GJ-5型轨道检查车的技术与设备介绍

1、第五章 GJ-5型轨检车原理及维护5.1 概述上世纪80年代以来，通常采用一维光电位移传感器，为满足测量系统的定位要求，安装基准一般选择在以轮对为刚体的结构上。如美国ENSCO公司T10系列轨检车、德国轨检车等，从测量原理角度来看，测量链的简捷有助于提高测量系统的精度。但是，随着检测速度的提高，轮轨作用力的增大，轴箱的振动随之增大，工作环境的恶劣束缚了检测系统的性能。随着传感器技术及计算机技术的发展，开始采用二维光电位移传感器，如面阵CCD、PSD、CMOS芯片等。较为典型的系统如美国Imagemap公司的Laserall系统及日本“黄色医生”轨检车。前者采用线型激光光源、摄像机、图像处理系统

2、，通过对钢轨断面轮廓图像的测量获得轨距、轨向测量值。后者采用线型激光光源、二维PSD敏感器件、信号处理系统，通过系统结构确定的几何关系获得到被测点的测量值。因此，上世纪90年代末期，满足于更高精度和检测速度的激光和摄像技术获得应用并逐步取代了原有的其他检测系统。目前，当今世界高速铁路发达的国家，激光和摄像检测技术获得了广泛的应用，而且，已成为目前世界上轨道检测系统的主流。如日本、美国、法国、德国、意大利等 ，均不同程度采用了该检测技术，从而提高了系统检测速度、精度和可靠性。GJ-5型轨检车可测项目：轨距、左右轨向（空间曲线或可变换成多种弦测值）、左右高低（空间曲线或可变换成多种弦测值）、水平（

3、超高）、三角坑、曲率（弧度或半径）、车体加速度、轨底坡（可选项）、钢轨断面（可选项）等。技术指标： 表5-1检测项目精度范围轨距0.8mm14201480mm轨向（左右，波长30m）1.0mm100mm轨向（左右，波长50m）2.0mm100mm高低（左右，波长30m）1.0mm100mm高低（左右，波长50m）2.0mm100mm水平1.5mm50mm超高1.5mm220mm三角坑1.5mm100mm曲率1.2 X 10-4m-1车体加速度0.01g1g轨底坡0.25deg钢轨断面（左右轨）0.5mm5.2 系统总成Laserail断面和几何测量系统（LPGMS）能实时提供钢轨断面和轨道几何

4、精确和可靠的测量。LPGMS包括如下3个主要部分：非接触测量总成；VME计算机系统；通用几何Windows软件。VME计算机系统安装在轨检车里，非接触测量总成安装在与转向架相连的测量梁中。测量梁中传感器数据经过数字化后发送到VME计算机的几何CPU，然后进行合成和滤波处理，得到轨道几何数据，在检查车里的工作站上运行通用几何软件，可以实时显示轨道几何波形、进行超限判断、数据库存储、超限编辑和报表打印等。5.2.1 VME计算机系统 计算机系统是基于VMEbus结构的。VME系统使用两个处理器配置，一个处理器，也就是I/O CPU，提供了操作者界面、测量与标准的比较、数据日志和报告、文件管理，系统

5、功能监视和出错检查及诊断功能。第二个处理器，也就是几何（GEOM）CPU，从传感器合成轨道几何数据并把这数据传输到I/O CPU。几何CPU从位于组装梁中部的惯性测量包（IMP）的一串口得到数据。惯性测量包输出了滚动、摇头、垂向和横向运动的测量结果，几何CPU接收来自惯性包的数据以及来自图像处理卡的数据，产生轨道几何数据。几何数据然后被传输到I/O CPU以作进一步的处理和储存。图5-1 激光断面显示VME计算机系统包含在一标准的、19英寸、21-插槽主板上。系统电源由一800W的电源供应。主板包括有：两个（2）VMIC-7740CPU卡I/O处理器和几何处理器；一个VMIVME7452磁盘驱

6、动/软卡驱动；一个LTC-3激光/温度控制器和十个图像处理卡；计算机主板上的插槽设置如图5-2所示：图5-2 VME计算机系统5.2.2 软件处理系统Laserail软件结构如图5-3所示:图5-3(一）ControlConsoleControlConsole是软件处理系统的控制台，是所有应用软件的核心。它能从VME计算机接收几何数据，进行超限判断，建立轨道检测数据库，并生成相关波形图文件，能为其他应用软件提供数据接口；同时能对VME计算机数据采集进行控制等。（二）断面监视器断面监视器显示来自VME的实时断面数据。该数据被传送到ControlConsole里，在ControlConsole里可

7、显示通道信息。WinDBC从ControlConsole获取几何断面数据并用曲线图显示它。（三）WinDBCWinDBC显示由轨检车采集的数据的波形图，可以实时显示、打印波形图，可进行波形图准确测量，实现当前检测数据与历史数据进行波形对比和波形输出等功能。在实时数据显示中，屏幕可随几何数据的采集而更新通道，可利用窗口底部的滚动条来移动到文件的不同位置。（四）Termiflex使用Termiflex程序可接收来自位于轨检车上的手持单元的数据。操作者可输入发生在轨检车记录过程中的事件，这些事件包括：公里标调整，桥梁，隧道，道口及道岔等。该程序在判定何处发生轨道问题具有很好的辅助作用。（五）WinV

