本发明属于轨道检测，具体涉及一种心轨磨耗检测方法及装置。
背景技术：
1、道岔是实现列车转向和变道的关键设备，道岔包括辙叉区域，辙叉区域处有心轨、翼轨、间隔铁等轨道部件，其中，由于心轨前有害空间的存在，列车在通过辙叉区域时会对心轨造成一定冲击，时间一长，心轨就会产生较为明显的磨耗，为保证列车通过辙叉区域时的安全性和稳定性，有必要对心轨进行定期检测以及及时维护。
2、目前，主要还是通过人工测量方式来进行心轨的磨耗检测，检测人员使用接触式的测量卡尺等工具来对心轨的垂磨值、侧磨值、肥边值等进行检测并记录。这样的检测方式效率很低，导致轨道停线维护时间较长，检测精度也受到检测人员经验水平的影响。并且，这样的检测方式中通常仅测量几个关键截面的数据，将其与对应的标准图纸数据进行比较计算得出磨耗，对于没有图纸数据的轨道位置，则无法得到相应的磨耗，因此，人工检测的覆盖率也十分有限。
3、现有技术中，虽然也存在一些自动化的心轨磨耗检测方法，例如cn115060188a所公开的方法，通过传感器获取整个心轨的点云，将其与从标准心轨三维模型表面采样得到的标准心轨点云进行配准，配准后提取出一个截面处的廓形和标准廓形，基于提取出的廓形和标准廓形计算磨耗量。其中，配准包括基于双圆心法的粗配准和基于迭代最近点算法(icp)的精配准，计算量非常大，难以在轨道现场检测中及时得到检测结果，检测结果往往有一定的延迟性。这样一来，在根据检测结果发现部分检测数据有误需要重测、或是需要补测一些数据以进一步确认问题时，就不得不另安排一次现场检测，因此这样的方法仍不能很好地解决对于辙叉区域检测效率较低、轨道停线维护时间长的问题。
技术实现思路
1、本发明是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够检测效率高且计算量小、能够在轨道检测现场及时得到心轨磨耗量的心轨磨耗检测方法，本发明采用了如下技术方案：
2、本发明提供了一种心轨磨耗检测方法，基于廓形数据和对应的里程数据计算心轨的磨耗量，其特征在于，包括以下步骤：心轨起点识别步骤：基于所述心轨的心轨起点的廓形特征，在所述廓形数据中识别出该心轨起点，并获取相应的里程数据作为起点里程；检测位置廓形获取步骤：基于所述起点里程以及预定的所述心轨起点与检测位置的间距，获取所述检测位置的廓形数据；心轨廓形提取步骤：基于预定的心轨廓形匹配模板，从所述检测位置的廓形数据中匹配提取出心轨廓形；标准心轨廓形生成步骤：基于所述间距以及预定的所述心轨的廓形与所述间距的线性关系生成所述检测位置的标准心轨廓形；以及磨耗量计算步骤：将所述心轨廓形与所述标准心轨廓形进行匹配后，计算所述心轨廓形相对于所述标准心轨廓形的磨耗量。
3、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，还包括：组合廓形提取步骤，基于预定的组合廓形匹配模板，从所述检测位置的廓形数据中匹配提取出组合廓形，所述组合廓形包含所述心轨廓形以及两侧的翼轨廓形；以及心轨降低值计算步骤，基于所述组合廓形计算所述心轨的顶面相对于其两侧的翼轨的顶面的降低值。
4、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述心轨降低值计算步骤包括以下子步骤：基于预定的翼轨廓形匹配模板分别对两侧的所述翼轨廓形进行匹配；在匹配后的每侧所述翼轨廓形中，计算出最高点的坐标；将两个所述翼轨廓形的最高点以直线连接；根据该直线相对于水平方向的倾斜角度对所述组合廓形的整体角度进行校正，以使所述直线水平；基于校正后的所述组合廓形，计算出所述心轨廓形的最高点，并计算该最高点到所述直线的竖直距离，作为所述心轨的顶面相对于两侧的所述翼轨的顶面的降低值。
5、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述组合廓形匹配模板中包含两个标准翼轨廓形，所述组合廓形提取步骤中，以所述翼轨的轨腰为基准，将两个所述翼轨廓形分别与两个所述标准翼轨廓形进行匹配，在匹配后，提取出预定范围内的廓形数据，从而得到所述组合廓形。
6、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述心轨起点识别步骤包括以下子步骤：获取所述心轨起点附近预定范围内的多帧廓形数据；计算每帧所述廓形数据中的最高点，并获取其z轴坐标，以及获取与该帧所述廓形数据对应的里程值；基于多组所述z轴坐标以及对应的所述里程值，通过最小二乘法分别拟合对应于所述心轨的平面部分和斜面部分的两条直线；计算所述两条直线的交点的坐标作为所述心轨起点的坐标，并根据该坐标得到相应的所述里程值，作为所述起点里程。
