基于扫描激光的轨道平顺度检测系统及方法与流程

1.本发明涉及铁路轨道检测与维护技术领域，尤其涉及一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统及方法。


背景技术：

2.在铁路实际运行中，如果车辆的性能与线路、通信管理方面都完备的情况下，轨道平顺状态就将成为制约车辆运行速度与运行稳定的重要因素。而要保持轨道平顺需要从以下几个方面考虑：首先，轨道的建设应保持高标准，线路、轨道施工等方面都应满足高质量的要求；其次，采用合格材料和标准工艺来保证轨道建设与使用的稳定性，保证寿命；最后，建立科学养护与维修机制，制订严格的轨道管理制度与标准，及时发现问题及时解决。前两个因素与设计施工直接关系，而第三点则涉及到管理与维护。由此可见，轨道平顺度检测与维护对于车辆运行稳定十分重要。
3.目前国内铁路轨道检测与分析采用层级管理模式，路局层级采用大型综合检测车对轨道进行季度性检查和复测，其运行速度高，检测指标全面，结构复杂，造价高，体积庞大。综合检测车集成多种检测车辆的优势，检测项目包括了轨距、轨向、水平、高低、曲率、扭曲三角坑、车体振动加速度、轴向振动加速度、磨耗、断面、轨道探伤等多个检测项目的测量与分析，并输出有价值的图表为维护工作提供准确的依据。
4.工务段和工区负责日常线路设备检测与线路维护。维修天窗主要适用于常规施工作业与维修，采用的轨道检测设备多为手推小车和便携式仪器。国内外使用成熟的轨道检测小车采用多种传感器与信号处理技术，对双侧轨道或单侧轨道多项几何状态参数进行检测，均为指导合理施工与精准维修作业提供了保障。
5.现有技术中通常采用如下几种方式进行轨道检测：1，弦测法，需要人工看道和修正测量误差，导致准确性差；2，基于惯性测量的平顺度测量手推车，仅能适用于动态测量，还需要靠人工拉线最终确定拨道量，因此存在适用范围受限和操作复杂的问题；3，基于激光准直弦测法的仪器，若采用人工读取，则存在数据误差大的问题；若采用机器识别读取，则存在建立激光准直弦线困难，难以准确获取平顺度检测结果、仅能实现单轨参数测量，适用范围小等问题。综上，现有的轨道平顺度检测方式，存在检测准确度低、操作复杂、灵活性差，适用范围小的问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统及方法，用以解决现有技术中检测准确度低、操作复杂、灵活性差，适用范围小的缺陷，实现便捷准确地检测轨道的平顺度，且可适用于双轨道检测场景。
7.本发明提供一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，包括可旋转激光扫描装置、接收靶和数据处理设备；
8.其中，所述可旋转激光扫描装置，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道
中的任一侧钢轨上，所述接收靶以所述安装策略安装在所述轨道中的待测钢轨上，所述接收靶和数据处理设备通信连接；
9.所述接收靶包括光电传感器和位置传感器，所述光电传感器和所述位置传感器均朝向所述可旋转激光扫描装置的发射端；
10.所述可旋转激光扫描装置用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成扫描平面；
11.在初始检测时，所述接收靶和/或可旋转激光扫描装置在外力的作用下移动，以使所述接收靶在预设区域内，接收到所述可旋转激光扫描装置发射的光电信号的情况下，将所述扫描平面在所述接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点；
12.所述光电传感器用于接收所述扫描平面内的光电信号，所述位置传感器用于根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置；
13.所述数据处理设备用于根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
14.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，所述接收靶还包括移动装置；
15.所述移动装置位于所述接收靶的底部；
16.所述移动装置用于在外力的作用下，带动所述接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离；
17.所述接收靶具体用于，在所述待测钢轨的不同位置上获取所述扫描平面的位置；
18.所述数据处理设备具体用于，根据所述待测钢轨不同位置上所述扫描平面的位置和所述基准点，获取在所述预设距离内所述待测钢轨的平顺度检测结果。
19.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，在所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括高低平顺度检测结果的情况下，所述可旋转激光扫描装置和所述接收靶，均竖直安装在所述待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔；
20.所述可旋转激光扫描装置用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对水平方向上或与所述轨道的坡面平行的方向上进行旋转扫描形成扫描平面。
21.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，在所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括轨向平顺度检测结果的情况下，所述可旋转激光扫描装置和所述接收靶，均水平安装在所述待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔；
22.所述可旋转激光扫描装置用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对垂直方向上进行旋转扫描形成扫描平面。
23.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括水平平顺度检测结果的情况下，所述接收靶包括第一接收靶和第二接收靶；
24.所述可旋转激光扫描装置和所述第二接收靶均竖直安装在任一侧待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置距离所述第二接收靶预设间隔；
25.所述第一接收靶竖直安装在另一侧待测钢轨上；
26.所述可旋转激光扫描装置用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对水平方向上或与所述轨道的坡面平行的方向上进行旋转扫描形成扫描平面；
27.所述第二接收靶用于获取所述任一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第二接收靶中的位置；
28.所述第一接收靶用于获取所述另一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第一接收靶中的位置；
29.所述数据处理设备具体用于，根据所述扫描平面在所述第一接收靶和第二接收靶中的位置，以及所述基准点，获取所述待测钢轨的水平平顺度检测结果；
30.其中，所述第一接收靶和第二接收靶的校准点和校准方式，以及在所述轨道上的相对安装位置均一致。
31.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果的情况下，所述数据处理设备用于根据所述任一侧待测钢轨上任意两个不同位置上所述扫描平面的位置之间的第一高度差，以及所述另一侧待测钢轨上所述任意两个不同位置的相对位置上所述扫描平面的位置之间的第二高度差，获取所述待测钢轨的扭曲平顺度检测结果。
32.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，所述可旋转激光扫描装置的底部安装有调整平台；
33.其中，所述调整平台用于监测所述可旋转激光扫描装置的扫描平面的倾斜角度，并根据所述倾斜角度对所述可旋转激光扫描装置的扫描平面的水平进行调整。
34.根据本发明提供的一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，所述可旋转激光扫描装置通过第一固定底座安装在所述任一侧钢轨上；
35.所述接收靶通过第二固定底座安装在所述待测钢轨上。
36.本发明还提供一种基于如上述任一种所述基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的检测方法，包括：
