鐵路工務起撥道雷射測量儀的製作方法

2023-06-04 15:04:11

專利名稱：鐵路工務起撥道雷射測量儀的製作方法
鐵路工務起撥道雷射測量儀
技未領域
本發明涉及一種鐵路工務部門對鋼軌起撥道作業的測量儀器，具體而言是用於鐵路鋼軌 大平、找偏差和配合工務大機作業的一種儀器設備。
背景技術：
鐵路鋼軌經過長時間運行會影響平順性，直線軌道變成了由許多波浪形"曲線"組成的 軌道，曲線軌道不再圓順，會引起列車的搖晃和蛇行運動，列車通過這些鋼軌時，衝擊動力 增加，使道床變形加快，反過來又擴大了不平順，從而使列車對軌道的破壞力更大，以致形 成惡性循環。而且軌道的平順差還會使列車輪軌接觸表面受到大的衝擊動力作用，加速輪軌 的磨損和疲勞破壞，縮短輪軌和軌枕的壽命，潛伏著對行車安全的威脅，這就需要對鋼軌進 行調整即起道和撥道作業。老線路鋼軌磨損嚴重，平順性較差，需要經常維護，工作量很大， 也嚴重影響了列車的速度進一步提高。
目前鐵路工務部門對鋼軌的平順性測量還是採用較為傳統的~~^目視測量方法，對鐵道 線路幾何狀態進行維修養護存在諸多的不足；這些傳統的測量方法受環境和人為因素的影響 較大，良好大氣狀況下人眼僅能目測40ra-60m，且不能量化，在光線較暗或者是晚間基本就 無法保證正常的工作；面對提速帶來的壓力,鐵路工務部門使用全站儀測量長區段的大平， 提高軌道的平順性，也只能在白天作業、操作麻煩且安裝不方便，使用上有很大局限性。
國內近年來對鐵路軌道平順檢測有所研究，但都是測量10m和20m弦的高低和軌向的便 攜式儀器設備，不能在長軌道區段測量， 一般在直線段是10m、曲線段是20m弦，在大於200m 的軌道區段，如果利用10米弦(精度為士lmm)來推算到200m的軌道區段，誤差遠遠大於實 際要求，不能滿足現在長區段(不小於200mm)作業的要求。
我國鐵路提速和高速鐵路的建設對鐵路軌道的平順提出了更高要求，不論是在施工中， 還是在線路的曰常維護中，都急需一種能夠對鐵路軌道長區段平順性進行測量的檢測儀器。
目前，國內外還沒有利用十字雷射基準線測量長軌道區段的方法和指導起撥道作業的便 攜式測量儀器。

發明內容
本發明針對現有鐵路工務部門對鋼軌起、撥道的平順性測量技術存在的測量精度差、效 率低、勞動強度大、而其他檢測方式無法滿足鐵路工務部門施工作業和曰常線路檢測的要求， 不能適應鐵路的快速發展的問題，，提供一種能夠測量軌道長區段的(不低於200m)大平、找 平順偏差、能夠配合大機作業的鐵路工務起撥道雷射測量儀，該測量儀適用於鐵路工務部門 施工作業和日常線路檢測，能對鐵路軌道平順性進行檢測，包括起道量和撥道量，還可以測 量長區段的高低和軌向等參數，並能夠把數據傳送到計算機，可以對數據進行分析。
本發明採用以下技術解決方案
鐵路工務起撥道雷射測量儀包括雷射發射器裝置、測量裝置和兩個行走小車，雷射發射 器裝置和測量裝置分別安裝在一個行走小車上；雷射發射裝置和測量裝置上安裝有無線通信 裝置，兩者通過無線方式通信雷射發射裝置包括起道雷射器、撥道雷射器、雷射數據處理 器和顯示器，起道雷射器和撥道雷射器通過控制元件與雷射數據處理器連接，顯示器與雷射數據處理器連接，起道雷射器和撥道雷射器使用線光源，發射出的雷射組成十字絲形狀，通 過調整雷射位置來瞄準測量裝置；測量裝置包括光學鏡頭、CCD (電荷耦合器件)傳感器、測 量數據處理器、顯示器和水平傳感fgs光學鏡頭設置在CCD傳感器的前面，CCD傳感器通過 驅動和接收電路與測量數據處理器連接，顯示器和水平傳感器均與測量數據處理器連接。利 用光學鏡頭、CCD傳感器、測量數據處理器來測量起道雷射器、撥道雷射器所發射的雷射位 置廠水平傳感器用以修正測量的雷射位置，雷射發射裝置和測量裝置通過無線方式通信。
行走小車由側輪、行走輪、推桿和車架組成，車架呈丁字型，側輪和行走輪互相垂直且 配對安裝在車架兩端，一端安裝有兩對， 一端安裝有一對，推桿安裝在車架上。
