运行中的线路，要求可降至不小于每伏1000Ω=0.001MΩ，每千伏 1 MΩ。 3、三相鼠笼异步电动机绝缘电阻不得小于0.5ΜΩ。 4、三相绕线式异步电动机的定子绝缘电阻值热态应大于0.5ΜΩ、冷态应大于2ΜΩ，转子绝缘电阻值热态应大于0.15ΜΩ、冷态应大于0.8ΜΩ。
1结构光技术 干涉测量法 干涉测量法(Interferometry)是常用的高精度、高分辨率测量方法之一，它是利用光的干涉原理对物体进行测量的。当物体波前与参考波前满足干涉条件时，物体波前与 参考波前发生干涉产生干涉条纹，从干涉条纹形变情况可以测出被测物体的几何形状(5]0 传统的干涉测量法多采用条纹细化技术得到千涉条纹中心，然后检测条纹中心相对参考 基准的偏移量来计算物体的几何形状。由于计算条纹中心位置的误差较大，所以采用此 方法的测量误差较大。随着激光技术的发展，出现了双光束干涉、多光束干涉、外差干涉、全息千涉等方法。全息干涉测量对测量环境的要求较高，系统侧量稳定性易受到光 学散斑、震动、湿度、气压以及温度等因素影响，若采用共光路设计和同时相移技术， 可以有效地抑制震动对测量结果的影响。 2. 4结构光法 结构光方法((Structured Light)是一种主动式光学测t技术，其基本原理是由结构 光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像传感器(如摄 像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。结构光 测量方法具有计算简单、体积小、价格低、大盆程、便于安装和维护的特点，在实际三 维轮廓测量中被广泛使用，但是测量精度受物理光学的限制，存在遮挡问题，测量精度 与速度相互矛盾，难以同时得到提高。 光点式结构光测量方法需要通过逐点扫描物体进行测量，图像摄取和图像处理需要 的时间随着被测物体的增大而急剧增加，难以完成实时测量。用线结构光代替点光源， 只需要进行一维扫描就可以获得物体的深度图，图像获取和图像处理的时间大大减少 (io)。如图为线结构光的示意图，利用辅助的机械装置旋转光条投影部分，从而完成 对整个被测物体的扫描。 当采用光面结构光时，将二维的结构光图案投射到物体表面上，这样不需要进行扫 描就可以实现三维轮廓测量，测量速度很快，光面结构光中最常用的方法是投影光栅条 纹到物体表面[}m,i2}。如图所示为面结构光的示意图。 当投影的结构光图案比较复杂时，为了确定物体表面点与其图像像素点之间的对应 关系，需要对投射的图案进行编码，因而这类方法又称为编码结构光测量法。图案编码 分为空域编码和时域编码。空域编码方法只需要一次投射就可获得物体深度图，适合于
计轴设备和轨道电路一样，都是检查区间是否有列车或车辆占用的检查监督设备。它的特点是工作不受道床、轨道状态和气候条件等的影响，并且其控制距离可达到20km，区间无需安装钢轨绝缘节和绝缘轨距杆等设备。但是计轴设备也有缺点，它不能检查断轨，不能传输其它与行车有关的信息。 故障2次 1.电缆被挖断，电缆恢复后设备不能正常工作。原因110V电源保险别烧，更换恢复。 2.虎站开通那几天CLG红光带（大站至酸刺沟），处理人与厂家沟通不当，判断为硬件故 障，厂家到现场一看指示灯，检查发现通道不通。原因通信机房线被老鼠咬断。 利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电路。 道碴电阻? 因为钢轨铺设在枕木上，而铺在路基上的枕木又都埋在道碴中，所以通过钢轨的电流有一部分要通过枕木、道碴和大地形成漏泄。由一根钢轨经过轨枕、道碴和大地到另一根钢轨的漏泄电阻，叫做道碴电阻。 道碴电阻在轨道电路中相当于并联存在。道碴电阻与道碴材料、道床层的厚度、轨枕的材料、质量和数量、道碴和轨枕湿度以及气候情况都有很大关系。道碴电阻愈小，两根钢轨间的漏泄愈大，轨道电路消耗的电能也愈大。特别是轨道电路愈长，道碴电阻的变化范围愈大，它的工作愈不容易稳定。 计轴发展 二十世纪三十年代，随着欧洲铁路轨枕的钢枕化，代替轨道电路作为铁路区段空闲检查的计轴设备随之出现了。集现代传感技术和计算机技术的优秀成果，计轴设备越来越展现出其无比的优越性和广泛的发展空间，成为当今理想的铁路轨道区段区间空闲检查产品。 与轨道电路相比，计轴： 主要优点： ?不受道床电阻的影响 ?不受轨面状态的影响 主要缺点： ?不能检测断轨 ?易受其他金属物影响 ?不能传输机车信息 优点：计轴设备的最大优势在于它与轨道状况的无关性，这使其不仅具备检查长轨道区间的能力，而且也解除了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响铁路正常运行的困扰。 工作原理：
2010年9月第36卷第9期北京航空航天大学学报J o u r n a l o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s S e p t e m b e r 2010 V o l .36 N o .9 收稿日期:2009-07-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50727502,60804060);铁道部科技研究开发计划资助项目(2008G 020-C ) 作者简介:孙军华(1975-),男,湖北荆门人,副教授,s j h @b u a a .e d u .c n . 基于结构光视觉的钢轨磨耗测量方法 孙军华 王伟华 刘 震 张广军 (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191) 摘 要:分析了基于结构光视觉的钢轨磨耗测量原理,提出一种钢轨磨耗车载动态测量方法.结构光视觉传感器安装在列车底部,测量钢轨内侧横断面轮廓.