(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211298050.3 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公 司 地址 150060 黑龙江省哈尔滨市经开区哈 平路集中区潍 坊路2号 (72)发明人 杨德凯　秦昌　马凌宇　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 专利代理师 张换男 (51)Int.Cl. B61L 23/04(2006.01) B61K 9/08(2006.01) G06V 20/56(2022.01) G06V 10/26(2022.01)G06V 10/30(2022.01) G06V 10/36(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 一种有砟轨道 道床断面扫描检测系统 (57)摘要 一种有砟轨道道床断面扫描检测系统， 本发 明涉及有砟轨道道床断面扫描检测系统。 本发明 的目的是为了解决目前还没有一种针对砟轨道 道床的几何尺 寸的自动道床断面扫描检测系统， 从而存在浪费人力、 检测精度差、 效率低的问题。 系统包括： 激光扫描模块用于获取道床断面点云 数据； 里程定位同步模块用于对道床断面点云数 据进行里程定位； 数据采集与分析模块用于获取 轨枕与道床的断面轮廓投影图； 拟合出轮廓投影 图所有轮廓线； 数据采集与分析模块用于采集里 程定位同步模块获取的里程定位； 数据存储管理 模块用于存储数据采集与分析模块获取的数据 和里程定位同步模块获取的里程数据； 供电控制 模块用于 供电。 本发明用于有砟轨道道床断面扫 描检测领域。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115503788 A 2022.12.23 CN 115503788 A 1.一种有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述系统包括激光扫描模块、 数 据采集与分析模块、 里程定位同步模块、 数据存 储管理模块和供电控制模块； 所述激光扫描模块用于对有砟轨道 道床断面扫描， 获取道床断面 点云数据； 所述里程定位同步模块用于对道床断面 点云数据进行 里程定位； 所述数据采集与分析模块用于采集激光扫描模块获取的道床断面点云数据， 对道床断 面点云数据进行处理， 得到目标点云， 根据轨枕与道床的位置信息对目标点云进行处理分 别获取轨枕与道床的断面轮廓投影图； 根据轨枕与道床的断面轮廓投影图， 拟合出断面轮廓投影图所有轮廓线； 所述数据采集与分析模块用于采集里程定位同步模块获取的里程定位； 所述数据存储管理模块用于存储数据采集与分析模块获取的数据和里程定位同步模 块获取的里程数据。 所述供电控制模块用于为激光扫描模块、 数据采集与分析模块、 里程定位同步模块、 数 据存储管理模块供电。 2.根据权利要求1所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述里程 定位同步模块由射频 标签阅读器、 轴头光电编码器、 控制电路组成。 3.根据权利要求2所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述射频 标签阅读器读取检测车的列车运行系统TAX信息 。 4.根据权利要求3所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述轴头 光电编码器安装在检测车 的轮对轴头， 光电编码器输出脉冲信号， 对工程车行驶纵向里程 初步定位。 5.根据权利要求4所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述里程 定位同步模块 通过读取的TAX信息， 对工程车在铁 轨区间的里程信息进行动态修 正。 6.根据权利要求5所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述数据 采集与分析模块用于采集激光扫描模块 获取的道床断面点云数据， 对道床断面点云数据进 行处理， 得到目标点云， 根据轨枕与道床的位置信息对目标点云进行处理分别获取轨枕与 道床的断面轮廓投影图； 根据轨枕与道床的断面轮廓投影图， 拟合出断面轮廓投影图所有 轮廓线； 具体过程 为： 数据采集与分析模块用于采集激光扫描模块获取的道床断面点云数据， 对道床断面点 云数据进 行点云去噪、 点云配准、 点云抽稀、 点云切片、 点云拼接以及强度 距离修正， 得到目 标点云， 根据轨枕与道床的位置信息对目标点云进 行分割、 降维、 方向矫正处理分别获取轨 枕与道床的断面轮廓投影图； 根据轨枕与道床的断面轮廓投影图， 采取区域、 分段直线拟合算法拟合出断面轮廓投 影图所有轮廓线； 其中， 直线拟合 算法为最小二乘法、 梯度下降法或高斯牛 顿算法。 7.根据权利要求6所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述点云 去噪采用中值滤波、 高斯滤波或双边滤波算法； 点云抽稀 采用比例压缩、 最小距离、 随机采样或八叉树压缩算法； 点云切片采用基于几何模型拟合的分割算法、 基于区域生长的分割算法或基于特征聚 类的分割算法。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115503788 A 28.根据权利要求7所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述数据 采集与分析模块采集激光扫描模块的数据和里程定位同步模块的里程定位信息， 计算砟石 盈欠数据、 轨枕埋深、 砟肩宽度、 砟肩堆高、 边坡坡度、 道床顶面宽度数据， 并对道床病害识 别； 具体过程 为： 砟石盈欠数据的统计采用积分计算， 即分别建立道床标准断面点云数据的线性方程、 道床实测断面点云数据的线性方程， 以道床实测断面点云数据的线性方程的起点和终点为 积分起止点， 根据道床标准断面点云数据与 道床实测断面点云数据的差值进 行累加积分运 算， 得到砟石盈剖面 欠面积； 再通过里程定位同步模块的距离信息 便可得到当前位置的砟石盈欠数据； 采用凸包算法定位砟肩位置， 计算出砟肩宽度、 堆高； 采用直线检测算法定位 边坡与道床顶面 位置， 计算出边坡 坡度、 道床顶面宽度； 直线检测算法为Hough直线检测、 Rado n直线检测或Fre eman直线检测算法； 标准轨枕距钢轨顶面的距离为定值， 计算砟石表面距钢轨顶面距离； 计算两个距离差， 即为轨枕埋深； 所述两个距离 差为标准轨枕距钢轨顶面距离与砟石表面距钢轨顶面距离的差 。 9.根据权利要求8所述的一种 有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述激光 扫描模块为2组激光扫描仪安装在钢轨正上方， 固定在检测车转向架架构上或车厢地板下， 视觉场覆盖整个道床， 检测车运行时扫描道床数据信息 。 10.根据权利要求9所述的一种有砟轨道道床断面扫描检测系统， 其特征在于： 所述供 电控制模块安装在车内机柜内， 可远程控制数据采集与分析模块、 激光扫描模块、 里程定位 同步模块、 数据存 储管理模块的供电。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115503788 A 3