行车环境下钢轨轮廓自动配准方法

作     者：王昊 王胜春 王卫东 WANG Hao;WANG Shengchun;WANG Weidong

作者机构：中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院基础设施检测研究所北京100081 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2018年第44卷第11期

页      面：2273-2282页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国铁路总公司科技研究开发计划(J2016G003) 中国铁路总公司重大科研计划(2015G001-B) 北京市科技计划(D17110600060000)~~ 

主　　题：钢轨磨耗 轮廓配准 曲率熵 结构光 行车环境 

摘      要：针对行车环境下列车晃动和环境噪声对钢轨磨耗测量的影响,提出了一种轨腰小圆弧自动提取方法,实现了钢轨轮廓的高精度配准。首先,提出了基于截断残差直方图的多项式拟合方法,寻找廓形最优拟合曲线,降低了噪声对轮廓拟合的影响;然后,针对拟合曲线的曲率分布特征,提出了基于动态窗口的最大曲率熵区间搜索算法实现轨腰小圆弧的自动分割;最后,基于两侧轨腰小圆弧拟合2个圆心作为匹配基准点,实现钢轨测量轮廓与标准设计轮廓的对齐配准。静态实验结果表明,该方法的系统测量误差均值和标准差都控制在0. 01 mm之内,具有较小的测量误差和良好的重复性。现场动态测量也验证了该方法在行车环境下的重复性精度,多次测量结果的重复性良好,钢轨磨耗动态测量偏差控制在0. 2 mm以内。