激光测量系统、波磨测量车、运营列车

摘要

本发明涉及视觉测量以及图像检测技术领域，提供一种激光测量系统、波磨测量车、营运列车，激光测量系统包括测量平台，位于钢轨的上方，固定在车体上，使得测量平台随着车体沿钢轨的长度方向运动，测量平台上设有一代表点；多个激光器，固定在测量平台上，沿着钢轨的长度方向依次排列，多个激光器向钢轨发射多条相互平行的线激光，线激光与钢轨的长度方向垂直；相机，用于拍摄钢轨上的多条线激光；连接结构，固定连接相机与测量平台；控制装置，与相机连接，用于获取相机拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据。本方案能够防止测点偏移，提高波磨测量精确程度，实现采样降频，使高速波磨采样成为可能。

权利要求

1.一种激光测量系统，其特征在于，包括：

测量平台，位于钢轨的上方，固定在车体上，使得测量平台随着车体沿钢轨的长度方向运动，测量平台上设有一代表点；

多个激光器，固定在测量平台上，沿着钢轨的长度方向依次排列，多个激光器向钢轨发射多条相互平行的线激光，线激光与钢轨的长度方向垂直；

相机，用于拍摄钢轨上的多条线激光；

连接结构，固定连接相机与测量平台；

控制装置，与相机连接，用于获取相机拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据；

所述获取相机拍摄的图像并计算出波磨数据包括：获取多张钢轨图像，每张钢轨图像拍摄到连续的多条线激光，相邻两张钢轨图像的钢轨有重叠区域，根据重叠区域的线激光计算出测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，根据测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离，将多张钢轨图像计算得到的相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离拼接得到波磨数据；

所述根据重叠区域的线激光计算出测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离包括：根据重叠区域的线激光计算出测量平台上的多个激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，基于相同钢轨点位的钢轨上表面至钢轨基准面的距离相等的原理、根据多个激光器到钢轨上表面的距离及激光器到代表点的距离列出相同钢轨点位的多个算式，根据多个算式计算出相邻两张钢轨图像的测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离；

相同钢轨点位的算式如下：

其中，h1表示前一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，h2表示后一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，θ2表示后一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，ln表示前一张钢轨图像激光器到代表点的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器到代表点的距离， 表示前一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离， 表示后一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，n、m为大于0的自然数；

根据测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离采用如下公式：或

其中， 表示前一张图像钢轨上表面到钢轨基准面的距离；h1表示前一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，ln表示前一张钢轨图像激光器到代表点的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台的倾斜角度， 表示前一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，n为大于0的自然数；

其中， 表示后一张图像钢轨上表面到钢轨基准面的距离；h2表示后一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器到代表点O的距离，θ2表示后一张钢轨图像测量平台的倾斜角度， 表示后一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，m为大于0的自然数。

2.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，多个激光器等间隔设置，每两个激光器的最大间距为5毫米；

激光器的数量为40‑60个。

3.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述代表点位于测量平台的下表面的中点。

4.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述相机位于测量平台沿着钢轨的长度方向的前方或后方；所述相机设置在多个激光器的连线上。

5.一种波磨测量车，其特征在于，包括权利要求1‑4中任一项所述的激光测量系统及测量车体。

6.一种运营列车，其特征在于，包括权利要求1‑4中任一项所述的激光测量系统及列车车体。

7.根据权利要求6所述的运营列车，所述列车车体的速度为20‑80km/h。

说明书

激光测量系统、波磨测量车、运营列车

技术领域

[0001] 本发明涉及视觉测量以及图像检测技术领域，特别是涉及一种激光测量系统、波磨测量车、营运列车。

背景技术

[0002] 钢轨波磨是轨道损伤的一种主要类型，如图1所示，它是钢轨沿纵向表面出现的周期性的类似波浪形状的不平顺现象，有波长和峰谷两种属性。由于波磨轨面不平顺，在列车运行的过程中，轨轮黏着不良，增大了列车的运行阻力，增加了动力损耗，在波磨严重地段，列车通过波峰时，列车冲击力增大，二通过波谷时受力减小，列车的瞬间减载容易引起脱轨。因此，波磨的检测及修复至关重要。

