基于精细三维激光点云的高铁轨道检测新方法

1) 如何让铁路巡检工人扔掉传统小铁锤？

2) 如何让铁路工务检测人员不再是“低头一族”？

我国高速铁路公里运营里程已达2.9万公里，随着时间的推移，高铁轨道发生的病害逐年增加，传统低效率、低精度的轨道检测手段已经不能满足“天窗”时间短、精度要求高的高铁轨道检测的需要。李清泉、毛庆洲、杨必胜研究团队研发了轨道扣件检查仪、轨道板检查仪和轨道道岔检测仪等设备，在高铁运营检测中发挥了重要作用。

一、iRC轨道扣件检查仪

iRC轨道扣件检查仪替代传统的人工小铁锤检查扣件松紧的方法，使用检查人员从高强度的检查任务中解放出来。iRC轨道扣件检查仪采用了高精度激光传感器同步扫描轨道扣件，获得扣件三维点云，通过处理软件智能、快速、可靠地检测扣件的完整性和弹条紧固状态，并实时声光报警，同时将检查结果保存到存储设备，作为扣件弹条养护维修的依据。是轨道维护人员巡查扣件系统快速有效的辅助工具。iRC轨道扣件检查仪如图1所示。

图1  iRC扣件检查仪原理及应用

iRC扣件检查仪能满足现有高铁、普速、地铁等大部分线路的扣件检查工作，能够检查的扣件病害如表1所示。

表1  扣件检查仪病害检测类别

二、iPC轨道板检查仪

传统轨道板检查主要依靠人工目视巡检，效率低、受主观因素影响大。iPC轨道板检查仪（利用线结构光及高清图像传感器，自动获取轨道板表面图像、轨道板两侧三维点云数据，智能分析轨道板与支承层离缝值变化值；按轨道板编号或轨枕编号预分析轨道板裂缝病害，通过人工复核，实现轨道板离缝与表面裂缝的数据化及智能化检查。iPC检查仪已经能够实现CRTS I型、CRTS II型、CRTS III型及双块式轨道板的离缝变化值及表面裂缝检查工作。

图2  iPC轨道板检查仪及应用情况

iPC轨道板检测仪表面裂缝和离缝检查过程如图3所示。

       1) 裂缝识别                2) 离缝识别

图3  裂缝和离缝识别过程

三、iTE轨道道岔检查仪

iTE轨道道岔检查仪利用线结构激光传感器同步扫描道岔各部件的空间三维点云数据，自动识别道岔每一根轨枕及与道岔每个部位相关联的部件三维模型，根据维修规则要求对道岔各部位空间关系进行分析和解算，计算出精确结果，并实时存储在计算机中，用于后期成果分析及报表打印。道岔检查项目包括：1)轨与轨间隙；2)轨底板与滑床台间隙；3)轨腰与顶铁间隙；4)轨面降低值；5)扣件松紧度；6)扣件螺栓状态；7)轨廓磨耗。

图4 iTE道岔检查仪和应用情况

自主研发的道岔检查仪处理分析软件可以实现道岔病害的自动评估，如图5所示。

图5 道岔检查仪处理分析软件