37.基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶；其中，所述接收靶包括光电传感器和位置传感器，所述光电传感器和位置传感器均朝向所述可旋转激光扫描装置的发射端；
38.启动所述可旋转激光扫描装置，以使所述可旋转激光扫描装置发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成扫描平面；
39.在初始检测时，移动所述接收靶和/或可旋转激光扫描装置，在所述接收靶的预设区域内接收到所述可旋转激光扫描装置发射的光电信号的情况下，将所述扫描平面在所述接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点；
40.基于所述光电传感器，接收所述扫描平面内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置；
41.基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
42.根据本发明提供的一种检测方法，所述基于所述光电传感器，接收所述扫描平面
内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置，包括：
43.将移动装置沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以带动所述接收靶沿着所述待测钢轨移动；
44.在移动过程中，基于所述光电传感器和位置传感器，在所述待测钢轨的不同位置上测量所述扫描平面的位置；
45.所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：
46.基于所述数据处理设备，根据所述待测钢轨不同位置上所述扫描平面的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
47.根据本发明提供的一种检测方法，所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括轨向平顺度检测结果；
48.所述基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶，包括：
49.基于所述安装策略，将所述可旋转激光扫描装置和所述接收靶，均水平安装在所述待测钢轨上；
50.其中，所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔。
51.根据本发明提供的一种检测方法，所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括水平平顺度检测结果，所述接收靶包括第一接收靶和第二接收靶；
52.所述基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶，包括：
53.基于所述安装策略，将所述可旋转激光扫描装置和第二接收靶安装在任一侧待测钢轨上；其中，所述可旋转激光扫描装置距离所述第二接收靶预设间隔；
54.将所述第一接收靶竖直安装在另一侧待测钢轨上；
55.所述基于所述光电传感器，接收所述扫描平面内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置，包括：
56.基于所述第二接收靶的光电传感器和位置传感器，获取所述任一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第二接收靶中的位置；
57.基于所述第一接收靶的光电传感器和位置传感器，获取所述另一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第一接收靶中的位置；
58.所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：
59.基于所述数据处理设备，根据所述扫描平面在所述第一接收靶和第二接收靶中的位置，以及所述基准点，获取所述待测钢轨的水平平顺度检测结果；
60.其中，所述第一接收靶和第二接收靶的校准点和校准方式，以及在所述轨道上的相对安装位置均一致。
61.根据本发明提供的一种检测方法，所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果；
62.所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准
点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：
63.基于所述数据处理设备，获取所述任一侧待测钢轨上任意两个不同位置上所述扫描平面的位置之间的第一高度差，以及所述另一侧待测钢轨上所述任意两个不同位置的相对位置上所述扫描平面的位置之间的第二高度差；
64.根据所述第一高度差和第二高度差，获取所述待测钢轨的扭曲平顺度检测结果。
65.本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统及方法，通过一方面可旋转激光扫描装置和接收靶可以根据平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道上，只需要一套设备即可适用于不同的平顺度检测方式，适用性好，操作简单；另一方面，可旋转激光扫描装置发射的光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成稳定的扫描平面，只需要识别到扫描平面的位置，即可确定平顺度检测的基准点，不需要反复精细调整激光器方向使光斑与测量靶中心重合，有效简化平顺度测量流程，提高测量效率；另外，采用激光扫描弦面测量轨道高低、水平、扭曲时可以以激光器为中心在轨道两侧上同时进行检测，加倍了检测范围和适用范围，提高了作业效率；并且，通过接收靶可直接根据可旋转激光扫描装置发射的光电信号，自动确定扫描平面在接收靶中的位置，通过数据处理设备可直接根据扫描平面在接收靶中的位置和基准点，自动获取待测钢轨的平顺度检测结果，有效减少人为参与，提高轨道平顺度检测的准确性和自动化程度。
附图说明
66.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
67.图1是本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的结构示意图之一；
68.图2是本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的结构示意图之二；
69.图3是本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的结构示意图之三；
70.图4是本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的结构示意图之四；
71.图5是本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的检测方法的流程示意图。
72.附图标记：
73.1：可旋转激光扫描装置；101：第一可旋转扫描激光装置；102：第二可旋转扫描激光装置；2：接收靶；201：光电位置传感器；202：第一接收靶；203：第二接收靶；3：第一固定底座；301：第一子固定底座；302：第二子固定底座；4：第二固定底座；401：第三子固定底座；402：第四子固定底座。
具体实施方式
74.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
75.现有技术中通常采用如下几种方式对轨道的平顺度进行检测：
76.1、传统的弦测法
77.人工拉弦方法测量轨道平顺度由来已久，是现场使用最广泛的传统方法，主要测量曲线段10m弦和直线段20m弦的中波不平顺。由于高速铁路建设里程的逐年增长和普速铁路的提速，100m及以上长波不平顺的检测变得尤为重要。而轨道长波不平顺无法使用传统的20m弦长检测。目前的弦测法普遍采用人工看道，钢尺测量，存在人为误差大，夜间看道更因照明光线在轨道面上反射而无法用肉眼判断；且弦线存在悬垂需要人为修正测量误差，如果遇到大风弦线随风摆动，造成无法准确检测出平顺度，使得线路养护中拨道作业针对性、有效性下降，轨道几何状态难以保证。因此，该方法的平顺度检测准确度较低。
78.2、基于惯性测量的平顺度测量手推车
79.该方法的核心是通过惯性元件获得测量基准，然后通过测量惯性基准与轨道相对位置，从而得到钢轨轨面在惯性坐标轴系内的相对位置。该原理的产品目前已经在广泛应用于轨道平顺度测量，为铁路维护保养提供了有力保障。