8、CRWinVCR控制视频控制器（VCR），该VCR通过一串行RS-232电缆与本地PC机相联。该程序允许在记录轨道几何数据过程中记录轨道背景的视频图像。图5-4 视频监视当检查车沿轨道运行时，ControlConsole记录轨道几何数据，此时可使用WinVCR通用几何软件来记录轨道和周围场景的视频录像。在以后可重放视频录像。当评估和定位轨道超限时，这些图像是很有用的。如果WinVCG和WinVCR一起使用时，在来自于摄像机的图像的上部记录下了一些信息，如摄像机的特性、里程标、速度、日期和时间等，其中里程标决定了录像所处的轨道位置。图5-4显示了VCR，监视器，和Horita box（由WinV

9、CG使用），这些设备被用来建立带有字幕的WinVCR系统。（六）WinVCGWinVCG控制视频字幕编写器，该编写器通过一串行RS-232电缆与本地PC机相联。该程序与WinVCR一起使用来给被记录的轨道背景的视频图像增加标题。WinVCG(Windows 视频字符发生器)是视频字幕编写通用几何工具软件，它被用于在监视器上显示诸如摄像机的特性，实时里程标，日期和时间。该功能和WinVCR一起使用。（七）WinTellWinTell警告器通过音频来通告如桥梁和超限等轨道事件。（八）超限监视器超限监视器可在任何与网络相联的PC机上实时显示超限记录。（九）超限编辑器超限编辑器能显示并编辑由Contr

10、olConsole产生的实时超限。5.2.3 非接触测量总成非接触测量总成安装在检查车底下，如图5-5所示，LPGMS摄像机组配置使用10个摄像机和4个激光器用于钢轨断面的非接触测量，摄像机和激光器被固定安装在车底下的封闭梁里。钢轨内、外两侧激光器发出一扇形光带，垂直照射在钢轨上，在钢轨上形成一垂直断面；同时，断面和轨距摄像机捕捉到激光线的图像，视频图像输出到VMEbus计算机系统，经数字化后，拟合成完整的钢轨断面图像，通过坐标变换、合成和滤波处理等，得到轨道几何数据和钢轨断面磨耗等。惯性测量包安装在激光器/摄像机梁的中部，惯性测量包测量车辆转向架的横向和垂向加速度以及滚动和摇头速率等。图5-

11、5非接触测量设备安装示意图5.3 系统测量原理该轨检车采用梁结构方式的惯性测量及摄像式的图像测量原理，即惯性基准与测量基准被安装在同一刚体内。任何几何量测量系统的基础都是对坐标系的明确定义，以及在这个坐标系下的各种变换和各被测量之间的关系。如图5-6所示：图中采用右手坐标系，各参数定义如下；x轴指向页面的里面为正，表示车体的行进方向；y 轴指向向右的水平方向为正；z 轴指向向下的垂直方向为正；角j 表示航向偏角，正值为由x 轴方向转向y 轴方向，即向右偏转；角J 表示滚动的偏角，正值表示y 轴方向向z 轴方向旋转，即左轨抬高；角y 表示倾斜角的偏差，正值表示x 轴向z 轴方向旋转，即坡度角；图

12、5-6测量基准（轨检梁刚体）与钢轨及惯性系统的相互位置关系定义如下：gL 左轨轨距点相对测量基准的偏移；gR 右轨轨距点相对测量基准的偏移；dL 左轨踏面顶点相对测量基准的偏移；dR 右轨踏面顶点相对测量基准的偏移；wx 轨检梁的滚动角速率；wz 轨检梁的摇头角速率；ay 轨检梁的横向加速度及倾角；aL 轨检梁的垂向加速度；G 轨道踏面中点之间的标准距离，为1511mm；ht 惯性平台相对于轨距测量线的垂直高度；AL 左侧垂直加速度计安装位置相对梁中心的距离；另外还有一个安装在轮对轴头的转速计，这是该系统必备的测量仪，它可以提供沿轨道的里程位置、速度，同时还为测量系统提供精确的距离采样时间间隔

13、（TBS）。系统中用于惯性参数测量的传感器为水平加速度计、垂直加速度计、滚动陀螺仪、摇头陀螺仪，这些传感器被安装在测量梁中部的惯性平台上，为系统提供测量梁的惯性基准信号。各传感器测量单位的量纲为:位移测量的单位为，速度为，加速度为，角度测量单位为弧度，角速度为。惯性信号的处理来自于惯性传感器的模拟信号，通过惯性测量处理器采集模拟信号，进行抗混迭滤波、数字化、及数字滤波处理、延时、数据合成。轨面顶点和轨距点相对于测量梁的位移（dR、dL，gL、gR）信号通过摄像机的图像数字处理来获得，对于低速检测系统而言，采用60Hz频率的标准制式摄影机即能满足要求。对于高速检测系统而言，为匹配240Hz频率的

