确定轨道的铁轨的实际位置的方法与流程

本发明涉及一种通过定位在轨道车辆上的光学传感器装置来确定轨道的铁轨的实际位置的方法，用于记录轨道和相邻设备的位置。本发明还涉及一种用于实施该方法的系统。

背景技术：

为了维护轨道铁路线路(gleisoberbaus)，需要进行周期性的控制。在这种情况下，定期检查轨道的实际位置，以便评估劣化情况并有选择地得出用于维护措施的指导原则。通常，这是在轨道测量车辆上进行的，在该轨道测量车辆上布置了若干个测量系统。特别地，光学传感器装置用于记录轨道及其周围环境的表面轮廓。

在at514502a1中描述了一种测量系统，其中，使用沿着轨道连续移动的激光扫描仪来确定轨道的固定点的位置。通过与识别的固定点标记器的距离，相对于期望位置来评估由轨上行走机构追踪的轨道的实际位置。

在at518692a1中还公开了一种布置在轨道车辆上的激光扫描仪，借助该激光扫描仪，当在轨道上行进时记录所述轨道及其周围环境的表面轮廓。记录结果为点云，该点云的各个点坐标最初与随激光扫描仪一起携带的坐标系相关。

因此，当以这种方式记录轨道及其周围环境时，还必须记录该随携的坐标系相对于静止参照系或惯性参照系的运动。具体而言，由于激光扫描仪在通过轨道曲线行进时会与轨道车辆一起移动，因此必须校正曲线、纵向高度和超高。在此期间，例如通过惯性测量单元记录弯道行进期间的位置变化。

技术实现要素：

本发明的目的是指示对开头提到的类型的轨道车辆的现有技术进行的改进。

根据本发明，这些目的通过权利要求1和13的特征得以实现。从属权利要求示出了本发明的有利实施例。

在此提出：借助于传感器装置，将轨道的路线和相邻设备、尤其是悬链线设备的路线记录为轨道区段的初步的实际数据，并且通过将至少一个相邻设备的记录路线转换为具有预定几何形状的路线，而在评估装置中将初步的实际数据转换为校正的实际数据。以这种方式，使用也被记录的具有已知几何形状的现有基础设施的位置数据来进行数据校正。在数据记录期间由于传感器装置的运动而产生的实际数据的失真得到了补偿，而无需付出额外的努力。因此，不需要单独记录传感器装置或轨道车辆的运动。

为了转换实际数据，有利地提出：将直线预定为悬链线设备的在柱杆悬臂上的两个紧固点之间的接触线的记录路线的几何形状。由于接触线的预紧，在受到风力或受电弓拉紧时接触线也保持其形状，其中可以忽略与直线路线的细微偏差。

为了自动记录柱杆悬臂上的相应的紧固点，有利的是，对于接触线的记录路线确定具有最大曲率的点。通常，接触线在紧固点处改变方向，从而使接触线在水平面内呈之字形。这样，避免了受电弓的石墨耐磨条中的凹槽的磨削。悬链线设备的此特征用于通过记录的接触线路线确定紧固点或柱杆悬臂的位置。

为了进一步提高该方法的精度，有用的是将接触线的路线记录为接触线边缘的路线。这在使用高分辨率传感器设备时尤其有利。特别地，例如通过具有水平旋转轴线的激光扫描仪精确地记录下接触线边缘。

另一有利的变型例提出：将直线预定为所记录的平台边缘的几何形状，以便将初步的实际数据转换为校正的实际数据。在每个站点区域中都可以使用不受外部条件影响的此基础设施设备来进行数据转换。

如果在两个柱杆末端之间存在末端线，则有利地，该末端线也用于执行数据转换。在此，将索状曲线预定为末端线的几何形状。以这种方式，至少可以在侧向方向上对所记录的轨道路线进行足够的校正。