80.就目前应用而言，该原理的设备存在一些测量方面的短板，其一是这类设备测量的轨向、高低、轨距变化、水平(超高)、扭曲等都只能动态测量；而在低速、静态时无法检测。因此，在轨道精调，工务起道拨道作业时测量手推车动态检测后，标记出拨道位置还需要靠人工拉线最终确定拨道量，操作复杂。另外在既有的设备中，许多惯性测量的陀螺仪存在漂移的问题(没有校准好,导致实际定位和地图显示之间总存在固定大小的位置偏移)，导致水平检测的结果误差很大，水平检测结果不可靠，且与其相关的检测项目如高低、轨向和扭曲也存在一定误差。因此，该方法的平顺度检测准确度较低、且操作复杂。
81.3、基于激光准直弦测法的仪器
82.该仪器利用点激光发射源与光斑定位靶在钢轨上建立一条平行于轨顶和轨向的激光弦线，以此激光弦线为基准，用移动测量靶同时直接测得弦范围内的任意点高低、轨向偏差量。该仪器分为人工读取和机器识别读取光斑位置两种模式。
83.人工读取装置设备结构简单，直接人工读取，有一定的便利性；但是，在距离超过10m或者较大风速或者阴暗环境影响下，若需要人工识别清晰可见的测量靶网格，则需要明亮的光斑，而明亮的光斑会对人的眼睛造成不适感，无法准确读取光斑位置。同时支撑测量靶在轨道上移动的横杆需要在每个测量点调整水平，移动操作不灵活。另外，空气的流动会导致光斑漂移较大，使得人工读取数据误差放大。因此，该方法的平顺度检测准确度较低。
84.机器识别读取可采用一维psd(position sensitive detectors，位置敏感探测器)、二维psd、ccd(charge coupled device，电荷耦合器件)阵列、光电池、摄像头等模式。读取测量点与初始标定点光斑中心的位置差，计算出高低和轨向偏差。该原理的设备与惯性测量原理的设备在轨道动态检测与静态检测方面相互补充，但这类设备存在的不足包括：
85.建立激光准直弦线困难，难以准确获取平顺度检测结果。为减少测量误差，激光弦线需要与轨向平行，即需要激光器中心与测量靶中心等高且与钢轨内侧轨面下16mm处水平距离相等；激光光斑需要与测量靶中心重合，也就是需要根据光斑找测量靶的中心。由于测量靶尺寸有限(一般小于100mm
×
100mm)，远距离调整激光器角度实现激光光斑与测量靶中心重合非常困难。以激光器与测量靶距离100m为例，激光器每旋转0.1
°
光斑会在调整方向
100m处扫过174mm，也就是说如果光斑在测量靶边缘激光器调整0.1
°
，光斑就会完全飞出测量靶。
86.因此，若要光斑完全对准测量靶中心，就需要反复对激光器的水平和垂直方向进行精细微调。在天窗有限时间内反复调整激光器使光斑与测量靶中心重合建立弦线费时费力，造成该类产品使用不方便。且有的仪器为了获得光斑的稳定度而采用红外不可见光，由于红外的不可见性，建立直准激光弦线就需要更长时间和更大难度，限制了此类仪器的推广和使用。
87.其二：仅能实现单轨参数测量，适用范围小。此类设备只能测量单轨的高低和轨向，如果需要测量双轨的水平和扭曲不平顺，需要配合水准仪等额外的设备进行测量。和惯性测量原理设备相比双轨测量显得繁琐。
88.其三：该类设备在平顺度的高低测量和轨向测量时，需要采用不同的发射单元和接收单元，即测量完平顺度中的一项参数后，需要更换另一套设备测量另外一项参数，同时还需要重新调整水平或者垂直，这样的测量方式需要同时携带两套设备，现场的测量应用也略显繁琐，操作复杂。
89.针对上述问题，本实施例采用激光扫描弦面，除了可以测量轨道单轨的高低、轨向以外，还可以同时测量双轨的水平、扭曲。改变目前激光弦线法仅能测量单轨平顺度参数的问题，也对惯性测量双轨这两个参数提供另外一种更高精度的校核方法，且采用激光扫描弦面测量轨道高低、水平、扭曲时可以以激光器为中心在轨道两个方向上同时进行检测，加倍了检测范围提高了作业效率。
90.下面结合图1描述本发明的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统，该系统包括可旋转激光扫描装置1、接收靶2和数据处理设备；其中，所述可旋转激光扫描装置1，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道中的任一侧钢轨上，所述接收靶2以所述安装策略安装在所述轨道中的待测钢轨上，所述接收靶2和数据处理设备通信连接；
91.其中，可旋转激光扫描装置1为可以在任意方向上旋转的激光扫描装置，如水平方向、垂直方向等，本实施例对此不作具体地限定。
92.待测钢轨为待进行平顺度检测的钢轨，可以是单侧钢轨，也可以是双侧钢轨，本实施例对此不作具体地限定。
93.数据处理设备与接收靶2通信连接，用于获取接收靶2传输的数据，并对数据进行处理；数据处理设备可以是内置或外置于接收靶2等，本实施例对此不作具体地限定。
94.平顺度检测方式包括单轨的高低平顺度检测和轨向平顺度检测，双轨的水平平顺度检测和扭曲(三角坑)平顺度检测中的一种或多种组合，本实施例对此不作具体地限定。
95.不同平顺度检测方式对应的可旋转激光扫描装置1和接收靶2安装策略不同，如在进行高低平顺度检测时，可旋转激光扫描装置和接收靶竖直安装在轨道上；在进行轨向平顺度检测时，可旋转激光扫描装置1和接收靶2水平安装在轨道上。具体安装位置可以根据实际需求进行设置，如接收靶的具体安装位置为待测钢轨的轨头上。
96.可选地，在可旋转激光扫描装置1和接收靶2安装过程中，首先确定平顺度检测方式，根据平顺度检测方式确定相应的安装策略。
97.接着，将可旋转激光扫描装置1，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道中任一侧钢轨的上表面；其中，任一侧钢轨是从轨道两侧钢轨中任意选择的钢轨，可以是待测
钢轨或非待测钢轨，本实施例对此不作具体地限定。
98.并将接收靶2，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道中待测钢轨的上表面。
99.所述接收靶2包括光电传感器和位置传感器，所述光电传感器和位置传感器朝向所述可旋转激光扫描装置1的发射端；以下将光电传感器和位置传感器简称为光电位置传感器。
100.其中，光电位置传感器201是一种对入射光敏面上的光点位置敏感的光电器件，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关；光电位置传感器201朝向可旋转激光扫描装置1的发射端，以保证光电位置传感器可接收到可旋转激光扫描装置的发射端发射的光电信号。
101.所述可旋转激光扫描装置1用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成扫描平面；
102.可旋转激光扫描装置1在启动时可进行旋转，并发射光电信号，使得光电信号可以以设定轴为中心进行旋转扫描形成激光扫描平面。
103.具体旋转方向可根据轨道的结构，以及平顺度检测方式进行确定，如相对于轨道的水平方向或垂直方向等，本实施例对此不做具体地限定。
104.本实施例在轨道平顺度检测激光准直弦测法领域首次采用激光扫描平面代替激光弦线进行轨道平顺度检测。由于激光的发射能力强和能量的高度集中，所以亮度很高，其比普通光源高亿万倍，激光发射后发散角非常小，所以方向性较好。根据激光有很好的指向性，准直性，当激光围绕固定轴进行旋转，就可以形成一个稳定的激光扫描平面，以为准直测量提供一个扫描平面，而非弦线。
105.而通过使用弦面替代弦线，即用面替代线对轨道平顺度的4个参数轨向、高低、水平、扭曲的测量，根本解决了“百米打靶瞄准中心”激光弦线法平顺度测量的痛点，建立弦线的模式从反复精细调整激光器方向使光斑与测量靶中心重合转换为对激光扫描平面的位置识别，大大简化了平顺度测量工作流程、提高了工作效率。
106.在初始检测时，所述接收靶2和/或可旋转激光扫描装置1在外力的作用下移动，以使所述接收靶2在预设区域内，接收到所述可旋转激光扫描装置1发射的光电信号的情况下，将所述扫描平面在所述接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点；
107.其中，预设区域为接收靶中光电位置传感器可接收到光电信号，扫描平面能够扫过光电位置传感器的区域，如接收靶的中心位置等，具体可以根据实际需求进行设置。
108.可选地，在安装过程中，通过移动接收靶的位置(如上移或下移)和/或可旋转激光扫描装置(如调整水平角度)，在扫描平面能够扫过光电位置传感器，光电传感器能够捕捉到光信号并计算出扫描平面的位置的情况下，将光电位置传感器固定，将当前扫描平面在接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点(零点)。
109.所述光电传感器用于接收所述扫描平面内的光电信号，所述位置传感器用于根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置；
