一种永磁轨道不平顺检测装置及方法

本发明涉及永磁轨道不平顺检测，具体而言，涉及一种永磁轨道不平顺检测装置及方法。

背景技术：

1、永磁轨道不平顺包含其线路几何不平顺及轨面磁场强度不均匀。永磁轨道不平顺作为高温超导钉扎悬浮系统的主要激扰源之一，是高温超导钉扎悬浮系统面向高速运行环境过程中急需解决的一大难题。现需要一种能够消除动态检测中产生的各种误差的几何不平顺检测装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种永磁轨道不平顺检测装置及方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种永磁轨道不平顺检测装置，车架、计步器、几何不平顺测量结构、磁场测量结构、加速度测量结构、工业高速相机和数据采集系统，所述计步器设置有至少一个，所有所述计步器均设置在车架上；所述几何不平顺测量结构与所述车架下底面固定相连，所述几何不平顺测量结构设置在车架垂直于地面的中轴线上；所述磁场测量结构设置在所述车架底部,所述磁场测量结构设置在所述几何不平顺测量结构和所述计步器之间；所述加速度测量结构设置在所述车架上顶面；所述工业高速相机设置在所述车架底部；所述数据采集系统设置在所述车架上表面，所述数据采集系统分别与几何不平顺测量结构、磁场测量结构、计步器、工业高速相机和加速度测量结构电连接。

3、第二方面，本申请还提供了一种永磁轨道不平顺检测方法，包括：

4、获取数据采集指令，并将数据采集指令发送至数据采集系统，所述数据采集指令包括控制电源供电，启动驱动电机，并控制几何不平顺测量结构、磁场测量结构、计步器、工业高速相机和三轴陀螺仪进行同步采集，得到检测车的振动数据、车身姿态位移、几何不平顺测量结构的测量数据、磁场测量结构的测量数据、工业高速相机的测量数据、轨面磁场强度的检测数据和胶轮的轮转速脉冲信号；

5、基于惯性基准法对第一加速度传感器和第二加速度传感器测量得到检测车的振动数据和三轴向陀螺仪测得的检测车的车身姿态位移进行不平顺测量处理，得到检测车不平顺结果；

6、基于三点中弦弦测法对几何不平顺测量结构的测量数据进行计算，得到永磁轨道几何不平顺的测量结果；

7、基于磁场测量结构的测量数据对轨面磁场强度的检测数据进行数据补偿校正，得到校正后的轨面磁场强度数据；

8、基于胶轮的轮转速脉冲信号计算得到检测车的速度，并将所述工业高速相机的测量数据对所述检测车的速度进行累积误差校正，得到校正后的检测车速度数据；

9、基于空域重采样算法对所述检测车不平顺结果、所述永磁轨道几何不平顺的测量结果和校正后的所述轨面磁场强度数据进行时频分析，得到永磁轨道的不平顺检测结果。

10、本发明的有益效果为：

11、本发明通过几何不平顺测量结构和磁场测量结构可同时实现双轨的永磁轨道几何不平顺与轨面磁场强度不均匀测量，此外还拥有轨道断面检测功能，进行几何不平顺检测时，可同时实现弦测法与惯性基准法测量，可在面向不同测量环境时选取适应的测量方法，适应性更强。

12、并且进行轨面磁场强度不均匀测量时，车身振动或姿态改变可能造成测点偏移，本发明利用阶梯式排布的霍尔传感器空间阵列完成测量结果补偿，测得结果误差更小。本发明还通过设置横移板，可完成轨面磁场强度的纵向测量与横向测量，获得永磁轨道平面不平顺关系。

13、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述车架（1）下底面还设置有导向轮（8）、第一走行轮（20）、第二走行轮（9）、第一滑槽（22）和第二滑槽（24），所述导向轮（8）设置在所述车架（1）的两端，所述第一滑槽（22）和所述第一走行轮（20）相配合设置，所述第二滑槽（24）和所述第二走行轮（9）相配合设置。