14、惯性系统，可以直接采用240Hz的高帧频摄像机，或者采用台60Hz的摄像机进行交替工作。根据被测轨道几何参数的定义，系统按表5-2给出的数学模型计算合成相应的轨道几何参数。表5-2：表中符号上的点不代表时间因子，一个点表示对采样间隔X的一阶差分（FFD），角度的FFD是这个角度在一段距离上的变化。两个点表示对采样间隔X的二阶差分。应用到线性测量中如高低、轨向。表中符号上的像礼帽和小三角符号的含义为：对一次微分装置（如速率陀螺仪）的输出进行卷积计算得到测量结果的基于距离的FFD。上述卷积计算用矩形窗口来实现，窗口在基本距离内取单位振幅，在其它时间取值为零。速率陀螺仪的输出可以表示为rad/s/v

15、，卷积计算得到角度在采样距离间隔上的变化。由于卷积计算像一顶帽子，故用此符合表示。对二次微分装置（如加速度计）的输出进行卷积计算得到测量结果的基于距离的SFD。上述卷积计算用等边三角形来实现，三角形的一边为单位时间斜率，另一边为负的单位时间斜率。因此卷积计算像一个边值为零的小三角，故用此符号表示。表5-2明确给出了系统检测结果与各测量单元及通道的关系，所有绿顏色符号表示结构常数；蓝颜色符号为中间变量；红颜色符号为系统传感器输出变量。在实际运用和维修过程中，主要通过对系统检测结果波形图的观察、比对、分析判断异常的检测结果，然后根据表1给出的公式确定系统的故障单元。如曲率故障，与此相关的测量单元为

16、：摇头陀螺检测单元、速度、里程检测单元，通常编码器的故障会影响整系统的工作，因此，如果其他检测结果正常，那么故障单元很可能是摇头陀螺仪或与此相关的信号处理板。5.3.1 轨距轨距由左右钢轨的轨距点相对于测量梁两个固定点位移偏差的代数和而求得，即： 其中K为测量梁两个固定点的距离，如果测量梁为刚体，且摄像机的安装位置及角度未发生变化，则为常数。该常数由静态标定确定。 图5-7系统采用10通道视频信号并行处理的工作方式，即10个摄像机分别对应10块图像采集及处理卡。摄像机采用标准N制式，分辨率为512*768，以场频作为图像处理卡的时序。其中测量梁内侧的8个摄像机中，左右完全对称的摄像机为一组如1

17、号和5号、2号和6号，每组摄像机为同步工作模式，即同一时刻采样轨距方向的左右钢轨断面。4组摄像机为分步交替工作模式，把60Hz分频为240Hz，即摄像系统按1/240秒的间隔采样及处理左右钢轨断面。并得到钢轨顶点及轨距点相对测量梁的位移值（dR、dL，gL、gR）。同步控制板安装在测量梁中，该电路板的功能为：摄像机采样时序控制；视频信号输入输出接口；摄像机供电，在运用过程中，视频信号异常（时有时无），应检查该板的输入输出接口。如果某个摄像机的图像出现滚动或扭曲，通常为同步信号故障，应检查摄像机或更换，同步信号产生于摄像机，且可工作在内同步或外同步方式。1.灰度阈值设定视频信号的强弱经A/D数值

18、化后分成若干个灰度等级，本系统采用8位A/D，即256灰度等级。对一场图像的处理，首先进行图像的分类处理。系统的灰度阈值设定在参数设定目录中由人工设定，建议值为60。图5-10一幅钢轨断面轮廓线上各像素点的灰度值不尽相同，灰度值的高低取决于照明光源的光功率；摄像机的光圈的大小；暴光时间的长短；钢轨表面的反射系数；及是否是近轴光，理论上如果能使钢轨断面轮廓图像清晰连续，灰度阈值取值越高，抗干扰能力越强。实际上相关参数的取值是有限的，且受其他特性参数的制约。如激光器的光功率由于受安全性、稳定性制约，不可能无限制提高。摄像机的光圈由于受景深（视场范围内线性）的影响，取值不宜过大。暴光时间由于受图像的

19、拖尾、平均效应的影响，取值不宜过长。新旧轨、钢轨踏面与侧面反射特性差异较大，对于图像近轴点的选取在系统参数设计时已有所考虑，并确定了各像素点的灰度分布，尤其是图像中的特征点，在运用过程中尽可能保持测量梁、摄像机、钢轨之间的几何位置参数，几何参数的变化会造成特征点灰度值较大的变化。因此，各像素点的灰度值是图像的综合性及统计性的特征，运用过程中，以给出的建议值为参照，不断摸索和比较，以获得最佳的灰度阈值。系统通常在夜间使用时，我们一般选取较低的灰度阈值，因为夜间杂光干扰较少，图像的对比度较好，可以选取较好的光圈值和较短的暴光时间，提高系统的测量精度和可靠性。2.轨距标定在亮带细化和坐标变换中，有八