110.其中，光电传感器的形状可以是长条形等，安装位置可以是靶面的中心区域等，本实施例对此不作具体地限定。
111.在可旋转激光扫描装置发射的光电信号形成的扫描平面经过光电位置传感器时，光电位置传感器可接收扫描平面内的光电信号，并通过对接收到的扫描平面内的光电信号
进行分析和计算，确定扫描平面在接收靶中的位置；并将扫描平面在接收靶中的位置实时发送至数据处理设备。
112.所述数据处理设备用于根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
113.数据处理设备在接收到光电位置传感器发送的扫描平面在接收靶中的位置后，可根据扫描平面在接收靶中的位置和基准点，获取待测钢轨的平顺度检测结果，以确定待测钢轨是否存在不平顺状态，为轨道现场养护维修作业提供更多的技术保障。
114.本实施例中可旋转扫描激光装置将激光束以一个固定轴为中心进行旋转形成一个激光扫描平面；当接收靶上可旋转扫描激光装置发射的激光扫过光电位置传感器时，传感器能够检测到光信号并计算出激光扫描平面的位置，在实现高精度测量的同时，解决了现有激光弦线法检测轨道平顺度时弦线建立困难、操作繁琐的问题，也解决了静态检测时惯性测量陀螺仪存在漂移的问题。
115.本实施例一方面可旋转激光扫描装置和接收靶可以根据平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道上，只需要一套设备即可适用于不同的平顺度检测方式，适用性好，操作简单；另一方面，可旋转激光扫描装置发射的光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成稳定的扫描平面，只需要识别到扫描平面的位置，即可确定平顺度检测的基准点，不需要反复精细调整激光器方向使光斑与测量靶中心重合，有效简化平顺度测量流程，提高测量效率；另外，采用激光扫描弦面测量轨道高低、水平、扭曲时可以以激光器为中心在轨道两侧上同时进行检测，加倍了检测范围和适用范围，提高了作业效率；并且，通过接收靶可直接根据可旋转激光扫描装置发射的光电信号，自动确定扫描平面在接收靶中的位置，通过数据处理设备可直接根据扫描平面在接收靶中的位置和基准点，自动获取待测钢轨的平顺度检测结果，有效减少人为参与，提高轨道平顺度检测的准确性和自动化程度。
116.在上述实施例的基础上，本实施例中所述接收靶还包括移动装置；所述移动装置位于所述接收靶的底部；所述移动装置用于在外力的作用下，带动所述接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离；所述接收靶具体用于，在所述待测钢轨的不同位置上获取所述扫描平面的位置；所述数据处理设备具体用于，根据所述待测钢轨不同位置上所述扫描平面的位置和所述基准点，获取在所述预设距离内所述待测钢轨的平顺度检测结果。
117.其中，移动装置安装在接收靶的底部，且在外力的作用下可沿着待测钢轨的延伸方向前后移动，以带动接收靶沿着待测钢轨的延伸方向移动预设距离；
118.在移动过程中，接收靶2可进行静态平顺度测量或动态平顺度测量。
119.其中，静态测量指的是轨道拨道等需要测量高低及轨向的作业中，建立测量扫描弦面以后，接收靶2固定于需要拨道作业的位置，实时显示轨向或高低检测结果，同时调整轨道轨向或高低，以其达到最佳的平顺度状态。
120.动态测量是手推或者电动移动接收靶，移动过程中持续测量轨道高低或轨向的参数，并存储一次作业的测量过程。通过动态测量可以得到某一弦长的实时位置的轨道平顺度测量值，并显示与提示该弦长的最大偏差点，指导轨道维护作业，实现轨道平顺度参数的连续测量。
121.可选地，在移动过程中，接收靶中的光电位置传感器可持续接收可旋转激光扫描装置发射的扫描平面内的光电信号，以动态获取所述待测钢轨不同位置上扫描平面的位
置；
122.或者将接收靶移动到一个位置点后，固定接收靶，静态获取当前位置上扫描平面的位置后，再将接收靶移动到下一位置点后，固定接收靶，获取下一位置上扫描平面的位置，持续上述获取步骤，直到接收靶移动预设距离。
123.然后，将待测钢轨不同位置上扫描平面的位置发送至数据处理设备；
124.数据处理设备接收到待测钢轨不同位置上扫描平面的位置后，联合待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，可快速准确地获取在预设距离内待测钢轨的平顺度检测结果。
125.本实施例平顺度检测系统即可适用于动态测量，又可以适用于静态测量，适用范围广、操作简单，检测精度高。
126.在上述实施例的基础上，本实施例中在所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括高低平顺度检测结果的情况下，所述可旋转激光扫描装置1和所述接收靶2，均竖直安装在所述待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置1距离所述接收靶2预设间隔；所述可旋转激光扫描装置1用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对水平方向上或与所述轨道的坡面平行的方向上进行旋转扫描形成扫描平面。
127.如图1所示，在待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括高低平顺度检测结果的情况下，可旋转激光扫描装置1和接收靶2的安装策略如下：
128.可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置或接收靶竖直安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
129.以下以固定底座为例对本实施例中可旋转激光扫描装置和接收靶的安装方式展开描述。
130.将可旋转激光扫描装置1竖直固定在第一固定底座3上，第一固定底座3紧贴待测钢轨的上表面等，本实施例对此不作具体地限定。
131.在待测钢轨(同一侧钢轨)的另一端，距可旋转扫描激光装置预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将接收靶2竖直安装在第二固定底座4上，第二固定底座4紧贴固定于钢轨上表面。
132.启动可旋转激光扫描装置1，以使可旋转激光扫描装置1发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上旋转或者在轨道存在坡度的情况下，平行于轨道坡面的方向上旋转，扫描形成扫描平面。
133.通过上下调整接收靶2在第二固定底座4上的位置，使扫描平面能够扫过光电位置传感器201，光电位置传感器201能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将接收靶2固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道高低平顺度检测的基准点(高低不平顺度的零点)。
134.移动装置用于在外力的作用下，带动接收靶2沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的高低不平顺度的参数。
135.其中，移动方向可以是朝向可旋转激光扫描装置1的方向等，本实施例对此不作具体地限定。
136.需要说明的是，可旋转扫描激光装置1的水平可以通过自动调整或手动方式进行调节，以使扫描平面保持水平，减少检测误差。
137.如可旋转扫描激光装置的水平偏移在预设范围内，则可旋转扫描激光装置可自动调整；若可旋转扫描激光装置的水平偏移不在预设范围内，则发出报警，提醒人工进行调整等，本实施例对此不作具体地限定。预设范围可以根据实际需求进行设置，如[-5
°
， 5
°
]。
[0138]
本实施例中，只需要根据高低平顺度检测方式对应的安装策略，对可旋转激光扫描装置和接收靶进行安装，即可便捷准确地获取待测钢轨的高低平顺度检测结果。
[0139]
在上述实施例的基础上，本实施例中在所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括轨向平顺度检测结果的情况下，所述可旋转激光扫描装置和所述接收靶，均水平安装在所述待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔；所述可旋转激光扫描装置用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对垂直方向上进行旋转扫描形成扫描平面。
[0140]