在測量時將安裝了雷射發射裝置和測量裝置的行走小車放置在軌道區段的兩端，雷射發 射裝置固定不動，打開雷射發射裝置的起道雷射器和撥道雷射器發射出十字雷射光源，測量 裝置中的光學鏡頭拾取雷射信號，將當前雷射位置信號成像在CCD傳感器上，CCD傳感器將 圖像由^:信號轉換為電信號，測量裝置中的測量數據處理器發出驅動信號接收CCD傳感器轉 換後的信號，對圖像進行處理，得出當前舉光的位置，並梧該雷射位置數據以無線傳輸方式 發送到雷射發射器裝置的數據處理器並顯示在顯示器上，操作者通過顯示的數據調整雷射與 測量裝置對中。對準中心後，以中心位置作為基準線，即可進入測量狀態。推動測量裝置的 行走小車，每隔一定的距離(如lm)進行一次測量，直至完成測量工作。測量裝置可採集水 平傳感器輸出的水平數據，對測量當前雷射位置的結果進行修正，得到起道量和撥道量。可 以把數據上傳至計算機，對數據進行分析；也可以把行走小車置於起撥道機的前面,根據測 量出來的數據，指導起撥道機工作。
.本發明利用雷射作為基準線，CCD傳感器為瞄準檢測器，解決了鐵路工務部門長距離(200m 以上)鋼軌起道和撥道量的測量問題，即實現了大平、找偏差和配合大機作業，方便了鐵路 施工檢査和日常線路維護使用。可對鐵道線路平順性進行高精度檢測，為鐵路養護提供可靠 的測量依據，測量精度高，提高了作業效率，降低了工人的勞動強度。


圖1是本發明鐵路工務起撥道雷射測量儀的雷射發射裝置的結構示意圖。 圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本發明鐵路工務起撥道雷射測量儀的測量裝置的結構示意圖。 圖4是本發明中雷射發射裝置的控制原理框圖。 圖5是本發明中測量裝置的控制原理框圖。
圖6是本發明中測量裝置的CCD傳感器的驅動和接收電路原理框圖。 其中1、側輪，2、行走輪，3、緊固旋鈕，4、調節旋鈕，5、雷射數據處理器，6、提
手，7、起道雷射器，8、撥道雷射器，9、推桿，10、車架，11、把手，12、液晶顯示器，13、
鎖緊旋鈕，14、 CCD傳感器，15、光學鏡頭，16、液晶顯示器，17、測量數據處理器，18、
水平傳感器。
具體實施例方式
本發明的鐵路工務起撥道雷射測量儀包括雷射發射裝置、測量裝置和行賣小車，雷射發 射裝置和測量裝置各自分別安裝在一個行走小車上。雷射發射裝置和測量裝置上安裝有無線 通信裝置，兩者通過無線方式通信。行走小車由側輪1、行走輪2、推桿10和車架11組成(參見圖l),車架ll呈丁字型(參見圖2)，行走小車的行走輪2和鋼軌上表面接觸，側輪1和 鋼軌側面接觸，推桿10安裝在車架11上面，不使用時可以拆卸下來。車架11上面安裝有把 手12，操作者手持把手12可以使行走小車方便地上下道。
如圖1所示，雷射發射裝置通過緊固旋鈕3固定在行走小車上，雷射發射裝置包括起道 雷射器8、撥道雷射器9、雷射數據處理器5和液晶顯示器12，在雷射發射裝置上安裝有調 節旋鈕4，用以調整起道雷射器8和撥道雷射器9在上下左右方向上的位置，其上還設有提 手6。起道雷射器8和撥道雷射器9使用線光源，發射出的雷射組成了十字絲形狀。如圖4 所示，雷射數據處理器5採用微控制器MCU1，起道雷射器8和撥道雷射器9通過控制元件場 效應功率管與微控制器MCU1連接，微控制器MCU1負責通過控制元件場效應功率管.打開或關 閉起道雷射器S和撥道雷射器9，並il過串口以無線傳輸方式與測量裝置通信，並將測量裝 置傳送過來的雷射位置數據在液晶顯示器12上顯示出來，操作者通過顯示的數據調整雷射與 測量裝置對中。與雷射數據處理器5連接的還有滑鼠和電源。測量時，安裝有雷射發射裝置 的行走小車放置在作業軌道區段的一端，啟動起道雷射器8或撥道雷射器9，發射出十字基 準雷射源，旋轉雷射發射裝置的調節旋鈕4用以對中瞄準。雷射發射裝置和測量裝置上安裝 有無線通信裝置，兩者通過無線方式通信，用以使起撥道雷射器對中。