以钢轨轨腰轮廓作为测量基准,利用最近点迭代(I C P ,I t e r a t i v e C l o s e s t P o i n t )算法确定光平面测量坐标系到设计 坐标系的旋转矩阵和平移向量,将测量轮廓与设计轮廓对齐,在此基础上计算磨耗值.与已有的方法相比,该方法无需单独设置用于基准测量的视觉传感器,采用同一传感器实现了基准测量和磨耗测量,有效降低了系统成本,操作性强,且无需进行多传感器的全局校准,保证了测量精度.实验结果表明:该钢轨磨耗测量方法具有较好的重复性精度. 关 键 词:钢轨磨耗;结构光;基准对齐;最近点迭代匹配中图分类号:T N 247 文献标识码:A 文章编号:1001-5965(2010)09-1026-04 R a i l w e a r m e a s u r e m e n t m e t h o d b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n S u n J u n h u a W a n g W e i h u a L i u Z h e n Z h a n g G u a n g j u n (S c h o o l o f I n s t r u m e n t S c i e n c ea n dO p t o -e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,B e i j i n gU n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s ,B e i j i n g 100191,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e p r i n c i p l e o f r a i l w e a r m e a s u r e m e n t b a s e d o n s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o n w a s a n a l y z e d .Am e t h -o d f o r d y n a m i c a l l y m e a s u r i n g r a i l w e a r s i nv e h i c l e -m o u n t e dw a s p r o p o s e d .T h e s t r u c t u r e d -l i g h t v i s i o ns e n s o r w a s i n s t a l l e d a t t h e b o t t o m o f t h e t r a i n ,a n d t h e s e c t i o n p r o f i l e o f t h e r a i l w a s m e a s u r e d .T a k i n g r a i l w a i s t a s m e a s u r e m e n t b e n c h m a r k ,t h e r o t a t i o nm a t r i x a n dt r a n s l a t i o n v e c t o r b e t w e e n l i g h t -p l a n e c o o r d i n a t e f r a m e a n d d e s i g n e d c o o r d i n a t e f r a m e w e r e e s t i m a t e d b y i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t (I C P )a l g o r i t h m ,t h e n ,t h e r a i l w a i s t p r o -f i l e w a s r e g i s t e r e d t o d e s i g n e d p r o f i l e ,b a s e d o n w h i c h t h e r a i l w e a r s w e r e c a l c u l a t e d .C o m p a r e d w i t h p r e v i o u s m e t h o d s ,t h e p r o p o s e d m e t h o d d o e s n o t n e e d a s p e c i a l l y v i s i o n s e n s o r t o m e a s u r e t h e b e n c h m a r k . B e n c h m a r k m e a s u r e m e n t a n d w e a r m e a s u r e m e n t a r e a c h i e v e dw i t h o n e s a m e v i s i o n s e n s o r .S y s t e m c o s t i s e f f e c t i v e l y r e -d u c e d ,a n d i t i s o p e r a b l e .M e a s u r e m e n t a c c u r a c y i s a l s o g u a r a n t e e d d u e t o n o n e e d o f g l o b a l c a l i b r a t i o no f m u l t i -s e n s o r .