如图2所示，在待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括轨向平顺度检测结果的情况下，可旋转激光扫描装置1和接收靶2的安装策略如下：
[0141]
可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置或接收靶水平安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0142]
例如，将可旋转激光扫描装置1水平固定在第一固定底座3上，第一固定底座3紧贴待测钢轨的上表面；在待测钢轨的另一端，距可旋转扫描激光装置1预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将接收靶2水平安装在第二固定底座4上，第二固定底座4紧贴固定于钢轨上表面。
[0143]
启动可旋转激光扫描装置1，以使可旋转激光扫描装置1发射的光电信号在相对于轨道的垂直方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0144]
通过调整可旋转扫描激光装置的水平角度，使扫描平面能够扫过接收靶上固定位置上的光电位置传感器，且光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将可旋转扫描激光装置固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道轨向平顺度检测的基准点(即，轨向不平顺测量的零点)。
[0145]
移动装置用于在外力的作用下，带动接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的轨向不平顺度的参数。
[0146]
其中，移动方向可以是朝向可旋转激光扫描装置的方向等，本实施例对此不作具体地限定。
[0147]
本实施例中，只需要根据轨向平顺度检测方式对应的安装策略，对可旋转激光扫描装置和接收靶进行安装，即可自动便捷准确地获取待测钢轨的轨向平顺度检测结果。
[0148]
需要说明的是，本实施例中的轨道平顺度检测系统还可同时对同一单侧钢轨的高低平顺度和轨向平顺度进行检测。如图3，在此场景下，可旋转扫描激光装置包括第一可旋转扫描激光装置101和第二可旋转扫描激光装置102，接收靶包括第一接收靶202和第二接收靶203；其中，可旋转激光扫描装置和接收靶的安装策略如下：
[0149]
可以通过固定支架或固定底座等，将第一可旋转激光扫描装置101和第一接收靶
202竖直安装待测钢轨的上表面，第二可旋转扫描激光装置102和第二接收靶203水平安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0150]
例如，将第一可旋转激光扫描装置101竖直固定在第一固定底座的第一子固定底座301上，将第二可旋转激光扫描装置102水平固定在第一固定底座的第二子固定底座302上，第一子固定底座301和第二子固定底座302紧贴待测钢轨的上表面，且相邻安装在同一侧待测钢轨上。
[0151]
在同一侧待测钢轨的另一端，距第一可旋转扫描激光装置101和第二可旋转扫描激光装置102预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将第一接收靶202竖直安装在第三子固定底座401上，将第二接收靶203水平安装在第四子固定底座402上，第三子固定底座401和第三子固定底座401，紧贴固定于钢轨上表面，且相邻安装。
[0152]
启动第一可旋转激光扫描装置101，以使第一可旋转激光扫描装置101发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上或者在轨道存在坡度的情况下，平行于轨道坡面的方向上旋转，扫描形成扫描平面。
[0153]
同时启动第二可旋转激光扫描装置102，以使第二可旋转激光扫描装置102发射的光电信号在相对于轨道的垂直方向上旋转，扫描形成扫描平面。
[0154]
通过上下调整第一接收靶202在第三子固定底座401的位置，使扫描平面能够扫过第一可旋转激光扫描装置101的第一光电位置传感器，第一光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将第一接收靶202固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道高低平顺度检测的基准点(高低不平顺度的零点)。
[0155]
同时调整第二可旋转扫描激光装置102的水平角度，使扫描平面能够扫过第二接收靶203上固定位置上的第二光电位置传感器，且第二光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将第二可旋转扫描激光装置102固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道轨向平顺度检测的基准点(即，轨向不平顺测量的零点)。
[0156]
移动装置用于在外力的作用下，带动第一接收靶202和第二接收靶203沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，同时得到预设距离内待测钢轨的高低不平顺度和轨向不平顺度的参数。
[0157]
其中，移动方向可以是朝向可旋转激光扫描装置的方向等，本实施例对此不作具体地限定。
[0158]
本实施例中基准点的标定和弦线法相比简单，仅仅标定高低或者轨向一个维度的参数，即可获取两个维度的基准点。具体可以通过两级标定，首先出厂或者实验室标定，每台设备均需要出厂标定。标定的方式是采用统一轨道检测距离，发射端与接收靶分别放置最大检测距离处，发射端标定主要是两个参数：一个是激光扫描平面的光斑的大小直径、另一个参数是激光描平面测量距离的光强度值。
[0159]
测量接收靶的标定参数主要有：整体测量范围内测量的线性度线性误差以及测量准确度、采用更高级别的光栅数显尺和二维位移台组合标定的测量精度，即测量准确度、测量范围内的分辨率、以及重复测量的重复性、测量范围以及移动移动测量中移动位移分辨率等；然后，再通过移动可旋转激光扫描装置和接收靶进行二级标定，以获取平顺度检测的基准点。
[0160]
虽然，本实施例中的轨道平顺度检测系统增加了携带装置的体积与初始安装工作量，但是，使得高低、轨向测量仅需要移动一次接收靶即可同时完成多个参数的测量，有效提高检测效率，且操作简单。
[0161]
在上述实施例的基础上，本实施例中在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括水平平顺度检测结果的情况下，所述接收靶包括第一接收靶202和第二接收靶203；所述可旋转激光扫描装置1和所述第二接收靶203均竖直安装在任一侧待测钢轨上，且所述可旋转激光扫描装置1距离所述第二接收靶203预设间隔；所述第一接收靶202竖直安装在另一侧待测钢轨上；所述可旋转激光扫描装置1用于发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心，在所述轨道的相对水平方向上或与所述轨道的坡面平行的方向上进行旋转扫描形成扫描平面；所述第二接收靶203用于获取所述任一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第二接收靶203中的位置；所述第一接收靶202用于获取所述另一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第一接收靶202中的位置；所述数据处理设备具体用于，根据所述扫描平面在所述第一接收靶202和第二接收靶203中的位置，以及所述基准点，获取所述待测钢轨的水平平顺度检测结果；其中，所述第一接收靶202和第二接收靶203的校准点和校准方式，以及在所述轨道上的相对安装位置均一致。
[0162]
可选地，如图4所示，在待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括水平平顺度检测结果的情况下，可旋转激光扫描装置和接收靶的安装策略如下：
[0163]
其中，接收靶2包括第一接收靶202和第二接收靶203；第一接收靶202和第二接收靶203可以是同一接收靶，也可以是不同的接收靶，本实施例对此不作具体地限定。
[0164]
在第一接收靶和第二接收靶为不同的接收靶的场景下，轨道平顺度检测系统的具体结构如下：
[0165]
可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置、第一接收靶和第二接收靶竖直安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0166]