20、个参数需要确定，系统标定的首要任务就是要得到这些参数。为此必须列出八个方程式，也就是说必须利用四对相应控制点的已知坐标。当控制点数大于四时，采用最小二乘法，选择最佳控制点。为了在工作中参数保持不变光源与摄像机应安装在一个坚固构件上，使其相对几何位置保持不变。光源照射平面应与钢轨纵轴保持垂直。作到上述两点，就能保证标定参数不变。在标定中应采用系统配备的九针标定板及系统安装的专用标定程序，标定板应满足下列条件：第一，九针标定板各针的空间位置相对于物方直角坐标系的坐标应是精确已知的，设为(Xb，Yb)。第二，标定板的安装位置应满足系统工作状态时摄像机、激光光源、钢轨相互的空间位置。标定时将测量梁旋转

21、90度翻起，九针标定板放入测量梁的燕尾槽中并推至标称位置。启动系统专用的标定程序，调节视场内九个标定点明暗均匀、清晰，并进入系统标定，尽可能使每各标定点处在标定框的中心，以满足各点标定的均方误差小于0.007图5-11在轨检车的运用中，系统标定需要经常操作的，如果摄像机、激光器、测量梁的几何位置未作调整，通常三个月标定一次，主要考虑设备在运用过程中，测量梁内部结构位置的微小变化。如果上述部件结构位置作调整或更换部件，必需进行系统标定。系统标定的操作是很容易的，但标定是很重要的。标定后的八个参数作为图像处理算法中关键的系数，直接影响测量结果的准确性。一般标定结果的错误不易发现，因为它不影响检测结

22、果的重复性，而影响系统的刻度系数。造成动态测量结果与静态测量结果较大程度的不符，有时往往被归结为动静态差异而被忽视。通常我们对检测结果的波形的形状和重复性比较敏感，而容易忽略检测结果的正确性，检测结果的正确与否是较难判断的。建议注意观察和比对曲线的检测结果波形图。需要强调是标定状态和标定程序相对于工作状态和工作程序，是相互独立的。理论上要求只有标定状态等同于工作状态，那么工作状态的物像共扼关系的空间位置精度等同于标定针的位置精度。因此，在标定时标定板相对于测量梁的位置应等同于钢轨相对于测量梁的位置，上面所提到的标称位置即为测量梁的安装位置。如果在标定过程中发现某些标定点已超出视场范围，则表明该

23、摄像机的主光轴已发生偏转，需调整。切不可改变标定板的标称位置使九个标定点全部进入视场而运行标定，否则会产生较大的标定误差。5.3.2 轨向轨向加速度计响应：式中为轨距梁的中点，为轨距梁相对于地面的倾角；第一项为轨距梁横向运动所产生的加速度，正是我们想要的测量值；第二项为重力分量；第三项由于轨距梁侧滚运动所产生的加速度；则左右轨向为：左轨向：= cos()-(+C);右轨向：= cos()+(+C);其中为轨向测量平面和轨距梁所在平面夹角，可由L和R计算获得。对于安装于构架上的安全梁，轨向的测量平面和轨距梁所在平面并不平行；要将投影到轨向的测量平面，其投影为*cos()；则通过上述公式即可测得左

24、右轨向。5.2.3 高低 图5-12 垂直加速度计的响应：由于垂直加速度计安装在梁的中间，因此AL=0，由该式积分可得到Zb，又由即可计算得到左右高低ZL、ZR。5.3.4 超高和水平 图5-13轨道相对于惯性空间的倾角等于轨道相对于梁的倾角和梁相对惯性空间的倾角之和：可由测滚陀螺和水平加速度可计算得到。测滚陀螺的响应为：由于第二项为高阶小项，可忽略不计，可得到：对其积分，再进行高通滤波就可得到的高频部分，对水平加速度的处理比较复杂，其响应：对超高测量来说，有意义的项只有，因此需要去除其余两项，然后再进行低通滤波就可得到的低频部分，将高低频两部分相加就可得到，即可得到轨道倾角。5.3.5 曲率

25、 摇头陀螺的响应：由于、很小，所以该式可以简化为：又：，由此就可计算的曲率。5.3.6 钢轨断面检测通过左右钢轨内外两侧的激光摄像系统，通过图像处理，将钢轨的内外侧断面图像拟合成完整的钢轨断面图像，与系统中存储的标准轨断面进行比较，从而获得左右钢轨的水平、垂直磨耗并计算得到总磨耗。图5-145.4 系统故障诊断与维护5.4.1 故障诊断 LPGMS是一复杂的，高集成性的设备。技术人员在当问题出现时能分离出来。本章能帮助技术人员快速鉴别出错部件。LPGMS存在一些相同的部件。检查单个部件的操作最直接的方法是：用已知的工作部件换下存在问题的部件并确认结果。另外，一些部件有软件诊断或前面板指示以用来

26、帮助技术人员 。 如下章节描述了建议的故障消除步骤。每一步都假定LPGMS正在运行，系统软件正常工作。表5-3列出了可能出现的LPGMS操作问题。包括了一些逻辑分析（故障分析）和解决问题的一些步骤。 表5-3问题/症状故障排除摄像机所有的摄像机没有图像1. 确定激光钥匙开关处在ON的位置。2. 确认黑-白监视器打开，视频线已连接到监视器后部的输入插座。输入选择开关被设置到相应的视频输入。3. 确认在LPGMS VMEbus 计算机底盘的后面板上安装了用户远程界面跳线。4. 检查延时继电器，该继电器安装在LPGMS VMEbus 计算机底盘上。你须听到继电器敲击的声音。看到红色激光辐射指示灯在钥