[0003] 现有的车载波磨检测系统多采用点激光测距仪构成测量弦对，用弦测法进行波磨测量。弦测法测量波磨的过程中，由于不知道测量平台、钢轨的绝对高度和波磨的波长，通过传递函数，会导致最终得到了不准确的磨耗值，这项技术存在原理上的先天缺陷。

[0004] 如果将该技术运用于运行列车上，由于设备只能安装于车厢上，在车辆运行过程中，由于车厢和车架之间缓冲系统的存在，波磨测量设备将会随车厢发生较大晃动，激光测点发生偏移，进而导致测量基准偏移，测量精度难以保证。

[0005] 并且，运行列车速度较快，为了满足BS EN 13231‑3：2012标准限定的波磨检出标准，对线激光传感器的检测采样率要求极高，造成了巨大的成本升级，不利于工程化的实现。

[0006] 另一方面，弦测法还存在测量幅值增益问题，目前主要通过对测量弦对的结构进行设计，以消除弦测量幅值增益为0的点，并且使用逆滤波对整个幅值增益系数进行修正，来还原钢轨表面波形，这种逆滤波方案得到的测量波形是一种以弦测值作为输入变量，以钢轨表面波形作为输出变量的间接测量系统，该测量系统受输入数据的完整性影响较大，如测量数据中不能包含完整的波形区域，则还原出来的钢轨表面波形会存在较大的偏差。

[0007] 因此，亟需开发一种激光测量系统、波磨测量车、营运列车，防止测点偏移，提高波磨测量精确程度，实现采样降频，使高速波磨采样成为可能。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种激光测量系统、波磨测量车、营运列车，解决测点偏移、波磨测量精度不高、采样频率过高无法实现高速波磨采样的技术问题。

[0009] 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种激光测量系统，包括：

[0010] 测量平台，位于钢轨的上方，固定在车体上，使得测量平台随着车体沿钢轨的长度方向运动，测量平台上设有一代表点；

[0011] 多个激光器，固定在测量平台上，沿着钢轨的长度方向依次排列，多个激光器向钢轨发射多条相互平行的线激光，线激光与钢轨的长度方向垂直；

[0012] 相机，用于拍摄钢轨上的多条线激光；

[0013] 连接结构，固定连接相机与测量平台；

[0014] 控制装置，与相机连接，用于获取相机拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据；

[0015] 所述获取相机拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据包括：获取多张钢轨图像，每张钢轨图像拍摄到连续的多条线激光，相邻两张钢轨图像的钢轨有重叠区域，根据重叠区域的线激光计算出测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，根据测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离，将多张钢轨图像计算得到的相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离拼接得到波磨数据。

[0016] 作为本发明一示例实施方式，多个激光器等间隔设置，每两个激光器的最大间距为5毫米；

[0017] 激光器的数量为40‑60个。

[0018] 作为本发明一示例实施方式，所述代表点位于测量平台的下表面的中点。

[0019] 作为本发明一示例实施方式，所述相机位于测量平台沿着钢轨的长度方向的前方或后方。

[0020] 作为本发明一示例实施方式，所述相机设置在多个激光器的连线上。

[0021] 作为本发明一示例实施方式，所述根据重叠区域的线激光计算出测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离包括：

[0022] 根据重叠区域的线激光计算出测量平台上的多个激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，基于相同钢轨点位的钢轨上表面至钢轨基准面的距离相等的原理、根据多个激光器到钢轨上表面的距离及激光器到代表点的距离列出相同钢轨点位的多个算式，根据多个算式计算出相邻两张钢轨图像的测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离。

[0023] 作为本发明一示例实施方式，相同钢轨点位的算式如下：

[0024]

[0025] 其中，其h1表示前一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，h2表示后一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，θ2表示后一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，ln表示前一张钢轨图像激光器到代表点的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器到代表点的距离， 表示前一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离， 表示后一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，n、m为大于0的自然数。

