一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法，所述方法是在軌道車輛車尾面中垂線與各車門底邊所在平面的交點處安裝二維激光掃描儀，在車輪軸頭上安裝角度編碼器，在車廂內(nèi)安裝極坐標(biāo)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理主機和里程定位模塊，利用二維激光掃描儀獲取的掃描儀到屏蔽門的距離及角度編碼器和里程定位模塊獲取的車輛前進方向上的里程距離，經(jīng)數(shù)據(jù)處理主機處理得到空間三維坐標(biāo)，然后在同一三維坐標(biāo)系下導(dǎo)入規(guī)定的車輛限界坐標(biāo)值，測得車體到屏蔽門的實際距離，再與規(guī)定安全距離進行比對，得知屏蔽門與車體距離是否滿足安全要求。本發(fā)明實現(xiàn)了車載動態(tài)檢測，不僅提高了檢測精度，而且操作簡單，實現(xiàn)成本低，方便推廣應(yīng)用。
【專利說明】—種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法，屬于軌道安全檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前地鐵站臺屏蔽門與車體距離的檢測方法主要是傳統(tǒng)的標(biāo)尺機械靜態(tài)測量或者是在屏蔽門門柱處安裝激光距離傳感器進行測量。傳統(tǒng)的機械測量操作過程復(fù)雜，作業(yè)效率低，人為測量誤差大等缺陷，而且無法反應(yīng)軌道車輛在進出車站時與屏蔽門之間的真實距離，從而不能滿足現(xiàn)有的測量需求。而在屏蔽門門柱處安裝激光距離傳感器測量，則需要在每個屏蔽門處都要安裝傳感器，所需成本太高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種低成本、能實現(xiàn)車載動態(tài)檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法，是在軌道車輛車尾面中垂線與各車門底邊所在平面的交點處安裝二維激光掃描儀，在車輪軸頭上安裝角度編碼器，在車廂內(nèi)安裝極坐標(biāo)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理主機和里程定位模塊，車輛啟動后，二維激光掃描儀從車尾部對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描以獲取掃描儀到屏蔽門的距離并以極坐標(biāo)形式存儲，同時角度編碼器和里程定位模塊獲取車輛前進方向上的里程距離，數(shù)據(jù)處理主機根據(jù)二維激光掃描儀具體參數(shù)將極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為直角二維坐標(biāo)系，同時結(jié)合里程定位模塊提供的行駛方向上里程距離得到空間三維坐標(biāo)，然后在同一三維坐標(biāo)系下導(dǎo)入規(guī)定的車輛限界坐標(biāo)值，即可測得車體到屏蔽門的距離，與規(guī)定安全距離進行比對，即得知屏蔽門與車體之間距離是否滿足安全要求。
[0006]所述的二維激光掃描儀可選取LMS200型號，并且選用RS422通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理主機接口，利用低功耗RS422收發(fā)器MAX490實現(xiàn)高速激光數(shù)據(jù)的緩沖及電平轉(zhuǎn)換。
[0007]所述的角度編碼器可選取WDG-AM23-360型號，角度編碼器隨車輛行走輸出脈沖信號，傳感器輸出的脈沖量直接通過高速光電耦合器TLPl 13隔離放大，輸出連接到FPGA采集卡的FO接口，在FPGA采集卡內(nèi)部通過硬件編程實現(xiàn)脈沖計數(shù)功能。
[0008]所述的數(shù)據(jù)處理主機包括FPGA采集卡、AR4000數(shù)據(jù)采集卡以及PC主機；FPGA采集二維激光掃描儀和角度編碼器的測量數(shù)據(jù)，AR4000實時采集角度編碼器的信號脈沖，并且統(tǒng)一通過PCI總線傳輸給PC主機進行處理。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0010]本發(fā)明通過二維激光掃描儀從車尾部對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描及角度編碼器和里程定位模塊獲取車輛前進方向上的里程距離來計算屏蔽門與車體間的實際距離，使對地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的檢測更貼近實際運行情況，提高了屏蔽門與車體間的安全距離檢測精度；并且所用檢測儀器為車載式安裝，不會對車體運行產(chǎn)生影響，可以永久安裝在軌道車輛上，便于以后維護檢測使用；另外，本發(fā)明方法操作簡單，實現(xiàn)成本低，方便推廣應(yīng)用，因此具有顯著性應(yīng)用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為實現(xiàn)本發(fā)明方法的機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為實現(xiàn)本發(fā)明方法的電路原理框圖；