27、匙开关转到ON位置后照明约5秒钟。5. 确认摄像机电源线已连接到+12 VDC。地线连接到VMEbus 计算机底盘。单个图像滚动1. 用一正常工作并被设置为同样操作模式的摄像机进行替换。2. 如果图像继续滚动，说明摄像机未得到正确的同步信号；问题出现在摄像机电缆线上。所有的图像滚动1. 摄像机1或图像处理器1存在问题。更换图像处理器。如果仍然滚动，更换摄像机。某个图像上出现噪音1. 摄像机或视频连接上出现故障。若要排除故障，用一个设置为同样操作模式的摄像机进行替换；或用其他视频电缆换下该通道视频线。在单个摄像机上出现淡的对比图像1 打开摄像机光圈。2 通过接入数字万用表（设置到测量DC电压）到

28、激光温度控制器板测试插座上来检查激光电流。并用螺丝起子转动旋转开关到接近0或1的位置。激光供应电流应在900mA和950mA之间。（万用表上显示为0.900VDC到0.950VDC之间）。3 清洁激光和摄像机的盖镜。4 用一个正常工作的摄像机进行更换。如果图像现在是良好的，说明摄像机里干涉滤光器故障。若要接近滤光器，拆卸下摄像机并拧开镜头。问题/症状故障排除激光缺少一单个图像1 通过放置一红外激光测试条于相应的激光窗口前来确认激光正在发射。2 如果激光正常工作，问题存在于系统的视频部分。转到第6步.3 如果激光不能正常工作，用正常运作的激光电缆换下位于VME底盘的激光电缆。检查连接的激光工作正

29、常。4 如果相同的激光仍不能正常工作，问题就存在于连接，激光发射器或接近开关。5 如果交换的激光电缆无效，问题存在于激光温度控制卡。检查该板前面板的红色ON指示灯。6 通过发动光圈电动机来确认摄像机光圈处于打开状态。当光圈打开时，图像发亮。如果不出现这种情况，听安装在激光/摄像机组上的光圈电动机。当摄像机光圈停止时，电动机会负载过重，此时会听到由电动机产生的一变调声。7 用正常工作的摄像机更换摄像机视频输入到LAB-4。8 如果摄像机仍不能产生图像，问题存在于摄像机或它的连接处。激光不照射在钢轨上1 如果摄像机处于正常工作，用一有故障的激光器照射摄像机来测试摄像机是否存在故障。图像处理器没有数

30、字化图像1 检查图像处理器卡，因为该卡会影响一单个图像。参见图像处理器诊断。几何一般性错误1 确认如下电缆正确连接。a) 进入VME底盘后部的惯性电缆。b) 进入VME底盘后部的里程计电缆。c) 进入VME底盘后部的所有的激光和摄像机电缆。d) 进入几何CPU前部的串口数据电缆。e) 进入I/O CPU前部的Cat5网络电缆（如果使用了）。问题/症状故障排除任一通道上没有几何输出1 当系统显示里程计状态屏幕时，移动车辆来确认车辆正接收转速计脉冲。基于车辆方向行走的距离，初始转速计计数或里程会增加或减少。2 确认系统正接收来自于惯性包的数据。a) 通过检查在VME轮廓屏幕上的几何输出显示来确认I

31、/O处理器正在接收数据。b) 启动VME几何软件并设置里程计模式为“模拟”。当处于“运行模式”时，正如在“使用几何CPU诊断操作”时看到的，几何CPU会显示一条形图屏幕。转到几何CPU并确认它正从惯性包接收和显示数据。注意：转到几何CPU需要移动键盘和视频电缆。如果有转换盒，连接I/O和几何CPU。c) 检查几何处理器的连接到COM1的串口。d) 如果几何CPU正显示条形图并对键盘输入有响应，但不从惯性包接受数据，那么，电缆或惯性包可能存在问题。确认在内板上的红色LED正闪烁。这表明在板上出现了一240赫兹同步信号并且微控制器正在运行。若系统通过了上述测试，那么就是从VME 到外部显示软件的输

32、出问题了。在一通道上没有几何输出1 使用一欧姆表确认惯性电缆。2 检查4个设备电缆（两陀螺仪和两加速计）已安全地安装在惯性插座上。这需要在车底下打开安装组。在表面和排列通道上没有几何数据1 如果车正在以laserail.ini文件规定的“Cut Off”速度下走行，说明表面和排列通道被抑制住了。疑有坏的测量（选择通道）1 执行一惯性偏置，注意该值和所有4个惯性包备件的标准偏差。如下是列出的几何测量及用于测量它们的部件：a) 轨距-使用钢轨内侧的横向点可产生轨距。通过光学信号而不是通过惯性包的任何一设备来进行测量。确认初始和数字化信号是清晰的。数字化信号应包括显示头部的底部的标记。b) 排列-使