[0026] 作为本发明一示例实施方式，根据测量平台的倾斜角度和测量平台的代表点到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离采用如下公式：

[0027] 或

[0028] 其中， 表示前一张图像钢轨上表面到钢轨基准面的距离；h1表示前一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，ln表示前一张钢轨图像激光器到代表点的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台的倾斜角度， 表示前一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，n为大于0的自然数；

[0029] 其中， 表示后一张图像钢轨上表面到钢轨基准面的距离；h2表示后一张钢轨图像测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器到代表点的距离，θ2表示后一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度， 表示后一张钢轨图像激光器到相同钢轨点位的钢轨上表面的距离，m为大于0的自然数。

[0030] 作为本发明的第二个方面，提供一种波磨测量车，包括所述的激光测量系统及测量车体。

[0031] 作为本发明一示例实施方式，所述测量车体为手推车或电动测量车。

[0032] 作为本发明的第三个方面，提供一种营运列车，包括所述的激光测量系统及列车车体。

[0033] 作为本发明一示例实施方式，所述列车车体的速度为20‑80km/h。

[0034] 作为本发明一示例实施方式，所述列车车体为火车。

[0035] 本发明的有益效果是：

[0036] 本方案每一张钢轨图像采集n列线激光的波磨测量数据，通过相邻两张钢轨图像的重叠区域，计算出测量平台的倾斜角度和代表点到钢轨基准面的距离，进而计算出波磨数据，大幅降低高速作业中对相机设备采样频率的需求，能够覆盖测量钢轨以及钢轨偏移区域，避免车体晃动带来的视场偏差，测量方法通过直接测量拼接得到，测量过程不存在弦测法中使用的传递函数，测量精确度高。

附图说明

[0037] 图1示意性示出了钢轨波磨的示意图。

[0038] 图2示意性示出了激光测量系统的结构图。

[0039] 图3示意性示出了相机拍摄的钢轨图像的示意图。

[0040] 图4示意性示出了线激光和钢轨基准面的关系图。

[0041] 图5示意性示出了测量平台和钢轨基准面的关系图。

[0042] 图6示意性示出了相机坐标系的示意图。

[0043] 图7示意性示出了世界坐标系的示意图。

[0044] 图8示意性示出了放大后的交点到激光器的关系图。

[0045] 其中，1—测量平台，2—激光器，21—线激光，3—连接结构，4—相机，5—控制装置，6—钢轨，O—代表点，h1—前一张钢轨图像的测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，h2—后一张钢轨图像的测量平台的代表点到钢轨基准面的距离，x1、x2、...、xn—钢轨轨道中线上与线激光相交的点，y1、y2、...、yn—钢轨上表面至钢轨基准面的距离，d1、d2、...、dn—激光器到钢轨轨道中线上的点的距离，θ1—前一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，θ2—后一张钢轨图像测量平台的倾斜角度，p1—代表点O在钢轨轨道上的一投影，p2—代表点O在钢轨轨道上的下一投影，ln—激光器与代表点的距离。

具体实施方式

[0046] 以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0047] 作为本发明的第一个实施方式，提供一种激光测量系统，如图2所示，包括：测量平台1、多个激光器2、相机4、连接结构3和控制装置5。

[0048] 测量平台1位于钢轨6的上方，固定在车体上，使得测量平台1随着车体沿钢轨6的长度方向(车体的运行方向)运动。测量平台1可以如图2所示为长方体结构，也可以是其他结构，其长度符合车体界限需求即可。如图4和图5所示，测量平台1上设有一代表点O，优选地，代表点O位于测量平台1的下表面的中点。

[0049] 多个激光器2固定在测量平台1上，具体为固定在测量平台1的下表面，使得激光器2的激光能够发射到钢轨6上。多个激光器2沿着钢轨6的长度方向依次排列，如图2和图3所示，当测量平台1水平设置时，多个激光器2竖直地向钢轨6发射多条相互平行的线激光21，图2中竖直的虚线表示激光器2竖直地向钢轨6发射线激光，如图3所示，发射在钢轨6上的线激光21与钢轨6的长度方向垂直，多条线激光21相互平行。进行测量时，如果测量平台1倾斜，则激光器2也倾斜相应角度，激光器2发射角度倾斜相应角度，但是发射到钢轨6上的线激光21仍相互平行且仍与钢轨6的长度方向垂直。多个激光器2等间隔设置，每两个激光器2的最大间距为5毫米。激光器2的数量优选为40‑60个，使得相机4拍摄的钢轨6存在重叠区域。激光器2的数量多，可以使得相机4拍摄的频率降低，降低采样率可以减少成本。

