用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀的製作方法
2023-04-29 00:52:11
專利名稱：用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於鐵路軌道的安裝質量檢測及日常線路維護檢測技術領域，具體涉及一種用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀。
背景技術：
鐵路高速化是當今世界鐵路運輸發展的必然趨勢，要確保高速鐵路的運行安全和質量，需要建立更加嚴密的作業標準和養護維修模式，並配備高精度測量控制網和精密檢測裝備。依據TB/T1347-2011《軌道檢查儀》一報批稿性能指標及科技基〔2008〕86號《客運專線軌道幾何狀態測量儀暫行技術條件》給出的性能指標，高精度檢測儀需滿足的要求包括(1)軌道軌距的示值誤差絕對值要在0. 3mm以內；(2)軌道水平的示值誤差絕對值要在0. 3mm以內；(3)線路橫向偏差的示值誤差絕對值要在3. Omm以內；(4)線路垂向偏差的示值誤差絕對值要在2. 5mm以內。而目前傳統的相對測量方式已經不能滿足高速鐵路和既有提速線路的現場檢測要求。現在技術中軌道約束測量普遍採用全站儀配合軌道檢查小車進行線路坐標及軌距、水平測量，檢測精度可以達到檢測要求，但精確度還有待提高，而且其作業模式都是依靠全站儀自動跟蹤軌道檢查小車稜鏡，靜態或動態測量以確定線路坐標，其主要缺點在於一次設站測量距離受全站儀有效測量距離(10-70m)限制。作業效率在80-200m/h，與現場實際應用需求存在較大差距。
發明內容
本發明為解決上述技術問題提供了一種用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀，以消除軌道測量受全站儀有效測量距離限制的影響，並提高作業效率，提高檢測精度，提供全面軌道參數，滿足現場實際應用的需求。本發明基於上述需要解決的技術問題，提出的技術方案是一種用於軌道參數約束測量的檢測方法，所述軌道參數包括中心線橫向偏差、中心線垂向偏差、軌道軌距、軌道水平；其特徵在於所述用於軌道參數約束測量的檢測方法是採用靜態、動態相結合的模式約束測量被測量段軌道，獲得被測量段軌道的軌道參數，包括如下步驟
步驟一軌道檢查小車放在校準平臺，對軌道檢查小車上的捷聯慣性傳感器、位移傳感器、傾角傳感器校準清零，以(^=1435!!!!!!為軌道軌距初始值；並測量出縱梁兩端下部兩個縱梁輪組裝置的測量輪之間的距離a ；將校準之後的軌道檢查小車安裝在被測量段軌道的起始位置；
步驟二 依據大地坐標系，以正北方向為X軸正方向，正東方向為Y軸正方向，以大地水準面為基準面垂直向上為高程Z正方向；在鐵路沿線設置的控制網CPIII或既有鐵路線建立的固定參考點設站；採用靜態交會測量模式，全站儀照準鐵路沿線設置的控制網CP III或既有鐵路線建立的固定參考點，測量出設站點絕對三維坐標；並且在設站點，全站儀自動照準小車稜鏡精確測量出軌道檢查小車起、終點絕對三維坐標X/Yi/ZpA/%/%，全站儀無線通訊元件將測得的數據輸送到控制和數據處理系統；軌道檢查小車起、終點絕對三維坐標即為被測量段軌道起、終點絕對三維坐標；
步驟三控制軌道檢查小車在鋼軌上勻速運行，每經過相等距離，編碼器發出脈衝信號觸發捷聯慣性傳感器、位移傳感器、傾角傳感器採集數據；採集到的數據包括被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標、橫梁端的軌道軌距變化值d2、軌道水平值h ；小車無線通信元件將所採集的數據實時輸送到控制和數據處理系統；
捷聯慣性傳感器設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器；軌道檢查小車在鋼軌上勻速運行，隨著軌道的變化，捷聯慣性傳感器設置的陀螺儀的角運動隨之變化，與陀螺儀配合的加速度傳感器記錄這些變化，並轉換為數據即被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標；