在进一步的改进中，在轨道车辆沿着轨道行进期间，借助于传感器装置记录大致横向于轨道轴线延伸的表面轮廓，其中由此将轨道和相邻设备的点云存储为初步的实际数据。为了处理相应的数据，已知能够进行快速的数据转换的有效的算法。另外，可以使用筛选方法来减少数据量。例如，仅铁轨和接触线的表面点被进一步处理。将点云有利地存储在评估装置中，以确保有效的数据处理。

在这种情况下，有用的是，借助于在评估装置中建立的算法，从点云中筛选接触线和铁轨的表面点。这例如是通过自动模式识别或对点云的语义分割来实现的。结果是，减少了将初步的实际数据转换为校正的实际数据的计算工作。

在该方法的改进方案中，将接触线的相应紧固点在相应的柱杆悬臂上的绝对位置预定到评估装置。借助于传感器装置记录的各个紧固点的坐标因此可以位置上真实地转换到固定坐标系中。有利地，这发生在数据转换的过程中。结果是，所有校正的实际数据都反映了所记录路线的真实绝对位置。

备选地，或者为了提高精度，有用的是，借助于传感器装置记录布置在轨道旁侧的至少一个固定点标记器。以这种方式，使用另一参考来确定所记录路线的绝对位置。在此，已经记录的悬链线设备的紧固点指示了安装在相应柱杆上的固定点标记器的大致位置。

该方法的进一步改进方案提出：通过布置在轨道车辆上的惯性测量单元(imu)或倾斜仪来记录轨道的超高。该测量装置有利地布置于在轨上行走机构上。除了校正的实际数据外，由此记录的超高值也可用于计划和执行维护措施。

为了提高确定轨道的实际位置时的精度，有用的是，将轨道的路线记录为铁轨边缘的路线。为此，例如，在评估装置中设置了模式识别软件，以便将记录的实际数据与预定义的铁轨轮廓进行比较，从而确定铁轨边缘路线。

根据本发明的用于实施上述方法之一的系统提出：传感器装置被设计用于记录轨道的路线和相邻设备的路线，由记录过程得到的初步的实际数据被馈送到评估装置，并且评估装置被设计为通过将至少一个相邻设备的记录路线转换成具有预定几何形状的路线来计算校正的实际数据。这样的系统不需要任何附加的测量装置来补偿在数据记录期间发生的传感器装置的运动。

该系统的有利的实施例提出：用于记录超高的惯性测量单元(imu)或倾斜仪布置于在轨上行走机构上。imu的运动被精确地记录在三维空间中，并且用于相对于固定参照系进行连续位置确定。因此，imu以及倾斜仪可给出轨道超高的精确测量值。

该系统的进一步改进方案提出：光学传感器装置包括激光扫描仪，该激光扫描仪的旋转轴线特别地是水平对准的。由此，可以在轨道车辆的行进过程中高效地记录轨道路线和相邻基础设施设备的高分辨率位置数据。

附图说明

以下将参考附图以示例的方式描述本发明。以示意方式示出了：

图1是具有传感器装置的轨道车辆的侧视图；

图2是待被记录的轨道区段的俯视图；

图3是作为点云的所记录的初步的实际数据；

图4是作为点云的校正的实际数据；

图5是点云的透视图。

具体实施方式

图1以简化形式示出了轨道车辆1的前部，用于确定轨道3的铁轨2的实际位置。轨道车辆1例如是测量车、维修车或带有计量辅助装备的其他轨道车辆。轨道车辆1借助于轨上行走机构4在轨道3移动，并且包括具有车辆上部结构6(fahrzeugaufbau)的车架5。在车辆上部结构6的前部布置有传感器装置7，该传感器装置7例如包括激光扫描仪8。在此，激光束围绕沿车辆纵向取向的旋转轴线9旋转，并以计时的时间间隔来测量距包括相邻设备10、11的轨道3的表面点的距离。

受电弓12位于车辆上部结构6上，以通过悬链线设备10为轨道车辆1提供能量。悬链线设备10包括接触线13和承载电缆14。紧固点15以规则的间隔布置，接触线13在紧固点15处分别紧固到柱杆17的柱杆悬臂16上。在柱杆悬臂16之间，接触线13通过吊架18从承载电缆14上悬伸。另外，所谓的末端线19从柱杆末端延伸到另一柱杆末端。