[0050] 相机4用于拍摄钢轨6上的多条线激光21，如图3所示，图3为相机4拍摄的钢轨6上的线激光21的图像。优选地，相机4位于测量平台1沿着钢轨6的长度方向(车体的运行方向)的前方或后方，使得相机4能够尽可能地拍摄足够多数量的线激光21。优选地，相机4拍摄范围包括所有线激光21。

[0051] 连接结构3固定连接相机4与测量平台1，使得相机4与测量平台1的相对位置得到固定。在测量前，校准相机4和各激光器2的相对位置，有利于测量的过程中得到精确的计算数值。在测量前，还要标定相机4与各激光器2，标定方法为：每次打开一个激光器2，标定打开的激光器2与相机的三角成像关系，得到k组三角成像关系，k表示激光器的数量。

[0052] 控制装置5与相机4通讯地连接，用于获取相机4拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据。

[0053] 获取相机4拍摄的钢轨图像并计算出波磨数据包括：获取多张钢轨图像，每张钢轨图像拍摄到连续的多条线激光21，相邻两张钢轨图像的钢轨6有重叠区域，根据重叠区域的线激光21计算出测量平台1的倾斜角度和测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离，根据测量平台1的倾斜角度和测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨6上表面到钢轨基准面的距离，将多张钢轨图像计算得到的相同钢轨点位的钢轨上表面到钢轨基准面的距离拼接得到波磨数据。

[0054] 多张钢轨图像为相机4连续拍摄的钢轨图像，相机4可基于车辆(车体)运行速度动态调整拍摄帧率，拍摄时间间隔为0.006‑0.03秒(33‑150fps)，确保连续2次拍摄的钢轨图像存在重叠区域，重叠区域存在多个相同钢轨点位，经过计算，相同钢轨点位在两张钢轨图像中均有线激光21照射。求解的未知数为4个，相同钢轨点位的数量为4个以上。FPS是图像领域中的定义，是指画面每秒传输帧数，通俗来讲就是指动画或视频的画面数。FPS是测量用于保存、显示动态视频的信息数量。每秒钟帧数越多，所显示的动作就会越流畅。fps中的f就是英文单词Frame(画面、帧)，p就是Per(每)，s就是Second(秒)。用中文表达就是多少帧每秒，或每秒多少帧。

[0055] 钢轨基准面为一与水平面平行的平面。高度设置在钢轨上表面至钢轨底面之间。

[0056] 根据重叠区域的线激光21计算出测量平台1的倾斜角度和测量平台1的代表点到钢轨基准面的距离包括：

[0057] 根据重叠区域的线激光21计算出测量平台1上的多个激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面的距离，基于相同钢轨点位的钢轨6上表面至钢轨基准面的距离相等的原理、根据多个激光器2到钢轨6上表面的距离及激光器2到代表点O的距离列出相同钢轨点位的多个算式，根据多个算式计算出相邻两张钢轨图像的测量平台1的倾斜角度和测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离。

[0058] 如图4和图5所示，为了更加清楚地显示计算过程，图4和图5夸大了波磨的幅度。图4和图5最上方倾斜的横线代表测量平台1，测量平台1上的激光器2向钢轨6发射多条线激光
21。

[0059] 在激光测量系统运动到位置p1时，拍摄一张钢轨图像。d1、d2、...、dn表示激光器2到钢轨6轨道中线上与线激光21相交的点的距离，也表示激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面的距离，激光器2到钢轨6轨道中线上与线激光21相交的点的距离通过相机4计算得到，为观测值。激光器2到钢轨6中线上与线激光21相交的点的距离通过激光三角测量(相机4)计算，实际上是测量距离的过程。因此，激光器2到钢轨6中线上与线激光21相交的点的距离的计算方法不限于用激光三角测量的方式，比如用其它距离传感器同样可以实现这个功能，例如使用电涡流传感器测量距离。