33、用摇头&滚动速率陀螺仪，横向加速度计，和横向光学值来进行测量。如果光学信号出错，那么，问题显然出在轨距和排列上。c) 表面-使用y最大值光点，垂向加速度计，和滚动速率陀螺仪来进行测量。d) 超高&扭曲-使用惯性包的所有4个部件和y最大值光点来进行测量。e) 曲率-使用摇头速率陀螺仪来进行测量。疑有坏的测量（所有通道）1 确保光学图像始终在摄像机的视野里。当钢轨头部离出摄像机的视野则会出现尖峰。2 检查梁的稳定性。当行走时不应存在过分的位移。问题/症状故障排除VME轮廓和几何正运行而外部软件并不显示测量1 标准LPGMS系统带有如下的两输出选项。a) TCP/IP网络-标准的EHRA窗口软件使用

34、TCP/IP协议来传送数据从VME到窗口界面。确认VME已经和TCP/IP网络一起启动了，并且USE_NETWORK从laserail.ini文件被打开了。b) SBS Bit3 界面-确认USE_BIT3标记在laserail.ini文件已设置了。如果Bit3 界面被用于发送头部信息到VME系统（细部，轨道ID，等），确认VME正在接收该启动信息。5.4.2 系统维护1、激光安全预防LPGMS包含有不可见的红外二极管激光，属于b级激光产品。当对系统执行维护或进行校正时，请仔细阅读这些预防措施。通过阅读，技术人员可在安全、无害的方式下执行所有必须的维护和校正过程。a.不管何时在含有激光器的车底

35、下的单元进行维护时，把钥匙开关置于OFF位置。仅当维护操作需要激光打开时，钥匙开关置于ON位置。注意：当钥匙开关置于OFF位置时，拔出钥匙。b.不论何时在激光打开时在车底下执行维护时，操作人员须配戴激光安全眼罩。这种安全眼罩须达到ANSI Z136.1和Z136.3标准。c.当进行系统标定时，配戴激光安全眼罩。d.任何人员当对激光发射器或对安装在车底下的摄像机进行调整时须配戴激光安全眼罩。2、标定a.九针标定板标定方法:1.将激光钥匙扭向OFF位置，将钥匙从钥匙孔拔出。2.将激光/摄像梁从运行位置(the production position)向上翻转90度到维护位置(the mainten

36、ance position)并且锁定。看下面的维护中梁的悬挂章节。1号摄像机-左边3.将存放箱中取出标定设备(the calibration fixture)并插入激光/摄像梁左边的尾槽(the dove tail)。4.插入激光钥匙，扭向ON位置。5.在LPGMS操作系统的主菜单(Main Menu)中，点击 Calibrate 键来进入LPGMS 标定菜单(the LPGMS Calibration Menu)。6.点击摄像机选择键出现 Cam 键，选择1号摄像机。然后从1号摄像机的图像出现在黑白监视器上。7.用 UP iris 和DOWN iris 键来调整摄像机以能照射到所有你要标定的

37、标针，不要漏掉任何一个标针。8.按Calibrate 键来标定1号摄像机。下面显示标定装置菜单。图4-15用 Up， Down， Left 和 Right 键来调整小方块位置使其离标针最近，如图4-15所示。注意：键盘上的上下左右键也可用于小方块的移动。按屏幕或单击鼠标左键可以使小方块移动到点击位置的左边或右边。当小方块在最近的标针图像时，可以点击 Place 键来固定标桩图像位置然后开始下一个标桩的标定。选择上图中位置1的标桩。按 Cancel 键会取消标定操作并回到标定菜单。当最后一个标针被标定完后，软件会自动进行矩阵校正计算。当矩阵校正计算完后，显示器上会出现标定接收菜单(the Cal

38、ibration Acceptance Menu)，如图4-16所示。 图4-16 标定接收菜单 RMS error 值为0.007或更小是有效的。点击 Yes 键来保留这个新的标定结果。否则点击 No 键取消标定操作然后返回到LPGMS标定菜单。9.假如你点击 Yes 键选择保留这个新的标定结果，然后屏幕会显示1号摄像机的标定已经完成并被保存。 图4-17 正在更新标定文件在屏幕显示完后，软件将会回到LPGMS标定菜单。2到5号摄像机-左边10.重复上面步骤5-9，对2，3，4和5号摄像机进行标定。11.将激光钥匙扭到 OFF 位置，然后拔出钥匙。 6号摄像机-右边12.将标定装置从激光/摄

39、像梁(the laser/camera beam)的左边卸下，然后安装到梁右边的尾槽(the dove tail)中。13.插入激光钥匙，扭向ON位置。14.重复步骤5-9，对6号摄像机进行标定。7-10号摄像机-右边15.重复步骤5-9，对7，8，9和10号摄像机进行标定。16.按 Go back 键回到主菜单。17.将激光钥匙扭向OFF位置，将钥匙从钥匙孔拔出。18.从激光/摄像梁的右边取下标定装置然后放回到存储箱中。19.将梁旋转到原来运行的位置。看下面的维护中梁的悬挂章节。20.插入激光钥匙，扭向ON位置。 b.轴编码器的当量数标定方法:由于车轮磨耗需要经常进行轴编码器(shaft e