步驟四數據處理
A、將被測量段軌道所有被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標經計算機擬合得出被測量段軌道曲線；將得出的被測量段軌道曲線與被測量段軌道起、終點絕對三維坐標&/%/%、X2/Y2/Z2結合，得出被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1ZV1ZX ；依據被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1AvX，被測量段軌道任一被測鋼軌位置中心線橫向偏差和中心線垂向偏差分別由下面兩式計算得到
中心線橫向偏差(y「y0) *cosa-( X1- x0)*sina ；
中心線垂向偏差Z1- Z0 ；
式中，X1AvX被測鋼軌位置實測絕對三維坐標，vVcA。為被測鋼軌位置理論絕對三維坐標，α為被測鋼軌位置的方位角，它是指被測鋼軌位置相對於大地坐標系北偏東的角度；
B、縱梁兩端下部兩個縱梁輪組裝置的測量輪之間鋼軌內側面弦高對應縱梁端的軌道軌距變化值，將縱梁兩端下部兩個縱梁輪組裝置的測量輪之間的距離a結合縱梁兩端下部兩個縱梁輪組裝置的測量輪之間的軌道曲線及被測鋼軌位置絕對三維坐標X1ZV1A1通過計算機擬合計算得出被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1 ；
C、將被測量段軌道任一被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1、橫梁端的軌道軌距變化值d2、與軌道軌距初始值Cltl代數相加得被測鋼軌位置的軌道軌距值d。步驟三中，橫梁端的軌道軌距變化值d2的來源為橫梁輪組裝置的測量輪在軌距彈簧作用下緊貼一鋼軌內側，橫梁輪組裝置隨軌道的變化在滑動導軌上移動的位移對應橫梁端軌道軌距的變化；軌道檢查小車勻速運行中，軌道水平值h為兩鋼軌高度的相對變化，由設置在橫梁中部的傾角傳感器直接測出。一種實現用於軌道參數約束測量的方法的軌道檢查儀，其特徵在於包括軌道檢查小車、全站儀無線通訊元件、控制和數據處理系統及全站儀；所述全站儀通過全站儀無線通訊元件與控制和數據處理系統相連接；所述軌道檢查小車包括電氣箱、推行架、橫梁、輔助定位裝置、縱梁、編碼器；所述小車稜鏡安裝在縱梁上，且位於輔助定位裝置的上方；所述橫梁的一端與縱梁的中部通過快速拆裝定位裝置固定連接；
所述電氣箱安裝在快速拆裝定位裝置上；所述電氣箱內設置有電池、電路板、捷聯慣性傳感器、小車無線通訊元件；所述電池安裝在電氣箱內部右側；所述捷聯慣性傳感器安裝在電池的旁邊，捷聯慣性傳感器的下端固定在電氣箱的底部；所述電氣箱設置有至少四塊電路板，安裝在電氣箱內部左側且所有電路板縱向平行排列；所述小車無線通訊元件安裝在電氣箱內，一端伸出電氣箱外側；所述捷聯慣性傳感器內設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器；
所述橫梁內部設置有傾角傳感器、位移傳感器、滑動導軌及橫梁輪組裝置；所述縱梁設置有至少兩個縱梁輪組裝置；所述縱梁的中間外側設置有輔助定位裝置；所述輔助定位裝置設置有操作手柄、復位按鈕、鉸鏈組件、鉸鏈彈簧；所述鉸鏈彈簧套在輔助定位裝置的中部的柱子上，鉸鏈彈簧的一端通過鉸鏈組件與操作手柄連接；所述操作手柄設置在輔助定位裝置的上部；所述復位按鈕設置在輔助定位裝置的左部；所述輔助定位輪設置在輔助定位裝置的下端；所述編碼器與任一縱梁輪組裝置相連接；所述推行架安裝在橫梁上；所述控制和數據處理系統安裝在推行架上。所述電氣箱設置有四塊電路板安裝在電氣箱內部左側且四塊電路板縱向平行排列。