例如，将可旋转激光扫描装置1水平固定在第一固定底座3上，第一固定底座3紧贴任一侧待测钢轨的上表面；在该待测钢轨的另一端，距可旋转扫描激光装置预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将第一接收靶202竖直安装在第三子固定底座401上，第三子固定底座401紧贴固定于该待测钢轨上表面。
[0167]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上或平行于轨道坡面的方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0168]
通过上下调整第一接收靶202在固定底座上的位置，使扫描平面能够扫过第一接收靶的第一光电位置传感器，第一光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。将第一接收靶202固定，将当前扫描平面的位置作为轨道水平不平顺测量的零点。拆下第一接收靶202及第三子固定底座401并安装在对侧待测钢轨(另一侧待测钢轨)的相对位置上。
[0169]
在拆下第一接收靶202的位置上再安装第二接收靶203及第四子固定底座402，通过上下调整第二接收靶203的位置，使扫描平面能够扫过第二接收靶203的第二光电位置传感器，第二光电位置传感器能够捕捉到光信号并计算出激光扫描平面的位置。
[0170]
由于可旋转激光扫描装置发射的扫描平面的位置不变，第一接收靶和第二接收靶在两侧钢轨同一相对位置记录了扫描平面位置；当第一接收靶和第二接收靶分别固定在两
侧的待测钢轨上时，可旋转扫描激光装置发射出的扫描激光会先后扫过第一接收靶和第二接收靶，如果第一接收靶和第二接收靶的光电位置传感器检测到的扫描平面的位置存在偏差，则表明轨道存在双轨水平不平顺。
[0171]
可选地，移动装置用于在外力的作用下，带动第一接收靶和第二接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的水平不平顺度的参数。
[0172]
在第一接收靶和第二接收靶为相同的接收靶，即仅有一个接收靶的场景下，轨道平顺度检测系统的具体结构如下：
[0173]
例如，将可旋转激光扫描装置水平固定在固定底座上，固定底座紧贴任一侧待测钢轨的上表面；在该待测钢轨的另一端，距可旋转扫描激光装置预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将接收靶竖直安装在固定底座上，该接收靶的固定底座紧贴固定于该待测钢轨上表面。
[0174]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上或平行于轨道坡面的方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0175]
通过上下调整该接收靶在固定底座上的位置，使扫描平面能够扫过该接收靶的光电位置传感器，其光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。然后，将该接收靶固定，将当前扫描平面的位置作为轨道水平不平顺测量的零点。拆下该接收靶及其固定底座并安装在对侧待测钢轨(另一侧待测钢轨)的相对位置上。
[0176]
由于可旋转扫描激光装置发射的光电信号是在一个固定平面上扫描形成的扫描平面，当该接收靶安装到对侧钢轨上时，激光扫描平面依然会扫过该接收靶，如果此时该接收靶上的光电位置传感器计算出的扫描平面的位置在双轨中存在偏差就说明存在双轨水平不平顺。
[0177]
在轨道朝向可旋转扫描激光装置的方向在双轨上交替移动和固定接收靶，以在轨道的不同位置上测量扫描平面的位置，得到预设距离内钢轨水平不平顺的参数。
[0178]
本实施例中的激光扫描弦面用于双轨轨道水平、扭曲不平顺检测的方法和单轨测量高低、轨向方法相似。轨道水平、扭曲检测主要特点是：需要建立双轨检测初始平面，然后标定一侧轨道接收靶的零点，用同样型号的接收靶，在同一侧轨道同样位置标定两次，然后再固定于另一侧轨道，用同一个远端的扫描弦面测量双轨的平顺度参数。然后通过软件和差等算法，得出双轨的水平和扭曲参数。
[0179]
光准直原理测量双轨参数的前提就是建立统一测量平面，由于该方法已经建立统一的扫描平面，故而用该方法测量双轨平顺度参数具有精度高、速度快、操作便捷的优势。
[0180]
在上述实例的基础上，本实施例中在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果的情况下，所述数据处理设备用于根据任一侧待测钢轨上任意两个不同位置上所述扫描平面的位置之间的第一高度差，以及另一侧待测钢轨上所述任意两个不同位置的相对位置上所述扫描平面的位置之间的第二高度差，获取所述待测钢轨的扭曲平顺度检测结果。
[0181]
可选地，在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果的情况下，轨道平顺度检测系统中各元件的安装策略与水平平顺度检测方法一致，具
体参见图4，此处不再赘述具体地安装策略。
[0182]
在扭曲平顺度检测过程中，在测量钢轨水平平顺度的基础上选取预设距离内任一待测钢轨的任意两个位置上扫描平面的位置之间的高度差，如果相对于另一一侧钢轨的任意两个不同位置的相对位置上扫描平面的位置之间的高度差存在一个是正差、一个是负差的情况则表示预设距离内存在扭曲不平顺(三角坑)。
[0183]
本实施例中，只需要固定一次旋转扫描激光装置就可以一次完成轨道的高低、水平、扭曲(三角坑)平顺度检测，有效补充惯性原理平顺度测量中静态测量方面的不足，替代人工拉弦法为轨道平顺度测量以及起道拨道提供更加准确可靠地测量依据，同时建立扫描平面，有效解决激光准直弦测法中激光准直弦线建立困难，双轨测量操作繁琐的问题。
[0184]
随着高速铁路通车里程的增长，列车出现晃车现象时有发生，这种现象可能原因之一就是轨道不平顺。而目前高速铁路长波不平顺双轨参数目前主要通过惯性测量原理的大型轨检车和小型检测车测量，但仅能对20m弦长进行检测，无法实现轨道长波不平顺检测。而本技术提出的检测检测方法，其测量距离可以达到200米，检测准确度可以保持
±
0.1mm以及以上，双轨同时静态、动态测量水平、扭曲。对长波不平顺检测方式进行了补充和提高，为轨道现场养护维修作业提供更多的技术保障。
[0185]
在上述各实施例的基础上，本实施例中所述可旋转激光扫描装置的底部安装有调整平台；其中，所述调整平台用于监测所述可旋转激光扫描装置的扫描平面的倾斜角度，并根据所述倾斜角度对所述可旋转激光扫描装置的扫描平面的水平进行调整。
[0186]
可选地，调整平台用于监测所述可旋转激光扫描装置的扫描平面的倾斜角度，在倾斜角度超出预设范围的情况下，发出告警，提示用户手动对可旋转激光扫描装置的水平进行调整；
[0187]
在手动调整水平的过程中，可旋转激光扫描装置的底部是二维调整平台，根据底部装配水平二维基准泡，手动调整可旋转激光扫描装置的前后俯仰和左右倾斜，使二维基准泡指示中央位置，以使可旋转激光扫描装置的扫描平面处于水平位置。
[0188]
在倾斜角度在预设范围的情况下，可旋转激光扫描装置可自动对可旋转激光扫描装置的水平进行调整。
[0189]
其中，预设范围可以根据实际需求进行设置，如[-5
°
， 5
°
]。
[0190]
在自动调整水平的过程中，采用电机二维调节，同时采用二维倾角传感器实时检测扫描平面两个方向的倾斜角度，配合机械结构和算法，控制电机自动调整可旋转激光扫描装置的水平。
[0191]
本实施例中可旋转激光扫描装置的水平可以采用手动或自动多种方式进行调节，操作灵活便捷，可适用性良好。
[0192]
在上述各实施例的基础上，本实施例中所述可旋转激光扫描装置通过第一固定底座安装在所述任一侧钢轨上；所述接收靶通过第二固定底座安装在所述待测钢轨上。
[0193]
可选地，可旋转激光扫描装置安装在第一固定底座上，第一固定底座以卡持的形式紧贴在任一侧钢轨的上表面；
[0194]
接收靶安装也安装在第二固定底座上，第二固定底座以卡持的形式紧贴在待测钢轨的上表面；
[0195]
即可旋转扫描激光装置和接收靶均可通过固定底座与钢轨连接，以将可旋转扫描
激光装置和接收靶便捷快速地安装在钢轨上。
[0196]
下面对本发明提供的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的检测方法进行描述，下文描述的检测方法与上文描述的基于扫描激光的轨道平顺度检测系统可相互对应参照。
[0197]
如图5所示，本实施例提供一种基于扫描激光的轨道平顺度检测系统的检测方法，该方法包括：
[0198]
步骤501，基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶；其中，所述接收靶包括光电传感器和位置传感器，所述光电传感器和位置传感器均朝向所述可旋转激光扫描装置的发射端；