40、ncoder)标定。车轮磨耗发生在运行过程中并且车体实际运行的距离小于轴编码器纪录的距离值。为了确保LPGMS系统的测量和位置的精确性，从轴编码器接受到的每米/英尺的脉冲数量必须存在系统中。下面步骤被用于（1）确定脉冲数每米/英尺（PPM或PPF）以及（2）输入PPM值到系统中。这一操作要根据用户自己的判断经常进行。假如系统经常需要里程标定，那么就应该进行该标定过程。注意：应该保留已纪录的PPM值。万一需要重装该软件时，就需要当前的PPM值。 1 如要标定轴编码器，需要一段正切轨道。在理想条件下，需要一段长1公里有标记的轨道，长的或短的也可使用。在这段轨道上应将起点和终点标记好以使车上操作员能

41、很容易将车体停在标记点上。两个标记点的距离应该是在小于0.5公里的距离上误差不超过10厘米或更远距离上误差不超过1米。2 在LPGMS系统中启动io.exe程序然后进行该系统常规操作。从Main Menu ，选择 LPGMS Diagnostic Menu 然后是 Odometer Status。屏幕中Current Tach Count 值在下面步骤中会用到。3 将车体停在起点不要移动，记录速度计现在的值。4 指挥车体操作员移动车体到终点位置，要使车体尽可能停在靠近终点位置。车体位置对于在距离小于1公里的轨道上很重要。车体停在终点时不应前后移动。这时可以记录当前速度计的值。5 将终点速度计值

42、减去起点速度计值，然后用两点距离值去除，得出的结果忽略正负号就是PPM值。上面步骤至少重复一次以确保得到一个一致的值。6 在这段轨道上进行多次试验得到的新PPM值，将其输入到 Scale Odo菜单，这菜单在Utility Menu 中。退出 Odometer Status 和 Diagnostic 屏幕返回到 Main Menu。从 Main Menu 选择Parameters 屏幕然后再进入Scale Odo 屏幕输入新的PPM值。新值会存入Parameters 文件中并在 Parameters 屏幕中显示。记住要另外记录这个新PPM值以防止重装软件时也可以使用该值。 5.4.3 部件维护

43、1、计算机柜1 确定在机柜架(chassis)上没有漏掉的碎片或凹痕。观察机柜架外面确定所有板卡，线以及盖板都已安装。检查每块板卡都已牢固的插好，螺丝完全拧紧。注意机柜架有没有凹痕；假如有凹痕的话就应打开机柜盖看看是否有内部的损伤。2 察所有内部线(internal cables)和插槽(connectors)。观察机柜后背板(the computer chassis back cover)以确定连锁装置(interlock)，里程仪(odometer)，摄像机(camera)，激光器(laser)，监视器所连接的线牢固的插在它们各自的插槽里。3 理机柜内外。清扫机柜架内外表面，取出每块板卡清

44、扫（或用干净的压缩空气）它们两边的灰尘和污物，然后将板卡插回他们各自插槽并确定已插好最后拧上螺丝。 注意：计算机柜的每个月维护的主要取决于机柜的清洁程度。机柜架没有固定好的话灰尘和别的污物会进入机柜内部。假如机柜很干净那么维护次数将会减少。 2、电源1 检查输入电压，记录读数。检查并记录机柜架交流电输入电压值，可接受值应该是正常值（230 VAC或110 VAC）10%。2 检查输出电压，记录读数。在VME架前面的控制板上检查并记录5 VDC和12 VDC的直流电输出电压值，可接受值应当是正常值+10%/-5%。 3、风扇(fan)和过滤器(filters)1 确定所有制冷风扇的运行正常打开电

45、源，确定所有风扇都转动，将不转动的风扇换掉。2 用吸尘器清理过滤器。拿出过滤器用吸尘器清理。 4、 CPU和内存1 运行分析测试。打开计算机电源，看看自检分析是否有错误。 5、键盘注意：不要用任何溶剂，去污剂也不要在键盘上用清洁剂，这都会对键盘造成永久伤害使其无法工作。 1 检查是否有按键不灵。检查按键必要时换键盘。2 测试所有按键操作。按下然后松开每个按键确定都能还原，假如不能还原去掉盖子用压缩空气清洁键盘机械装置。假如还是不行的话就换键盘。3 清洁键盘。用压缩空气清理键盘表面的污物。 6、VGA 监视器1 清理监视器屏幕。用任何一种玻璃清洁器和不起毛的毛巾擦掉VGA监视器上的灰尘和手印。2

46、 校正屏幕失真。用VGA监视器上的控制键调整屏幕图像失真，亮度和对比度。 7、灰白视频监视器1.清理监视器屏幕。用任何一种玻璃清洁器和不起毛的毛巾擦掉灰白视频监视器上的灰尘和手印。2 校正屏幕失真。用灰白视频监视器上的控制键调整屏幕图像失真，亮度和对比度。 8、软件1 从冷启动开始启动软件以确保操作正常。根据指导启动LPGMS软件，在初始化时观察屏幕程序然后进入Main Menu。 注意：假如程序不能启动或无法进入主菜单Main Menu，请联系EHRA。看看守则后面的技术支持这一章。 2.记录软件版本号。 软件版本号在启动屏幕上显示，把版本号记录在纸上。 9、激光器温度和电流1 记录激光器温

