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1、(10)申请公布号 CN 104266598 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 6 6 5 9 8 A (21)申请号 201410522961.9 (22)申请日 2014.10.06 G01B 11/14(2006.01) (71)申请人上海工程技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路333号 (72)发明人何越磊 吕宏 李再帏 王春梅 (74)专利代理机构上海海颂知识产权代理事务 所(普通合伙) 31258 代理人何葆芳 (54) 发明名称 一种检测地铁站台屏蔽门与车体距离是否安 全的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种检测地铁站台屏蔽门与车。
2、 体距离是否安全的方法，所述方法是在轨道车辆 车尾面中垂线与各车门底边所在平面的交点处安 装二维激光扫描仪，在车轮轴头上安装角度编码 器，在车厢内安装极坐标存储模块、数据处理主机 和里程定位模块，利用二维激光扫描仪获取的扫 描仪到屏蔽门的距离及角度编码器和里程定位模 块获取的车辆前进方向上的里程距离，经数据处 理主机处理得到空间三维坐标，然后在同一三维 坐标系下导入规定的车辆限界坐标值，测得车体 到屏蔽门的实际距离，再与规定安全距离进行比 对，得知屏蔽门与车体距离是否满足安全要求。本 发明实现了车载动态检测，不仅提高了检测精度， 而且操作简单，实现成本低，方便推广应用。 (51)Int.Cl.。
3、 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104266598 A CN 104266598 A 1/1页 2 1.一种检测地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的方法，其特征在于：在轨道车辆车 尾面中垂线与各车门底边所在平面的交点处安装二维激光扫描仪，在车轮轴头上安装角度 编码器，在车厢内安装极坐标存储模块、数据处理主机和里程定位模块，车辆启动后，二维 激光扫描仪从车尾部对范围内断面轮廓进行扫描以获取扫描仪到屏蔽门的距离并以极坐 标形式存储，同时角度编码器和里程定位模块获取车辆前。
4、进方向上的里程距离，数据处理 主机根据二维激光扫描仪具体参数将极坐标系转化为直角二维坐标系，同时结合里程定位 模块提供的行驶方向上里程距离得到空间三维坐标，然后在同一三维坐标系下导入规定的 车辆限界坐标值，即可测得车体到屏蔽门的距离，与规定安全距离进行比对，即得知屏蔽门 与车体之间距离是否满足安全要求。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的二维激光扫描仪选取LMS200型号， 并且选用RS422通信协议与数据处理主机接口，利用低功耗RS422收发器MAX490实现高速 激光数据的缓冲及电平转换。 3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的角度编码器选取WDG-AM23-360型 。
5、号，角度编码器随车辆行走输出脉冲信号，传感器输出的脉冲量直接通过高速光电耦合器 TLP113隔离放大，输出连接到FPGA采集卡的FO接口，在FPGA采集卡内部通过硬件编程实 现脉冲计数功能。 4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的数据处理主机包括FPGA采集卡、 AR4000数据采集卡以及PC主机；FPGA采集二维激光扫描仪和角度编码器的测量数据， AR4000实时采集角度编码器的信号脉冲，并且统一通过PCI总线传输给PC主机进行处理。 权 利 要 求 书CN 104266598 A 1/3页 3 一种检测地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的方法 技术领域 0001 本发明是涉及一种检测。
6、地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的方法，属于轨道安 全检测技术领域。 背景技术 0002 目前地铁站台屏蔽门与车体距离的检测方法主要是传统的标尺机械静态测量或 者是在屏蔽门门柱处安装激光距离传感器进行测量。传统的机械测量操作过程复杂，作业 效率低，人为测量误差大等缺陷，而且无法反应轨道车辆在进出车站时与屏蔽门之间的真 实距离，从而不能满足现有的测量需求。而在屏蔽门门柱处安装激光距离传感器测量，则需 要在每个屏蔽门处都要安装传感器，所需成本太高。 发明内容 0003 针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种低成本、能实现车载动 态检测地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的方法。 0004 。