[0199]
可选地，平顺度检测方式包括单轨的高低平顺度检测和轨向平顺度检测，双轨的水平平顺度检测和扭曲(三角坑)平顺度检测中的一种或多种组合，本实施例对此不作具体地限定。
[0200]
不同平顺度检测方式对应的可旋转激光扫描装置和接收靶安装策略不同。
[0201]
可选地，在可旋转激光扫描装置和接收靶安装过程中，首先确定平顺度检测方式，根据平顺度检测方式确定相应的安装策略。
[0202]
接着，将可旋转激光扫描装置，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道中任一侧钢轨的上表面；其中，任一侧钢轨是从轨道两侧钢轨中任意选择的钢轨，可以是待测钢轨或非待测钢轨，本实施例对此不作具体地限定。
[0203]
并将接收靶，以平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道中待测钢轨的上表面。
[0204]
步骤502，启动所述可旋转激光扫描装置，以使所述可旋转激光扫描装置发射光电信号，且所述光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成扫描平面；
[0205]
可选地，在需要对待测刚轨的平顺度进行检测时，启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置在旋转过程中发射光电信号，使得光电信号可以以设定轴为中心进行旋转扫描形成激光扫描平面。
[0206]
具体旋转方向可根据轨道的结构，以及平顺度检测方式进行确定，如相对于轨道的水平方向或垂直方向等，本实施例对此不做具体地限定。
[0207]
步骤503，在初始检测时，移动所述接收靶和/或可旋转激光扫描装置，在所述接收靶的预设区域内接收到所述可旋转激光扫描装置发射的光电信号的情况下，将所述扫描平面在所述接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点；
[0208]
在初始检测时，通过移动接收靶的位置(如上移或下移)和/或可旋转激光扫描装置(如调整水平角度)，在扫描平面能够扫过光电位置传感器，光电传感器能够捕捉到光信号并计算出扫描平面的位置的情况下，将光电位置传感器固定，将当前扫描平面在接收靶中的位置作为平顺度检测的基准点(零点)。
[0209]
步骤504，基于所述光电传感器，接收所述扫描平面内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置；
[0210]
可选地，在可旋转激光扫描装置发射的光电信号形成的扫描平面经过光电传感器和位置传感器(简称光电位置传感器)时，基于光电位置传感器接收扫描平面内的光电信号，并通过对接收到的扫描平面内的光电信号进行分析和计算，确定扫描平面在接收靶中
的位置；并将扫描平面在接收靶中的位置实时发送至数据处理设备。
[0211]
步骤505，基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
[0212]
可选地，基于数据处理设备接收到光电位置传感器发送的扫描平面在接收靶中的位置后，可根据扫描平面在接收靶中的位置和基准点，获取待测钢轨的平顺度检测结果，以确定待测钢轨是否存在不平顺状态，为轨道现场养护维修作业提供更多的技术保障。
[0213]
本实施例一方面可旋转激光扫描装置和接收靶可以根据平顺度检测方式对应的安装策略安装在轨道上，只需要一套设备即可适用于不同的平顺度检测方式，适用性好，操作简单；另一方面，可旋转激光扫描装置发射的光电信号以设定轴为中心进行旋转扫描形成稳定的扫描平面，只需要识别到扫描平面的位置，即可确定平顺度检测的基准点，不需要反复精细调整激光器方向使光斑与测量靶中心重合，有效简化平顺度测量流程，提高测量效率；另外，采用激光扫描弦面测量轨道高低、水平、扭曲时可以以激光器为中心在轨道两侧上同时进行检测，加倍了检测范围和适用范围，提高了作业效率；并且，通过接收靶可直接根据可旋转激光扫描装置发射的光电信号，自动确定扫描平面在接收靶中的位置，通过数据处理设备可直接根据扫描平面在接收靶中的位置和基准点，自动获取待测钢轨的平顺度检测结果，有效减少人为参与，提高轨道平顺度检测的准确性和自动化程度。
[0214]
在上述实施例的基础上，本实施例中所述基于所述光电传感器，接收所述扫描平面内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置，包括：将移动装置沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以带动所述接收靶沿着所述待测钢轨移动；在移动过程中，基于所述光电传感器和位置传感器，在所述待测钢轨的不同位置上测量所述扫描平面的位置；所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：基于所述数据处理设备，根据所述待测钢轨不同位置上所述扫描平面的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果。
[0215]
可选地，在移动过程中，接收靶可进行静态平顺度测量或动态平顺度测量。
[0216]
在移动过程中，接收靶中的光电位置传感器可持续接收可旋转激光扫描装置发射的扫描平面内的光电信号，以动态获取所述待测钢轨不同位置上扫描平面的位置；
[0217]
或者将接收靶移动到一个位置点后，固定接收靶，静态获取当前位置上扫描平面的位置后，再将接收靶移动到下一位置点后，固定接收靶，获取下一位置上扫描平面的位置，持续上述获取步骤，直到接收靶移动预设距离。
[0218]
然后，将待测钢轨不同位置上扫描平面的位置发送至数据处理设备；
[0219]
数据处理设备接收到待测钢轨不同位置上扫描平面的位置后，联合待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，可快速准确地获取在预设距离内待测钢轨的平顺度检测结果。
[0220]
本实施例平顺度检测系统即可适用于动态测量，又可以适用于静态测量，适用范围广、操作简单，检测精度高。
[0221]
在上述实施例的基础上，本实施例中所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括高低平顺度检测结果；所述基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶，包括：基于
所述安装策略，将所述可旋转激光扫描装置和接收靶，均竖直安装在所述待测钢轨上；其中，所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔。
[0222]
可选地，可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置或接收靶竖直安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0223]
以下以固定底座为例对本实施例中可旋转激光扫描装置和接收靶的安装方式展开描述。
[0224]
将可旋转激光扫描装置竖直固定在固定底座上，固定底座紧贴待测钢轨的上表面等，本实施例对此不作具体地限定。
[0225]
在待测钢轨(同一侧钢轨)的另一端，距可旋转扫描激光装置预设间隔(即当前平顺度测量区间)的垂直轨面将接收靶竖直安装在固定底座上，该接收靶的固定底座紧贴固定于钢轨上表面。
[0226]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上旋转或者在轨道存在坡度的情况下，平行于轨道坡面的方向上旋转，扫描形成扫描平面。
[0227]
通过上下调整接收靶在固定底座的位置，使扫描平面能够扫过光电位置传感器，光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将接收靶固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道高低平顺度检测的基准点(高低不平顺度的零点)。
[0228]
移动装置用于在外力的作用下，带动接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的高低不平顺度的参数。
[0229]
本实施例中，只需要根据高低平顺度检测方式对应的安装策略，对可旋转激光扫描装置和接收靶进行安装，即可便捷准确地获取待测钢轨的高低平顺度检测结果。
[0230]
