GJ-5型轨道检查车的技术与设备介绍

（五）WinVCR

WinVCR控制视频控制器（VCR），该VCR通过一串行RS-232电缆与本地PC机相联。该程序允许在记录轨道几何数据过程中记录轨道背景的视频图像。

图5-4 视频监视

当检查车沿轨道运行时，ControlConsole记录轨道几何数据，此时可使用WinVCR通用几何软件来记录轨道和周围场景的视频录像。在以后可重放视频录像。当评估和定位轨道超限时，这些图像是很有用的。如果WinVCG和WinVCR一起使用时，在来自于摄像机的图像的上部记录下了一些信息，如摄像机的特性、里程标、速度、日期和时间等，其中里程标决定了录像所处的轨道位置。

图5-4显示了VCR，监视器，和Horita box（由WinVCG使用），这些设备被用来建立带有字幕的WinVCR系统。

（六）WinVCG

WinVCG控制视频字幕编写器，该编写器通过一串行RS-232电缆与本地PC机相联。该程序与WinVCR一起使用来给被记录的轨道背景的视频图像增加标题。WinVCG(Windows 视频字符发生器)是视频字幕编写通用几何工具软件，它被用于在监视器上显示诸如摄像机的特性，实时里程标，日期和时间。该功能和WinVCR一起使用。

（七）WinTell

WinTell警告器通过音频来通告如桥梁和超限等轨道事件。 （八）超限监视器

超限监视器可在任何与网络相联的PC机上实时显示超限记录。 （九）超限编辑器

超限编辑器能显示并编辑由ControlConsole产生的实时超限。 5.2.3 非接触测量总成

非接触测量总成安装在检查车底下，如图5-5所示，LPGMS摄像机组配置使用10个摄像机和4个激光器用于钢轨断面的非接触测量，摄像机和激光器被固定安装在车底下的封闭梁里。钢轨内、外两侧激光器发出一扇形光带，垂直照射在钢轨上，在钢轨上形成一垂直断面；同时，断面和轨距摄像机捕捉到激光线的图像，视频图像输出到VMEbus计算机系统，经数字化后，拟合成完整的钢轨断面图像，通过坐标变换、合成和滤波处理等，得到轨道几何数据和钢轨断面磨耗等。

惯性测量包安装在激光器/摄像机梁的中部，惯性测量包测量车辆转向架的横向和垂向加速度以及滚动和摇头速率等。

图5-5非接触测量设备安装示意图

5.3 系统测量原理

该轨检车采用梁结构方式的惯性测量及摄像式的图像测量原理，即惯性基准与测量基准被安装在同一刚体内。任何几何量测量系统的基础都是对坐标系的明确定义，以及在这个坐标系下的各种变换和各被测量之间的关系。如图5-6所示：

图中采用右手坐标系，各参数定义如下； x轴指向页面的里面为正，表示车体的行进方向；

y 轴指向向右的水平方向为正；

z 轴指向向下的垂直方向为正；

角? 表示航向偏角，正值为由x 轴方向转向y 轴方向，即向右偏转； 角? 表示滚动的偏角，正值表示y 轴方向向z 轴方向旋转，即左轨抬高； 角? 表示倾斜角的偏差，正值表示x 轴向z 轴方向旋转，即坡度角；

图5-6

测量基准（轨检梁刚体）与钢轨及惯性系统的相互位置关系定义如下： ?L 左轨轨距点相对测量基准的偏移； ?R 右轨轨距点相对测量基准的偏移； ?L 左轨踏面顶点相对测量基准的偏移； ?R 右轨踏面顶点相对测量基准的偏移； ?x 轨检梁的滚动角速率； ?z 轨检梁的摇头角速率； ?y 轨检梁的横向加速度及倾角； ?L 轨检梁的垂向加速度；

G 轨道踏面中点之间的标准距离，为1511mm； ht 惯性平台相对于轨距测量线的垂直高度； AL 左侧垂直加速度计安装位置相对梁中心的距离；

另外还有一个安装在轮对轴头的转速计，这是该系统必备的测量仪，它可以提供沿轨道的里程位置、速度，同时还为测量系统提供精确的距离采样时间间隔（TBS）。

系统中用于惯性参数测量的传感器为水平加速度计、垂直加速度计、滚动陀螺仪、摇头陀螺仪，这些传感器被安装在测量梁中部的惯性平台上，为系统提供测量梁的惯性基准信号。各传感器测量单位的量纲为:位移测量的单位为ｍｍ，速度为ｍｍ／ｓ，加速度为ｍｍ／ｓ／ｓ，角度测量单位为弧度，角速度为ｒａｄ／ｓ。惯性信号的处理来自于惯性传感器的模拟信号，通过惯性测量处理器采集模拟信号，进行抗混迭滤波、数字化、及数字滤波处理、延时、数据合成。

轨面顶点和轨距点相对于测量梁的位移（?R 、?L

，?L

、?R

）信号

通过摄像机的图像数字处理来获得，对于低速检测系统而言，采用60Hz频率的标准制式摄影机即能满足要求。对于高速检测系统而言，为匹配240Hz频率的惯性系统，可以直接采用240Hz的高帧频摄像机，或者采用４台60Hz的摄像机进行交替工作。根据被测轨道几何参数的定义，系统按表5-2给出的数学模型计算合成相应的轨道几何参数。

表5-2：

表中符号上的点不代表时间因子，一个点表示对采样间隔X的一阶差分（FFD），角度的FFD是这个角度在一段距离上的变化。两个点表示对采样间隔X的二阶差分。应用到线性测量中如高低、轨向。

表中符号上的像礼帽和小三角符号的含义为：

对一次微分装置（如速率陀螺仪）的输出进行卷积计算得到测量结果的基于