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e r e p e a t a b i l i t y p r e c i s i o n o f t h e m e t h o d i s h i g h . K e y w o r d s :r a i l w e a r ;s t r u c t u r e d -l i g h t ;b e n c h m a r k a l i g n m e n t ;i t e r a t i v e c l o s e s t p o i n t 钢轨磨耗检测是铁路安全运营的重要保证,对于制定合理的铁路运输计划和降低维护成本非常重要 [1-2] .长期以来,对钢轨磨耗的检测都是由 人工采用专用卡尺抽样检测,这种方式效率低下, 无法实现动态测量,且耗费大量人力物力,在测量中不可避免地引入了测量者的人为因素,影响了测量的精度和可靠性. 目前,随着机器视觉测量技术的发展与日臻 成熟,基于结构光视觉的钢轨磨耗测量已受到广泛的重视.磨耗的测量均需选取有效的测量基准,将视觉传感器测量得到的钢轨轮廓与标准设计轮廓对齐,然后根据磨耗定义计算磨耗值.文献[3] 选取钢轨头部未被磨损的一侧作基准,采用一种基于近景摄影测量中的二维直接线性解析纠正方法,通过坐标变换实现左右轮廓图像的对准.该方法光条不易受遮挡,便于在线处理.但需要两个视 DOI :10.13700/j .bh .1001-5965.2010.09.023
计算机时代2018年第9期 0引言 近年来，3D打印技术与虚拟现实技术的快速发展，为3D测量与数字建模技术打开了广阔的应用市场。结构光三维扫描仪因其扫描精度高、测量速度快、获取的点云密集等特点，被广泛应用于工业检测、机械仿制、文物保护等领域。尽管相关产品已广泛投放市场，但对于初涉该项技术的研究者和开发者而言，公开发表的相关技术资料还非常稀少。有鉴于此，本文介绍了一款结构光栅三维扫描仪的设计过程，为研究者和应用开发者搭建实验平台提供一些参考，有助于推广结构光3D扫描技术在我国的应用。 1主要部件选型 所开发的结构光三维扫描仪由双目相机、光栅投影仪两个主要光电部件构成。 ⑴光栅投影机 出于性能考虑，本文采用巨维达PDC03型结构光栅投影机[1]。其主板输入输出接口如图1 所示。 ①MiniUSB接口②外触发输出接口 图1PDC03型结构光栅投影机 DOI:10.16644/https://www.doczj.com/doc/e31074887.html,33-1094/tp.2018.09.001 一款结构光三维扫描测量装置的设计 魏茂1，王修竹2，刘涌2 (1.中共绵阳市委党校，四川绵阳621000；2.西南科技大学计算机科学与技术学院) 摘要：结构光三维扫描仪具有高速度、高精度、获取的点云密集等特点，得到了市场的广泛认可，广泛应用于精细化测量领域。基于时间相位展开算法和双目视觉原理，利用工业相机和光栅投影仪构建了一套结构光栅三维扫描测量实验装置，较为全面地阐述了设计方案和设计步骤，为从事三维结构光测量的研究者和应用开发者提供了一种参考方案。实验结果表明，该装置能够有效地支持结构光扫描，具有较高的测量精度。 关键词：三维测量；结构光栅投影；立体视觉；测量装置 中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1006-8228(2018)09-01-03 Design of a structured light3D scanning measurement device Wei Mao1,Wang Xiuzhu2,Liu Yong2 （1.Party College of Mianyang Committee of CCP,Mianyang,Sichuan621000,China; 2.School of Computer Science and Technology,Southwest University of Science and Technology） Abstract：Structured light3D scanner has been widely recognized in the market and used in three-dimensional measurement fields because of its characteristics of high speed,high precision and dense point cloud.In this paper,a set of experimental device for 3D scanning measurement of structural grating is constructed using industrial camera and grating projector based on temporal phase unwrapping and stereo vision.The specific design scheme and design steps are described in detail,which provides a reference scheme for researchers and application developers engaged in3D structural light measurement.The experimental results show that the device can effectively support structured light scanning and has high measurement accuracy. Key words：three-dimensional measurement；structured grating；stereo vision；measurement device · ·1