在上述实施例的基础上，本实施例中所述待测钢轨为单侧钢轨，所述平顺度检测结果包括轨向平顺度检测结果；所述基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶，包括：基于所述安装策略，将所述可旋转激光扫描装置和所述接收靶，均水平安装在所述待测钢轨上；其中，所述可旋转激光扫描装置距离所述接收靶预设间隔。
[0231]
可选地，可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置或接收靶水平安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0232]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的垂直方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0233]
通过调整可旋转扫描激光装置的水平角度，使扫描平面能够扫过接收靶上固定位置上的光电位置传感器，且光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。此时，将可旋转扫描激光装置固定，并将当前激光扫描平面的位置作为轨道轨向平顺度检测的基准点。
[0234]
移动装置用于在外力的作用下，带动接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的轨向不平顺度的参
数。
[0235]
其中，移动方向可以是朝向可旋转激光扫描装置的方向等，本实施例对此不作具体地限定。
[0236]
本实施例中，只需要根据轨向平顺度检测方式对应的安装策略，对可旋转激光扫描装置和接收靶进行安装，即可自动便捷准确地获取待测钢轨的轨向平顺度检测结果。
[0237]
在上述实施例的基础上，本实施例中所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括水平平顺度检测结果，所述接收靶包括第一接收靶和第二接收靶；所述基于平顺度检测方式对应的安装策略，在轨道中的任一侧钢轨上安装可旋转激光扫描装置，在所述轨道中的待测钢轨上安装接收靶，包括：基于所述安装策略，将所述可旋转激光扫描装置和第二接收靶安装在任一侧待测钢轨上；其中，所述可旋转激光扫描装置距离所述第二接收靶预设间隔；将所述第一接收靶竖直安装在另一侧待测钢轨上；所述基于所述光电传感器，接收所述扫描平面内的光电信号，并基于所述位置传感器，根据所述光电信号计算所述扫描平面在所述接收靶中的位置，包括：基于所述第二接收靶的光电传感器和位置传感器，获取所述任一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第二接收靶中的位置；基于所述第一接收靶的光电传感器和位置传感器，获取所述另一侧待测钢轨上所述扫描平面在所述第一接收靶中的位置；所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：基于所述数据处理设备，根据所述扫描平面在所述第一接收靶和第二接收靶中的位置，以及所述基准点，获取所述待测钢轨的水平平顺度检测结果；其中，所述第一接收靶和第二接收靶的校准点和校准方式，以及在所述轨道上的相对安装位置均一致。
[0238]
其中，接收靶包括第一接收靶和第二接收靶；第一接收靶和第二接收靶可以是同一接收靶，也可以是不同的接收靶，本实施例对此不作具体地限定。
[0239]
在第一接收靶和第二接收靶为不同的接收靶的场景下，轨道平顺度检测系统的具体结构如下：
[0240]
可以通过固定支架或固定底座等，将可旋转激光扫描装置、第一接收靶和第二接收靶竖直安装待测钢轨的上表面，本实施例对此不作具体地限定。
[0241]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上或平行于轨道坡面的方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0242]
通过上下调整第一接收靶在固定底座上的位置，使扫描平面能够扫过第一接收靶的第一光电位置传感器，第一光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。将第一接收靶固定，将当前扫描平面的位置作为轨道水平不平顺测量的零点。拆下第一接收靶及其固定底座并安装在对侧待测钢轨(另一侧待测钢轨)的相对位置上。
[0243]
在拆下第一接收靶的位置上再安装第二接收靶及其固定底座，通过上下调整第二接收靶的位置，使扫描平面能够扫过第二接收靶的第二光电位置传感器，第二光电位置传感器能够捕捉到光信号并计算出激光扫描平面的位置。
[0244]
由于可旋转激光扫描装置发射的扫描平面的位置不变，第一接收靶和第二接收靶在两侧钢轨同一相对位置记录了扫描平面位置；当第一接收靶和第二接收靶分别固定在两侧的待测钢轨上时，可旋转扫描激光装置发射出的扫描激光会先后扫过第一接收靶和第二接收靶，如果第一接收靶和第二接收靶的光电位置传感器检测到的扫描平面的位置存在偏
差，则表明轨道存在双轨水平不平顺。
[0245]
可选地，移动装置用于在外力的作用下，带动第一接收靶和第二接收靶沿着所述待测钢轨的延伸方向移动预设距离，以在待测钢轨的不同位置上测量扫描平面的位置，以便数据处理设备根据待测钢轨不同位置上扫描平面的位置和基准点，得到预设距离内待测钢轨的水平不平顺度的参数。
[0246]
在第一接收靶和第二接收靶为相同的接收靶，即仅有一个接收靶的场景下，轨道平顺度检测系统的具体结构如下：
[0247]
启动可旋转激光扫描装置，以使可旋转激光扫描装置发射的光电信号在相对于轨道的水平方向上或平行于轨道坡面的方向上旋转扫描形成扫描平面。
[0248]
通过上下调整该接收靶在固定底座上的位置，使扫描平面能够扫过该接收靶的光电位置传感器，其光电位置传感器能够捕捉到光电信号并计算出激光扫描平面的位置。然后，将该接收靶固定，将当前扫描平面的位置作为轨道水平不平顺测量的零点。拆下该接收靶及其固定底座并安装在对侧待测钢轨(另一侧待测钢轨)的相对位置上。
[0249]
由于可旋转扫描激光装置发射的光电信号是在一个固定平面上扫描形成的扫描平面，当该接收靶安装到对侧钢轨上时，激光扫描平面依然会扫过该接收靶，如果此时该接收靶上的光电位置传感器计算出的扫描平面的位置在双轨中存在偏差就说明存在双轨水平不平顺。
[0250]
在轨道朝向可旋转扫描激光装置的方向在双轨上交替移动和固定接收靶，以在轨道的不同位置上测量扫描平面的位置，得到预设距离内钢轨水平不平顺的参数。
[0251]
本实施例中的激光扫描弦面用于双轨轨道水平、扭曲不平顺检测的方法和单轨测量高低、轨向方法相似。轨道水平、扭曲检测主要特点是：需要建立双轨检测初始平面，然后标定一侧轨道接收靶的零点，用同样型号的接收靶，在同一侧轨道同样位置标定两次，然后再固定于另一侧轨道，用同一个远端的扫描弦面测量双轨的平顺度参数。然后通过软件和差等算法，得出双轨的水平和扭曲参数。
[0252]
在上述实施例的基础上，本实施例中所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果；所述基于数据处理设备，根据所述扫描平面在所述接收靶中的位置和所述基准点，获取所述待测钢轨的平顺度检测结果，包括：基于所述数据处理设备，获取任一侧待测钢轨上任意两个不同位置上所述扫描平面的位置之间的第一高度差，以及另一侧待测钢轨上所述任意两个不同位置的相对位置上所述扫描平面的位置之间的第二高度差；根据所述第一高度差和第二高度差，获取所述待测钢轨的扭曲平顺度检测结果。
[0253]
可选地，在所述待测钢轨为双侧钢轨，所述平顺度检测结果包括扭曲平顺度检测结果的情况下，轨道平顺度检测系统中各元件的安装策略与水平平顺度检测方法一致，具体参见图4，此处不再赘述具体地安装策略。
[0254]
在扭曲平顺度检测过程中，在测量钢轨水平平顺度的基础上选取预设距离内任一待测钢轨的任意两个位置上扫描平面的位置之间的高度差，如果相对于另一一侧钢轨的任意两个不同位置的相对位置上扫描平面的位置之间的高度差存在一个是正差、一个是负差的情况则表示预设距离内存在扭曲不平顺(三角坑)。
[0255]
本实施例中，只需要固定一次旋转扫描激光装置就可以一次完成轨道的高低、水
平、扭曲(三角坑)平顺度检测，有效补充惯性原理平顺度测量中静态测量方面的不足，替代人工拉弦法为轨道平顺度测量以及起道拨道提供更加准确可靠地测量依据，同时建立扫描平面，有效解决激光准直弦测法中激光准直弦线建立困难，双轨测量操作繁琐的问题。
[0256]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0257]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。