7、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下： 0005 一种检测地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的方法，是在轨道车辆车尾面中垂 线与各车门底边所在平面的交点处安装二维激光扫描仪，在车轮轴头上安装角度编码器， 在车厢内安装极坐标存储模块、数据处理主机和里程定位模块，车辆启动后，二维激光扫描 仪从车尾部对范围内断面轮廓进行扫描以获取扫描仪到屏蔽门的距离并以极坐标形式存 储，同时角度编码器和里程定位模块获取车辆前进方向上的里程距离，数据处理主机根据 二维激光扫描仪具体参数将极坐标系转化为直角二维坐标系，同时结合里程定位模块提供 的行驶方向上里程距离得到空间三维坐标，然后在同一三维坐标系下导入规定的。
8、车辆限界 坐标值，即可测得车体到屏蔽门的距离，与规定安全距离进行比对，即得知屏蔽门与车体之 间距离是否满足安全要求。 0006 所述的二维激光扫描仪可选取LMS200型号，并且选用RS422通信协议与数据处理 主机接口，利用低功耗RS422收发器MAX490实现高速激光数据的缓冲及电平转换。 0007 所述的角度编码器可选取WDG-AM23-360型号，角度编码器随车辆行走输出脉冲 信号，传感器输出的脉冲量直接通过高速光电耦合器TLP113隔离放大，输出连接到FPGA采 集卡的FO接口，在FPGA采集卡内部通过硬件编程实现脉冲计数功能。 0008 所述的数据处理主机包括FPGA采集卡、AR40。
9、00数据采集卡以及PC主机；FPGA采 集二维激光扫描仪和角度编码器的测量数据，AR4000实时采集角度编码器的信号脉冲，并 且统一通过PCI总线传输给PC主机进行处理。 0009 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 0010 本发明通过二维激光扫描仪从车尾部对范围内断面轮廓进行扫描及角度编码器 和里程定位模块获取车辆前进方向上的里程距离来计算屏蔽门与车体间的实际距离，使对 地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的检测更贴近实际运行情况，提高了屏蔽门与车体间 说 明 书CN 104266598 A 2/3页 4 的安全距离检测精度；并且所用检测仪器为车载式安装，不会对车体运行产生影响，可以永 。
10、久安装在轨道车辆上，便于以后维护检测使用；另外，本发明方法操作简单，实现成本低，方 便推广应用，因此具有显著性应用价值。 附图说明 0011 图1为实现本发明方法的机械结构示意图； 0012 图2为实现本发明方法的电路原理框图； 0013 图3为实现本发明方法的流程图。 0014 图中：1、二维激光扫描仪；2、车轮；3、角度编码器；4、轨道车辆车门；5、屏蔽门； 6、站台；7、极坐标存储模块；8、数据处理主机；9、里程定位模块；10、车辆限界坐标值。 具体实施方式 0015 下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。 0016 实施例 0017 如图1至图3所示：本发明提供的一种检测地铁站台。
11、屏蔽门与车体距离是否安全 的方法，是在轨道车辆车尾面中垂线与各车门底边所在平面的交点处安装二维激光扫描仪 1，在车轮2的轴头上安装角度编码器3，在车厢内安装极坐标存储模块7、数据处理主机8 和里程定位模块9，车辆启动后，二维激光扫描仪1从车尾部对范围内断面轮廓进行扫描以 获取扫描仪1到屏蔽门5的距离并以极坐标形式存储到极坐标存储模块7，同时角度编码 器3和里程定位模块9获取车辆前进方向上的里程距离，数据处理主机8根据二维激光扫 描仪具体参数将极坐标系转化为直角二维坐标系，同时结合里程定位模块提供的行驶方向 上里程距离得到空间三维坐标，然后在同一三维坐标系下导入规定的车辆限界坐标值10， 即可测。