47、度和电流。在LPGMS的 诊断菜单Diagnostics Menu中按 D 键。按 Laser Parameters 键看激光参数显示，观察并记录每个激光器的电流和温度。在工厂是软件中设定的激光温度大概是25度，实际温度应该是设置温度1度。激光电流应该在900毫安和950毫安之间。假如电流超出了激光器的容许范围，应该用位于LTC板上的调整螺帽(adjustment screw)调整电流值，同时观察激光参数显示。 激光/温度控制器(LTC3)卡是控制四个激光温度的设置点和驱动电流的。在LTC3板上的四个三色二极管显示每个激光的温度状态。黄色代表激光温度处于设置点上，红色代表温度过热而绿色代表温度

48、过低。四个不同的二极管用于显示激光器。当一个或一个以上的二极管亮的话说明激光开着。在LTC3板上的四个电位器可用于调整每个激光的驱动电流。驱动电流增加将会增加激光的输出电量。下面的步骤详细讲述如何调整激光。a. 温度设置点的调整激光温度设置点在出厂前进行了软件调整，用户不可改变。在启动时温度稳定后正常的情况下激光温度指示灯二极管的颜色是黄色的。注意：假如二极管颜色一直是红色或绿色的要联系厂家。 b. 驱动电流调整注意：下面的步骤假设：（1）激光/摄像机梁处于运行位置（平行），（2）已安装的LPGMS操作系统正在运行中。 1 在软件主菜单中，选择Parameters键来进入参数和工具菜单(the

49、 Parameters and Utility Menu)。在参数和工具菜单里选择Laser parameters 键看激光温度和电流。2 用一个平叶片起子(flat-blade screwdriver)，在LTC3板上的电流电位器(the CURRENT potentiometer)慢慢的旋转螺丝来调节激光大小。顺时针旋转会减少驱动电流；逆时针旋转会增加驱动电流。3 在看电流值时，要调节驱动电流值在925毫安25毫安（900毫安到950毫安）。c. 激光平面的调整当已经替换一个激光放射装置或者安装调整螺丝已经拧松并且部件动过，那么用户必须要调整激光面。当调整完成后，两束成对的激光必须能投射到

50、同一平面上。重叠的激光要聚成一根连续的直线。下面步骤详细讲述如何正确调整激光面：注意：下面的步骤假设：（1）激光/摄像机梁处于维护位置（垂直），（2）盖板已从激光/摄像机梁取出，（3）激光器已安装好并能和控制线正确连接，（4）已安装的LPGMS操作系统正在运行中。 1 将激光钥匙扭向OFF位置，将钥匙从钥匙孔拔出。2 从标定部件尾槽(the calibration dovetail)取出防护装置(guard)。从存储箱取出标定部件(the calibration fixture)，然后插入尾槽。3 每根铁轨都有两束激光照射。挡住成对的激光（是还没有调整的那对）为了激光能被标定装置挡住。4 插入

51、激光钥匙，扭向ON位置。5 GMS操作系统的主菜单(Main Menu)中，点击 Calibrate 键来进入LPGMS 标定菜单(the LPGMS Calibration Menu)。6 LPGMS 标定菜单(the LPGMS Calibration Menu)点击摄像机选择键选择要调整的摄像机，其图像将出现在黑白监视器上。用 UP iris 和DOWN iris 键来调整摄像机以能照射到所有你要标定的标针，不要漏掉任何一个标针。7 松开四个外部调整螺丝(the outer adjustment screws)（4 mm 的套筒板手头(socket head)）和用一个4 mm 的六边形

52、扳手左右平移凸轮(cam)，直到能看到在屏幕上中间标桩的激光点。调整摄像机光圈是其显示出清晰的图像。8 松开四个内部调整螺丝(the inner adjustment screws)（4 mm 的套筒板手头(socket head)）并用小号钳子旋转激光放射装置的套管(the barrel of the laser line projector)直到激光点是其他标针的一半长。9.重复上面的步骤6和7，直到黑白监视器上的图像调整到最好状态。10.小心的拧紧所有调整固定螺丝，使所有设置不会再改变。11.揭开已经挡住的激光并盖上已经调整好的激光。12.在LPGMS 标定菜单(the LPGMS Ca

53、libration Menu)点击摄像机选择键选择要调整的摄像机，其图像将出现在黑白监视器上。用 UP iris 和DOWN iris 键来调整摄像机以能照射到所有你要标定的标针，不要漏掉任何一个标针。13.重复其他未遮挡激光的调整14.小心的拧紧所有调整固定螺丝，使所有设置不会再改变。15.揭开已经挡住的激光然后对激光器进行调整使其在九个标桩上的照射的点能成一条直线。16.将激光钥匙扭到 OFF 位置，然后拔出钥匙，关闭所有的激光。17.从尾槽取下标定装置然后放到一个安全地方。18.小心的拧紧所有调整固定螺丝，使所有设置不会再改变。19.安装上激光/摄像机梁上的盖板然后将标定装置底座插尾槽中。20.按照标定过程一章作一次系统标定。21.从尾槽中取出标定装置，插上防护装置然后将标定装置放到存储箱中。10、摄像机1. 检查所有摄像机的位置。把标定装置安装到激光/摄像机梁上点击 Calibrate 键看 LP