Особенности использования триангуляционных лазерных сканеров для контроля состояния железнодорожных путей

Боронахин А.М., Ларионов Д.Ю., Подгорная Л.Н., Шалымов Р.В., Большакова А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Боронахин А.М., Ларионов Д.Ю., Подгорная Л.Н., Шалымов Р.В., Большакова А.В. Особенности использования триангуляционных лазерных сканеров для контроля состояния железнодорожных путей // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 5. С. 3–12. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-05-03-12

Boronakhin A.M., Larionov D.Yu., Podgornaya L.N., Shalymov R.V., Bolshakova A.V. Using triangulation laser scanners to monitor the condition of railroad tracks [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 5. P. 3–12. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-05-03-12

Ссылка на англоязычную версию:

A. Boronakhin, D. Larionov, L. Podgornaya, R. Shalymov, and A. Bolshakova, "Using triangulation laser scanners to monitor the condition of railroad tracks," Journal of Optical Technology . 87(5), 255-261 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000255

Аннотация:

Измерение геометрических параметров рельсового пути требует знания положения головок левого и правого рельсов, в частности, точки рельса, находящейся на расстоянии 14 мм ниже его поверхности катания. Использование триангуляционных лазерных сканеров для решения этой задачи сопровождается проблемой сильного зашумления получаемых изображений вследствие солнечной засветки и проявления эффекта «лунной дорожки» на гладкой поверхности рельса. Предложен подход к измерению параметров рельсового пути на основе распознавания изображений в условиях железной дороги с использованием дополнительных конструкционных и алгоритмических решений, в том числе привлечения информации от других датчиков системы (бесплатформенной инерциальной навигационной системы, одометра). Предложенные в работе методы в сочетании с приведенным алгоритмом обработки позволяют определить местоположение рельсов с точностью до 0,1 мм.

Ключевые слова:

лазерный сканер, обработка изображений, бесплатформенная инерциальная навигационная система, головка рельса, диагностика рельсового пути

Коды OCIS: 100.3008, 100.5010, 100.2000

Список источников:

1. EN 13848 Standard: Railway applications - Track - Track geometry quality // CEN. 2010. 94 p.

2. Технические указания по определению и использованию характеристик устройства и состояния пути, получаемых вагонами путеобследовательскими станциями ЦНИИ-4. (ЦПТ — 55/15). М.: Департамент пути и сооружений МПС России, 2003. 100 с.

3. Кулешов П.Н. Скоростные путеобследовательские станции ЦНИИ-4 // Наука и транспорт. Модернизация железнодорожного транспорта. 2013. № 2(6). С. 32–33.

4. Яковлев П.Г. Интеллектуальные технологии контроля и диагностики // Железные дороги мира. 2017. № 2. С. 61–67.

5. Попов Д. Проверка в Альпах // Гудок. 2019. № 26(26635). С. 2.

6. Bokhman E.D., Boronahin А.M., Filatov Yu.V., et al. Optical-inertial system for railway track diagnostics // Proc. Symp. Inertial Sensors and Systems. Karlsruhe, 2014. P. 16.1–16.17.

7. Boronahin А.M., Kukaev A.S., Larionov D.Yu,. et al. Optical profilometers for rail track diagnostics // Proc. 2016EIConRusNW. SPb., 2016. P. 440–443.

8. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 114 с.

9. Демкин В.Н., Степанов В.А., Шадрин М.В. Системы быстрого прототипирования с лазерным сканированием // Научно-техн. ведомости СПбГПУ. Физико-мат. науки. 2013. № 3(177). С. 136–143.

10. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. М.: Минтранс, 2011. 530 с.

11. Rusinkiewicz S., Levoy M. Efficient variants of the ICP algorithm // Proc. 3^rd Internat. Conf. 3-D Digital Imaging and Modeling. Quebec, 2001. P. 145–152.

12. Велижев А.Б. Разработка и исследование алгоритмов автоматического взаимного ориентирования трехмерных дискретных моделей объектов, полученных в результате лазерного сканирования // Автореф. канд. дис. М.: Моск. гос. ун-т геодезии и картографии, 2008. 20 с.

13. Боронахин А.М., Бохман Е.Д., Ларионов Д.Ю. и др. Методы и средства диагностики рельсового пути на основе инерциальных и геоинформационных технологий // Бюллетень ОУС ОАО «РЖД». 2012. № 5. С. 28–38.

14. ГОСТ Р 51685-2013: Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 108 с.

15. Railway applications - Track - Rail - Part 1: Vignole railway rails 46 kg/m and above; German version EN 13674-1:2011 // CEN. 2011. 114 p.

16. Ларионов Д.Ю. Разработка инерциально-оптической системы диагностики рельсового пути // Автореф. канд. дис. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016. 18 с.

17. Бабич О.А., Доброленский Ю.П., Козлов М.С. и др. Авиационные приборы и навигационные системы. М.: ВВИА им проф. Н.Е. Жуковского, 1981. 648 c.

18. https://www.micro-epsilon.ru/download/manuals/man--scanCONTROL-26xx--en.pdf