为了记录轨道或悬链线设备10的绝对位置，通常使用固定点标记器20，例如将固定点标记器20紧固在柱杆17上。这些固定点标记器20的准确位置在位置图上注明。对于本发明，如果对紧固点15的绝对位置坐标进行测量和记录，则是额外有用的。

为了记录轨道超高，轨上行走机构4包括测量架21，在测量架上布置有惯性测量单元(imu)22。在这种情况下，测量架21直接联接至轮轴，从而其跟随轨道路线而没有相对运动。另选地，倾斜仪可以用于记录轨道超高。此外，在轨道车辆1中布置有用于对测量结果进行数据处理的评估装置23。

图2示出了轨道区段24的俯视图，该轨道区段24具有极度夸大的曲线半径或变形，以说明本发明的教导。当在该轨道区段24上行进时，激光扫描仪8记录轨道3、悬链线设备10以及诸如平台11之类的其他设备的表面轮廓。特别地，每个记录点的坐标被记录在传感器装置7的参照系中，从而为整个轨道区段24形成点云25。

由于在数据记录期间传感器装置7的参照系与车架一起移动，所以如图3所示，点云25初始是失真的。在这种情况下，铁轨2看起来近似笔直，因为激光扫描仪8的旋转轴线9本质上被引导为与轨道轴线26相切。轨道3的实际存在的弯曲半径使所有其他被记录的设备10、11以弯曲的方式被记录，其中，这些初步记录的准铁轨曲率(scheinkrümmungen)与轨道3的曲率相关。特别地，所记录的接触线13的准曲率与真实轨道曲率相关。除了捕获接触线13在三维空间中的路线外，还记录了轨道3的纵向倾斜度。

借助于传感器装置7记录的初步的实际数据被馈送到评估装置23，以便转换为校正的实际数据。为此，首先确定接触线13的紧固点15。由于之字形布置，这些紧固点15是具有最大曲率的点。在另一种方法中限定了接触线13在紧固点15之间以直线形状延伸。通常可以忽略由于风载荷或受电弓12的接触力引起的轻微偏差。为了提高精度，对这些影响因素进行了测量，并通过计算进行了补偿。

暂时地，指示接触线13的路线的点云25的点形成多边形路线。在数据转换期间，此多边形路线在公共参照系中沿预定的直线对准。在这种情况下，多边形路线的每个线段(节段(strecke))都会进行数学移位和旋转。另外，点云25的位于垂直于相应线段的平面上的所有点都相应地随之移位和旋转。以这种方式，对点云25的所有点进行转换，从而得到校正的实际数据。因此，图4中所示的转换的点云反映了轨道3的实际曲率。

其他记录的路线可以以相应的方式代替接触线路线用于转换实际数据。例如，可以将直线预定为平台11的记录边缘27的几何形状。或者为从柱杆17到另一柱杆17的末端线19预定向下松垂的电缆曲线。此外，可以对若干个已记录的设备10、11预定相应的几何形状。然后，为了在数据转换期间对准多边形线段，确定最适合所有规格的最佳值。

该方法的进一步改进方案提出：在数据转换期间使用接触线13的紧固点15的如位置图中所示的绝对坐标。这些参考点在公共参照系中确定相应的直线的位置，以对准接触线13的准路线(scheinverlaufs)。然后，所得的校正的实际数据不仅反映了正确的曲率，而且还反映了在现场的正确位置。

为了确定绝对位置，如果将固定点标记器20也记录在点云25中，则也可以使用固定点标记器20。在这种情况下，如在悬链线设备10或平台11的元件中那样，通过语义分割(semantischesegmentierung)或模式识别在点云25中识别相应的表面点。

为了监视数据转换，可以在监视器27上示出点云25。图4以中央透视图示出了具有初步的实际数据的所记录的轨道区段24的点云25。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除