3.根据权利要求2所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述车架（1）底部设置有第一通孔（21）、第二通孔（23）、第一可拆卸横梁（19）和第二可拆卸横梁（11），所述第一通孔（21）设置在相邻两根所述第一滑槽（22）之间，所述第二通孔（23）设置在相邻两根所述第二滑槽（24）之间，所述第一可拆卸横梁（19）设置在所述第一通孔（21）正下方，所述第一可拆卸横梁（19）的底部设置有第三滑槽（25），所述磁场测量结构的上顶面设置在所述第三滑槽（25）内，所述第一可拆卸横梁（19）的上顶面与所述车架（1）可拆卸相连，所述第二可拆卸横梁（11）设置在所述第二通孔（23）正下方，所述第二可拆卸横梁（11）的下底面与所述工业高速相机（12）固定相连，所述第二可拆卸横梁（11）的上顶面与所述车架（1）可拆卸相连。

4.根据权利要求1所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述几何不平顺测量结构包括有中轮杆（14）、刚性中轮（13）和编码器（15），所述中轮杆（14）的一端与所述车架（1）的底部铰接，所述中轮杆（14）的另一端与所述刚性中轮（13）铰接，所述中轮杆（14）与车架（1）底部的铰接处固定设置有编码器（15）。

5.根据权利要求3所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述磁场测量结构包括有霍尔传感器阵列（16）、横移板（17）和位移传感器阵列（18），所述横移板（17）设置所述第三滑槽（25）内，所述横移板（17）的下底面固定设置有霍尔传感器阵列（16）和位移传感器阵列（18），所述霍尔传感器阵列（16）和位移传感器阵列（18）分别设置在所述横移板（17）沿长度方向的两端。

6.根据权利要求5所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述霍尔传感器阵列（16）包括霍尔传感器和垫片（26），所述垫片（26）呈阶梯状排布，所述垫片（26）的上顶面与所述横移板（17）固定相连，所述垫片（26）的下底面与所述霍尔传感器的上顶面固定相连。

7.根据权利要求2所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述加速度测量结构包括第一加速度传感器（3）和第二加速度传感器（7），所述第一加速度传感器（3）固定设置在所述第一走行轮（20）正上方，所述第二加速度传感器（7）设置在所述第二走行轮（9）正上方。

8.根据权利要求2所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述车架（1）的上表面还设置有驱动电机（2）和电源（4），所述电源（4）设置在所述几何不平顺测量结构正上方，所述电源（4）分别与几何不平顺测量结构、磁场测量结构、计步器（10）、工业高速相机（12）和驱动电机（2）电连接，所述驱动电机（2）与所述第一走行轮（20）电连接。

9.根据权利要求8所述的永磁轨道不平顺检测装置，其特征在于，所述车架（1）上还设置有三轴陀螺仪（5），所述三轴陀螺仪（5）设置在所述电源（4）和所述数据采集系统（6）之间。

10.一种永磁轨道不平顺检测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种永磁轨道不平顺检测装置及方法，涉及永磁轨道不平顺检测技术领域，包括车架、计步器、几何不平顺测量结构、磁场测量结构、加速度测量结构、工业高速相机和数据采集系统,所述计步器设置在车架上；所述几何不平顺测量结构与所述车架下底面固定相连;所述磁场测量结构设置在所述车架底部;所述加速度测量结构设置在所述车架上顶面；所述工业高速相机设置在所述车架底部；所述数据采集系统设置在所述车架上表面。本发明通过几何不平顺测量结构和磁场测量结构可同时实现双轨的永磁轨道几何不平顺与轨面磁场强度不均匀测量，利用阶梯式排布的霍尔传感器空间阵列完成测量结果补偿，增加测量结果准确率。

技术研发人员：邓自刚,罗奕,袁宇航,邓斌
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14