如圖3所示，測量裝置通過鎖緊旋鈕13固定在另一個行走小車上，測量裝置包括光學鏡 頭15、 CCD傳感器14、測量數據處理器17、液晶顯示器16和水平傳感器18，光學鏡頭15 設置在CCD傳感器14的前面。如圖5所示，測量數據處理器lf來用微控制器MCU2， CCD傳 感器14通過CCD驅動和接收電路與測量數據處理器17連接，水平傳感器18也與測量數據處 理器17連接。如圖6所示，CCD傳感器14的驅動和接收電路採用目前通用電路，包括時鐘 發生器、脈衝分配器、運算放大器和高速A/ D轉換器，由時鐘發生器產生高頻時鐘信號， 送往脈衝分配器，轉換為CCD傳感器14所需要的垂直驅動脈衝、水平轉換脈衝、復位脈衝及 楨和像元脈衝，CCD傳感器14輸出的圖像信號送往運算放大器，經高速A/D轉換器把模擬 信號轉換為數位訊號，送往測量數據處理器17進行數據處理。微控制器MCU2主要負責接收 CCD信號、數據採集處理和系統控制，完成了數據計算、顯示和存儲；通過鍵盤完成了操作 者對整個系統的控制。CCD傳感器14可以使用線陣CCD或面陣CCD。與測量數據處理器17連 接的還有電源。
測量時雷射發射裝置的起道雷射器8和撥道雷射器9發射出十字雷射光源，光學鏡頭15 拾取雷射信號，將當前雷射位置信號成像在CCD傳感器14上，CCD傳感器14將圖像由光信 號轉換為電信號，測量裝置中的測量數據處理器17發出驅動信號接收CCD傳感器14轉換後 的信號，對圖像進行處理，得出當前雷射的位置，並釆集水平傳感器18輸出的水平數據，對 測量當前雷射位置的結果進行修正，得到起道量和撥道量。
權利要求
1.一種鐵路工務起撥道雷射測量儀，其特徵是包括雷射發射器裝置、測量裝置和兩個行走小車，雷射發射器裝置和測量裝置分別安裝在一個行走小車上；雷射發射裝置和測量裝置上安裝有無線通信裝置，兩者通過無線方式通信；雷射發射裝置包括起道雷射器、撥道雷射器、雷射數據處理器和顯示器，起道雷射器和撥道雷射器通過控制元件與雷射數據處理器連接，顯示器與雷射數據處理器連接，起道雷射器和撥道雷射器使用線光源，發射出的雷射組成十字絲形狀，通過調整雷射位置來瞄準測量裝置；測量裝置包括光學鏡頭、CCD傳感器、測量數據處理器、顯示器和水平傳感器，光學鏡頭設置在CCD傳感器的前面，CCD傳感器通過驅動和接收電路與測量數據處理器連接，顯示器和水平傳感器均與測量數據處理器連接。
2. 根據權利要求1所述的鐵路工務起撥道雷射測量儀，其特徵是行走小車由側輪、行走輪、 推桿和車架組成，車架呈丁字型，側輪和行走輪互相垂直且配對安裝在車架兩端， 一端安裝 有兩對， 一端安裝有一對，推桿安裝在車架上。
全文摘要
本發明公開了一種鐵路工務起撥道雷射測量儀，包括雷射發射器裝置、測量裝置和兩個行走小車，雷射發射器裝置和測量裝置分別安裝在一個行走小車上；雷射發射裝置和測量裝置上安裝有無線通信裝置；雷射發射裝置包括起道雷射器、撥道雷射器、雷射數據處理器和顯示器；測量裝置包括光學鏡頭、CCD傳感器、測量數據處理器、顯示器和水平傳感器。本發明利用雷射作為基準線，CCD傳感器為瞄準檢測器，解決了鐵路工務部門長距離(200m以上)鋼軌起道和撥道量的測量問題，可對鐵道線路平順性進行高精度檢測，為鐵路養護提供可靠的測量依據，測量精度高，提高了作業效率，降低了工人的勞動強度。
文檔編號G01B11/26GK101231157SQ20081001458
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月20日 優先權日2008年2月20日
發明者孟群濤, 李朝正, 宇 楊, 林憲旗, 王道睿, 強 陳 申請人:濟南藍動雷射技術有限公司