[0060] 通过激光三角测量包括：

[0061] 根据钢轨图像通过三角测量获得交点在相机坐标系下的测量坐标；如图6所示，相机坐标系包括相互垂直的x轴、y轴、z轴，相机4与一条激光可构成个激光三角测量系统，相机4在相机坐标系中位于原点，根据三角测量的方法可得到交点的在相机坐标系下的测量坐标；

[0062] 根据世界坐标系与相机坐标系的旋转关系，得到测量坐标在世界坐标系的位置，进而得到交点与对应激光器的距离；相机4在世界坐标系中位于原点；相机4与测量平台1通过连接结构3固定连接，其之间的位置关系固定，世界坐标系与相机坐标系的旋转关系已标定，如图7所示，世界坐标系包括相互垂直的X轴、Y轴、Z轴，相机4和多个激光器2均在该X轴上；交点的测量坐标与对应激光器2的距离，即d1、d2、...、dn表示激光器2到(线激光21与钢轨6轨道中线的)交点的距离。如图8所示，图8是放大后的交点到激光器2的关系图，由图8可以看到，由于激光器2固定在测量平台1上，当测量平台1倾斜时，激光器2倾斜相同角度，沿着dn方向向钢轨6发射激光线，激光器2、相机4均在X轴上，交点与对应激光器2的距离也就是交点与X轴的距离。

[0063] 所述采用距离传感器测量的方法包括：在激光器2附近设置电涡流传感器测量到钢轨6中线上与线激光21相交的交点的距离。

[0064] 钢轨6轨道中线为沿着钢轨6长度方向延伸的中线。x1、x2、...、xn表示钢轨6轨道中线上与线激光21相交的点即各相同钢轨点位，d1、d2、...、dn即为x1、x2、...、xn到对应激光器2的距离。y1、y2、...、yn表示相同钢轨点位钢轨6上表面至钢轨基准面的距离。n表示激光器2的数量，但是计算时只计算前后两张钢轨图像重叠区域的dn值，为了加以区分，前一张钢轨图像的dn值用 表示，后一张钢轨图像的dn值用 表示。h1表示前一张钢轨图像的测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离。p1为代表点O在钢轨轨道上的投影，表示测量平台1在轨道行进方向的位置。由图4的代表点O所在的平面与钢轨基准面平行可以看出测量平台1的倾斜角度为θ1，θ1表示前一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度。

[0065] 可得到各激光器2与钢轨基准面的距离公式为：

[0066]

[0067] 其中， 表示激光器2与钢轨基准面的距离，ln表示激光器与代表点O的距离，h1表示代表点O与钢轨基准面的距离，θ1表示测量平台1的倾斜角度，n为自然数。

[0068] 同时，根据图8的关系，激光器2与钢轨基准面的距离还得到如下公式：

[0069]

[0070] 根据公式换算，得到激光器2到交点的距离公式如下：

[0071]

[0072] 因为 远远大于 因此分别取cosθ1的泰勒一阶展开，即

[0073] cosθ1＝1；

[0074] 因此，根据公式换算，得到激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面(钢轨中线上与线激光21相交的点)的距离公式如下：

[0075]

[0076] 其中， 表示激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面(钢轨6中线上与线激光21相交的点)的距离， 表示激光器2与钢轨基准面的距离， 表示相同钢轨点位钢轨6上表面至钢轨基准面的距离，n为自然数。

[0077] p2为代表点O在钢轨轨道上的下一位置的投影，表示测量平台1在轨道行进方向的位置。

[0078] 同理，在激光测量系统运动到下一位置p2时，拍摄一张钢轨图像(即为后一张钢轨图像)，前一张钢轨图像和后一张钢轨图像部分区域重叠，得到激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面(钢轨6中线上与线激光21相交的点)的距离公式如下：