12、得车体到屏蔽门的距离，与规定安全距离进行比对，即得知屏蔽门与车体之间距离 是否满足安全要求。 0018 所述的二维激光扫描仪发出激光脉冲，激光脉冲经过扫描仪内部一个旋转反光镜 对周围环境形成扇形扫描，激光脉冲打到被测物体上，经过反射回到扫描仪的脉冲接收器。 通过定时器计算发射脉冲和接受脉冲之间的时间间隔得到被测物体之间的距离。二维激光 扫描仪将测出的各点数据以极坐标形式进行存储，以二维激光扫描仪为极坐标原点，各点 到扫描仪的距离为极坐标半径，各点对应反光镜旋转角度为极角。再将此极坐标系转化为 以钢轨顶面连线中点为原点，以钢轨顶面连线为X轴，以垂直于钢轨顶面连线为Z轴的二维 直角坐标系。 001。
13、9 所述的角度编码器根据二维激光扫描仪的分辨率定时向里程定位模块发出脉冲 信号，得到相邻脉冲间隔时间段车辆走过的距离，并将其同步传至数据处理主机，结合每一 断面的二维直角坐标形成三维空间坐标。至此，便可实现车载情况下连续的对车站屏蔽门 进行检测，得到其空间轮廓。最后，在同一三维坐标系下导入规定的车辆限界坐标值，即可 测知车体到屏蔽门的距离是否符合安全要求。 0020 所述的二维激光扫描仪可选取LMS200型号，并且选用RS422通信协议与数据处理 主机接口，利用低功耗RS422收发器MAX490实现高速激光数据的缓冲及电平转换。 0021 所述的角度编码器可选取WDG-AM23-360型号，角。
14、度编码器随车辆行走输出脉冲 说 明 书CN 104266598 A 3/3页 5 信号，传感器输出的脉冲量直接通过高速光电耦合器TLP113隔离放大，输出连接到FPGA采 集卡的FO接口，在FPGA采集卡内部通过硬件编程实现脉冲计数功能。 0022 所述的数据处理主机包括FPGA采集卡、AR4000数据采集卡以及PC主机；FPGA采 集二维激光扫描仪和角度编码器的测量数据，AR4000实时采集角度编码器的信号脉冲，并 且统一通过PCI总线传输给PC主机进行处理。 0023 使地铁站台屏蔽门轮廓在二维激光扫描仪的可测扇形范围内，车辆开始启动后， 二维激光扫描仪从车尾部开始工作，二维激光扫描仪对范。
15、围内断面轮廓进行扫描，根据二 维激光扫描仪的频率，一共可测的固定数量的点，假设为n点，计算出每点到扫描仪接收器 的距离记为r 1 ，r 2 ，r n ，应各点计算对应极角 1 ， 2 ， n 。再将极坐标转化为直角 坐标系，直角坐标系以钢轨顶面连线中点为原点，以钢轨顶面连线为X轴，以垂直于钢轨顶 面连线为Z轴，先测得二维激光扫描仪坐标为(0，a)，则对应直角坐标系中各点坐标为(X 1 r 1 *cos 1 ，Z 1 r 1 *sin 1 +a，X n r n *cos n ，Z n r n *sin n +a)。再通过安装在 车轮轴头上的角度编码器测得车轮在二维激光扫描仪扫描完各个断面时间内累。
16、计转动的 角度 1 ， m ，则车体行驶的距离为L m m /360*d，d为车轮的直径。令Y m L m ， 则结合上述断面的直角坐标(X，Y)，形成空间三维坐标系，则屏蔽门上各点坐标为(X n ，Y m ， Z n )。再导入固定的车辆限界坐标值，车辆限界上每一点设为(X i ，Y j ，Z k )，则在测得的屏蔽门 范围内，当Y和Z坐标值相同时，即Y m Y j ，Z n Z k 时，此时X i 应有两个值，取靠近屏蔽门 X i 值，可认为X n -X i 为屏蔽门上各点到车体的距离。根据计算的距离，与规定的安全距离值 比对，若所有点到车体距离都在规定的距离范围内，则说明屏蔽门与车体之间。
17、的距离满足 安全要求；反之不满足，则报警并显示此点的坐标位置，根据提供的坐标值找到不符合安全 距离要求的地铁站台屏蔽门的具体位置进行处理。 0024 综上所述可见：本发明通过二维激光扫描仪从车尾部对范围内断面轮廓进行扫描 及角度编码器和里程定位模块获取车辆前进方向上的里程距离来计算屏蔽门与车体间的 实际距离，使对地铁站台屏蔽门与车体距离是否安全的检测更贴近实际运行情况，提高了 屏蔽门与车体间的安全距离检测精度；并且所用检测仪器为车载式安装，不会对车体运行 产生影响，可以永久安装在轨道车辆上，便于以后维护检测使用；另外，本发明方法操作简 单，实现成本低，方便推广应用，因此具有显著性应用价值。 0025 最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细 地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容 作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。 说 明 书CN 104266598 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104266598 A 2/2页 7 图3 说 明 书 附 图CN 104266598 A 。