[0013]圖3為實現(xiàn)本發(fā)明方法的流程圖。
[0014]圖中:1、二維激光掃描儀；2、車輪；3、角度編碼器；4、軌道車輛車門；5、屏蔽門；6、站臺；7、極坐標(biāo)存儲模塊；8、數(shù)據(jù)處理主機；9、里程定位模塊；10、車輛限界坐標(biāo)值。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本發(fā)明。
[0016]實施例
[0017]如圖1至圖3所示:本發(fā)明提供的一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法，是在軌道車輛車尾面中垂線與各車門底邊所在平面的交點處安裝二維激光掃描儀1，在車輪2的軸頭上安裝角度編碼器3，在車廂內(nèi)安裝極坐標(biāo)存儲模塊7、數(shù)據(jù)處理主機8和里程定位模塊9，車輛啟動后，二維激光掃描儀I從車尾部對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描以獲取掃描儀I到屏蔽門5的距離并以極坐標(biāo)形式存儲到極坐標(biāo)存儲模塊7，同時角度編碼器3和里程定位模塊9獲取車輛前進方向上的里程距離，數(shù)據(jù)處理主機8根據(jù)二維激光掃描儀具體參數(shù)將極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為直角二維坐標(biāo)系，同時結(jié)合里程定位模塊提供的行駛方向上里程距離得到空間三維坐標(biāo)，然后在同一三維坐標(biāo)系下導(dǎo)入規(guī)定的車輛限界坐標(biāo)值10，即可測得車體到屏蔽門的距離，與規(guī)定安全距離進行比對，即得知屏蔽門與車體之間距離是否滿足安全要求。
[0018]所述的二維激光掃描儀發(fā)出激光脈沖，激光脈沖經(jīng)過掃描儀內(nèi)部一個旋轉(zhuǎn)反光鏡對周圍環(huán)境形成扇形掃描，激光脈沖打到被測物體上，經(jīng)過反射回到掃描儀的脈沖接收器。通過定時器計算發(fā)射脈沖和接受脈沖之間的時間間隔得到被測物體之間的距離。二維激光掃描儀將測出的各點數(shù)據(jù)以極坐標(biāo)形式進行存儲，以二維激光掃描儀為極坐標(biāo)原點，各點到掃描儀的距離為極坐標(biāo)半徑，各點對應(yīng)反光鏡旋轉(zhuǎn)角度為極角。再將此極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為以鋼軌頂面連線中點為原點，以鋼軌頂面連線為X軸，以垂直于鋼軌頂面連線為Z軸的二維直角坐標(biāo)系。
[0019]所述的角度編碼器根據(jù)二維激光掃描儀的分辨率定時向里程定位模塊發(fā)出脈沖信號，得到相鄰脈沖間隔時間段車輛走過的距離，并將其同步傳至數(shù)據(jù)處理主機，結(jié)合每一斷面的二維直角坐標(biāo)形成三維空間坐標(biāo)。至此，便可實現(xiàn)車載情況下連續(xù)的對車站屏蔽門進行檢測，得到其空間輪廓。最后，在同一三維坐標(biāo)系下導(dǎo)入規(guī)定的車輛限界坐標(biāo)值，即可測知車體到屏蔽門的距離是否符合安全要求。
[0020]所述的二維激光掃描儀可選取LMS200型號，并且選用RS422通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理主機接口，利用低功耗RS422收發(fā)器MAX490實現(xiàn)高速激光數(shù)據(jù)的緩沖及電平轉(zhuǎn)換。
[0021]所述的角度編碼器可選取WDG-AM23-360型號，角度編碼器隨車輛行走輸出脈沖信號，傳感器輸出的脈沖量直接通過高速光電耦合器TLPl 13隔離放大，輸出連接到FPGA采集卡的FO接口，在FPGA采集卡內(nèi)部通過硬件編程實現(xiàn)脈沖計數(shù)功能。
[0022]所述的數(shù)據(jù)處理主機包括FPGA采集卡、AR4000數(shù)據(jù)采集卡以及PC主機；FPGA采集二維激光掃描儀和角度編碼器的測量數(shù)據(jù)，AR4000實時采集角度編碼器的信號脈沖，并且統(tǒng)一通過PCI總線傳輸給PC主機進行處理。
[0023]使地鐵站臺屏蔽門輪廓在二維激光掃描儀的可測扇形范圍內(nèi)，車輛開始啟動后，二維激光掃描儀從車尾部開始工作，二維激光掃描儀對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描，根據(jù)二維激光掃描儀的頻率，一共可測的固定數(shù)量的點，假設(shè)為η點，計算出每點到掃描儀接收器的距離記為ri，r2，…，rn，應(yīng)各點計算對應(yīng)極角Q1, θ2，…，θη。再將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)系，直角坐標(biāo)系以鋼軌頂面連線中點為原點，以鋼軌頂面連線為X軸，以垂直于鋼軌頂面連線為Z軸，先測得二維激光掃描儀坐標(biāo)為(0，a)，則對應(yīng)直角坐標(biāo)系中各點坐標(biāo)為(X1