7、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述廓形数据和所述里程数据通过轨道检测设备获取，所述轨道检测设备的两侧分别设置有传感器组，所述心轨起点识别步骤中，获取所述心轨起点附近预定范围内的多帧廓形数据，包括以下子步骤：基于预定的基准轨件的起点的特征，在所述廓形数据中识别出所述基准轨件的基准轨件起点以及轨件类型，并获取相应的里程数据作为基准里程；根据所述轨件类型以及识别出所述基准轨件的廓形数据所对应的传感器组，判定所述轨道检测设备的当前行走方向；根据所述当前行走方向、所述基准里程以及预定的沿各个行走方向所述基准轨件起点与所述心轨起点之间的间距，计算出所述心轨起点的里程范围；根据所述当前行走方向以及所述里程范围，提取出对应的所述传感器组测得的所述里程范围内的多帧所述廓形数据。
8、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述廓形数据来自多个传感器，所述心轨廓形提取步骤包括以下子步骤：分别将各个所述传感器获取的所述检测位置的廓形数据按预定的转换算法转换为廓形线；分别对各个所述廓形线进行滤波以去除杂波；根据所述多个传感器的标定参数，将各个滤波后的所述廓形线进行拼接；根据预定的廓形完善算法，去除拼接后的所述廓形线中的杂边，并将拼接后的所述廓形线封闭，得到完善后的所述廓形线；基于预定的廓形匹配模板对完善后的所述廓形线进行廓形匹配，识别出两侧的所述翼轨廓形，并提取出两侧的所述翼轨廓形之间的预定区域中的廓形，从而得到所述心轨廓形。
9、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述磨耗量计算步骤中，基于匹配后的所述心轨廓形与所述标准心轨廓形，计算所述心轨的顶面的垂磨值、所述心轨的作用边的侧磨值以及所述心轨的作用边的肥边值。
10、本发明提供的心轨磨耗检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，所述垂磨值的计算方式为：分别计算所述心轨廓形和所述标准心轨廓形中的最高点并获取其z轴坐标，计算该两个z轴坐标之间的差值作为所述垂磨值；所述侧磨值的计算方式为：计算所述标准心轨廓形中的最高点并获取其坐标，基于该坐标在该最高点下方16mm处作水平的辅助线，该辅助线分别与所述心轨廓形中的作用边以及所述标准心轨廓形中的作用边相交于两点，计算这两点之间的水平间距作为所述侧磨值；所述肥边值的计算方式为：计算所述标准心轨廓形中的最高点并获取其坐标，基于该坐标在该最高点下方16mm处作水平的辅助线，该辅助线与所述标准心轨廓形中的作用边相交于一点，从该点开始到所述标准心轨廓形中顶面上靠近其作用边的点，依次计算各点与所述心轨廓形的作用边的水平间距，并将其中的最大值作为所述肥边值。
11、本发明提供了一种心轨磨耗检测装置，用于基于廓形数据和对应的里程数据计算心轨的磨耗量，其特征在于，包括：心轨起点里程获取部，用于基于所述心轨的心轨起点的廓形特征，在所述廓形数据中识别出该心轨起点，并获取相应的里程数据作为起点里程；检测位置廓形获取部，用于基于所述起点里程以及预定的所述心轨起点与检测位置之间的间距，获取所述检测位置的廓形数据；心轨廓形提取部，用于基于预定的心轨廓形匹配模板，从所述检测位置的廓形数据中匹配提取出心轨廓形；标准心轨廓形生成部，用于基于所述间距以及预定的所述心轨的廓形与所述间距的线性关系生成所述检测位置的标准心轨廓形；以及磨耗量计算部，用于将所述心轨廓形与所述标准心轨廓形进行匹配后，计算所述心轨廓形相对于所述标准心轨廓形的磨耗量。
12、发明作用与效果
13、根据本发明的心轨磨耗检测方法，包括心轨起点识别步骤、检测位置廓形获取步骤、心轨廓形提取步骤、标准心轨廓形生成步骤以及磨耗量计算步骤，能够基于心轨起点的廓形特征在多帧廓形数据中自动识别出心轨起点，并根据里程数据计算心轨起点和检测位置的间距，基于该间距以及心轨廓形与间距的线性关系生成对应的标准心轨廓形，并基于测得的心轨廓形与对应的标准心轨廓形计算得到磨耗量，因此可自动得到心轨各检测位置的磨耗量，可节省大量人力及时间，并提高测量精度的一致性。由于根据线性关系来生成标准心轨廓形，因此即使是没有标准图纸数据的位置，也可以进行有效检测。并且，由于根据里程数据来提取单帧的廓形数据进行计算，根据线性关系来生成标准心轨廓形，而无需将测得的整个廓形与整个标准廓形进行配准，因此与现有技术中的一些自动化方法相比，计算量显著更小，能够在轨道现场检测中及时得到磨耗量，进而就可在需要重测或补测数据时，在现场及时进行，无需再另外安装停线时间，可减少检测人员的负担、减少停线维护的时长和次数。
1.一种心轨磨耗检测方法，基于廓形数据和对应的里程数据计算心轨的磨耗量，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的心轨磨耗检测方法，其特征在于：
10.一种心轨磨耗检测装置，用于基于廓形数据和对应的里程数据计算心轨的磨耗量，其特征在于，包括：