[0079]

[0080] 其中， 表示激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面(钢轨6中线上与线激光21相交的点)的距离， 表示激光器2与钢轨基准面的距离， 表示相同钢轨点位钢轨6上表面至钢轨基准面的距离，m为自然数。h2表示后一张钢轨图像的测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离；θ2表示后一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度。

[0081] 根据列车运动状态及采集的里程数据，可找到激光测量系统在运动到p1和p2位置时重叠区域。重叠区域上有多个相同钢轨点位，每个点位的钢轨6上表面至钢轨基准面的距离相等，得到如下公式：

[0082]

[0083] 其中， 表示相同钢轨点位钢轨6上表面至钢轨基准面的距离， 表示相同钢轨点位钢轨6上表面至钢轨基准面的距离， 与 对应相同钢轨点位。

[0084] 代入上述的方程组，得到相同钢轨点位的算式如下：

[0085]

[0086] 其中，其h1表示前一张钢轨图像测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离，h2表示后一张钢轨图像测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度，θ2表示后一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度，ln表示前一张钢轨图像激光器2到代表点O的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器2到代表点O的距离， 表示前一张钢轨图像激光器2到相同钢轨点位钢轨6上表面的距离， 表示后一张钢轨图像激光器2到相同钢轨点位钢轨6上表面的距离，n、m为大于0的自然数。前一张钢轨图像的n点与后一张钢轨图像的m点为相同钢轨点位。

[0087] 根据多个相同钢轨点位，联立多个方程，计算出未知量h1、h2、θ1、θ2(测量平
台1的倾斜角度和测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离)。

[0088] 根据测量平台1的倾斜角度和测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离得到相同钢轨点位的钢轨6上表面到钢轨基准面的距离。

[0089] 可采用前一张钢轨图像进行计算，也可以采用钢轨后一张图像进行计算。

[0090] 采用前一张钢轨图像进行计算的公式如下：

[0091]

[0092] 其中， 表示前一张图像相同钢轨点位钢轨6上表面到钢轨基准面的距离；h1表示前一张钢轨图像测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离，ln表示前一张钢轨图像激光器2到代表点O的距离，θ1表示前一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度， 表示前一张钢轨图像激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面的距离，n为大于0的自然数。

[0093] 采用前一张钢轨图像进行计算的公式如下：

[0094]

[0095] 其中， 表示后一张图像相同钢轨点位钢轨6上表面到钢轨基准面的距离；h2表示后一张钢轨图像测量平台1的代表点O到钢轨基准面的距离，lm表示后一张钢轨图像激光器2到代表点O的距离，θ2表示后一张钢轨图像测量平台1的倾斜角度， 表示后一张钢轨图像激光器2到相同钢轨点位的钢轨6上表面的距离，m为大于0的自然数。

[0096] 求出多个相同钢轨点位的钢轨6上表面到钢轨基准面的距离，完成前后帧数据拼接，得到波磨实测值。

[0097] 本方案的方法直接脱离弦测法，一次采集多条线激光的波磨测量数据，大幅降低高速作业中对设备(相机4)采样频率的需求，完成既有高速运行列车车载波磨采样工作。通过多组线激光器加相机的方式进行波磨采集，降低高速波磨系统整体成本。采用二维线激光测量，结合镜头选型，能够覆盖测量钢轨以及钢轨偏移区域，避免车体晃动带来的视场偏差的现象发生。并且基于实际安装结构位置，可以任意组合激光器阵列的长度，以符合车辆限界需求。通过直接测量一定长度内多个波磨测点，并将相邻两帧数据进行拼接融合得到最终波磨数据，不存在采用弦测法的传递函数导致的误差。

[0098] 作为本发明的第二个实施方式，提供一种波磨测量车，包括第一个实施方式的激光测量系统及测量车体。测量车体为手推车或电动测量车。

[0099] 作为本发明的第三个实施方式，提供一种运营列车，包括第一个实施方式的激光测量系统及列车车体。列车车体的速度为20‑80km/h，列车车体优选火车。

[0100] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。