=r^cos Θ 17 Z1 = r^sin Θ 丨+a,......，Xn = rn*cos Θ n，Zn = rn*sin Θ n+a)。再通過安裝在車輪軸頭上的角度編碼器測得車輪在二維激光掃描儀掃描完各個斷面時間內(nèi)累計轉(zhuǎn)動的角度…，，則車體行駛的距離為Lni = 1/360* *d，d為車輪的直徑。令Yni = Lni,則結(jié)合上述斷面的直角坐標(biāo)(X，Y)，形成空間三維坐標(biāo)系，則屏蔽門上各點坐標(biāo)為(Xn，Yffl,Zn)。再導(dǎo)入固定的車輛限界坐標(biāo)值，車輛限界上每一點設(shè)為(Xi,YpZk),則在測得的屏蔽門范圍內(nèi)，當(dāng)Y和Z坐標(biāo)值相同時，即Ym = Yj, Zn = Zk時，此時Xi應(yīng)有兩個值，取靠近屏蔽門Xi值，可認(rèn)為Xn-Xi為屏蔽門上各點到車體的距離。根據(jù)計算的距離，與規(guī)定的安全距離值比對，若所有點到車體距離都在規(guī)定的距離范圍內(nèi)，則說明屏蔽門與車體之間的距離滿足安全要求；反之不滿足，則報警并顯示此點的坐標(biāo)位置，根據(jù)提供的坐標(biāo)值找到不符合安全距離要求的地鐵站臺屏蔽門的具體位置進行處理。
[0024]綜上所述可見:本發(fā)明通過二維激光掃描儀從車尾部對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描及角度編碼器和里程定位模塊獲取車輛前進方向上的里程距離來計算屏蔽門與車體間的實際距離，使對地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的檢測更貼近實際運行情況，提高了屏蔽門與車體間的安全距離檢測精度；并且所用檢測儀器為車載式安裝，不會對車體運行產(chǎn)生影響，可以永久安裝在軌道車輛上，便于以后維護檢測使用；另外，本發(fā)明方法操作簡單，實現(xiàn)成本低，方便推廣應(yīng)用，因此具有顯著性應(yīng)用價值。
[0025]最后有必要在此說明的是:以上實施例只用于對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細地說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測地鐵站臺屏蔽門與車體距離是否安全的方法，其特征在于:在軌道車輛車尾面中垂線與各車門底邊所在平面的交點處安裝二維激光掃描儀，在車輪軸頭上安裝角度編碼器，在車廂內(nèi)安裝極坐標(biāo)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理主機和里程定位模塊，車輛啟動后，二維激光掃描儀從車尾部對范圍內(nèi)斷面輪廓進行掃描以獲取掃描儀到屏蔽門的距離并以極坐標(biāo)形式存儲，同時角度編碼器和里程定位模塊獲取車輛前進方向上的里程距離，數(shù)據(jù)處理主機根據(jù)二維激光掃描儀具體參數(shù)將極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為直角二維坐標(biāo)系，同時結(jié)合里程定位模塊提供的行駛方向上里程距離得到空間三維坐標(biāo)，然后在同一三維坐標(biāo)系下導(dǎo)入規(guī)定的車輛限界坐標(biāo)值，即可測得車體到屏蔽門的距離，與規(guī)定安全距離進行比對，即得知屏蔽門與車體之間距離是否滿足安全要求。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的二維激光掃描儀選取LMS200型號，并且選用RS422通信協(xié)議與數(shù)據(jù)處理主機接口，利用低功耗RS422收發(fā)器MAX490實現(xiàn)高速激光數(shù)據(jù)的緩沖及電平轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的角度編碼器選取WDG-AM23-360型號，角度編碼器隨車輛行走輸出脈沖信號，傳感器輸出的脈沖量直接通過高速光電耦合器TLPl 13隔離放大，輸出連接到FPGA采集卡的FO接口，在FPGA采集卡內(nèi)部通過硬件編程實現(xiàn)脈沖計數(shù)功能。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理主機包括FPGA采集卡、AR4000數(shù)據(jù)采集卡以及PC主機；FPGA采集二維激光掃描儀和角度編碼器的測量數(shù)據(jù)，AR4000實時采集角度編碼器的信號脈沖，并且統(tǒng)一通過PCI總線傳輸給PC主機進行處理。
【文檔編號】G01B11/14GK104266598SQ201410522961
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月6日
【發(fā)明者】何越磊, 呂宏, 李再幃, 王春梅 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)