所述滑動導軌安裝在橫梁的內部右側，且橫梁輪組裝置安裝在滑動導軌上。所述位移傳感器安裝在橫梁內部，位於滑動導軌的左側，位移傳感器通過軌距彈簧與橫梁輪組裝置相連接。所述傾角傳感器安裝在橫梁的內部中間位置。所述縱梁輪組裝置包括測量輪、走行輪和輪子支架；所述輪子支架固定在縱梁一端下部；所述測量論固定在輪子支架的下端；所述走行輪固定在輪子支架的中部；所述走行輪與編碼器相連接。所述縱梁兩端下部各安裝一縱梁輪組裝置。所述橫梁設置有至少一個橫梁輪組裝置。本發明用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀，其有益效果在於
1、由於被測量段軌道除起、終點外其餘無需全站儀跟蹤測量，即不受全站儀有效測量距離的限制，從而達到長距離連續、動態測量軌道相對三維坐標的目的，並大大提高作業效率，可達 800-1000m/h ；
2、該檢測方法及軌道檢查儀採用將被測量段軌道起、終點的絕對三維坐標及被測量段軌道所有被測鋼軌位置相對於被測量軌道起、終點坐標的相對三維角坐標通過控制和數據處理系統程序擬合出被測量段軌道所有被測鋼軌位置絕對三維坐標的檢測方法，提高了檢測精度，進而提高了中心線橫向偏差及中心線垂向偏差的測試精度；
3、採用本發明提供的軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀對軌道進行檢測時，獲得軌道參數的裝置性能穩定，測量重複性好；
4、採用本發明提供的軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀不僅可以給出軌道精確的絕對三維坐標，進而給出中心線橫向偏差及中心線垂向偏差，還可以給出有關軌距、水平等重要參數，為線路的養護維修提供依據。
圖1為用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀的主視圖。圖2為軌道檢查小車的主視圖。
圖3為軌道檢查小車的俯視圖。圖4為電氣箱內部剖示圖。圖5為圖2中B部分局部放大示意圖。圖6為輔助定位裝置的結構示意圖。圖7為縱梁輪組裝置和編碼器示意圖。圖8為本發明用於軌道參數約束測量的檢測方法的流程圖。其中，1、軌道檢查小車；2、全站儀無線通訊元件；3、控制和數據處理系統；4、全站儀；101、小車稜鏡；102、電氣箱；103、推行架；104、橫梁；105、橫梁輪組裝置；106、位移傳感器；107、傾角傳感器；108、輔助定位裝置；109、縱梁；110、快速拆裝定位裝置；111、編碼器；112、滑動導軌；113、軌距彈簧；114、縱梁輪組裝置；1021、電池；1022、電路板；1023、捷聯慣性傳感器；1024、小車無線通訊元件；1081、操作手柄；1082、復位按鈕；1083、鉸鏈組件；1084、鉸鏈彈簧；1085、輔助定位輪；1141、測量輪；1142、走行輪；1143、輪子支架。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。但它不是對本發明的進一步限制。如圖1、圖2、圖3所示，該用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，包括軌道檢查小車1、全站儀無線通訊元件2、控制和數據處理系統3及全站儀4 ；全站儀4通過全站儀無線通訊元件2與控制和數據處理系統3相連接；軌道檢查小車1包括小車稜鏡101、電氣箱102、推行架103、橫梁104、輔助定位裝置108、縱梁109、編碼器111 ；小車稜鏡101安裝在縱梁109上，且位於輔助定位裝置108的上方；橫梁104的一端與縱梁109的中部通過快速拆裝定位裝置110固定連接；橫梁104內部設置有傾角傳感器107、位移傳感器106、滑動導軌112及橫梁輪組裝置105 ；滑動導軌112安裝在橫梁104的內部右側；橫梁輪組裝置105安裝在滑動導軌112上；位移傳感器106安裝在橫梁104內部，位於滑動導軌112的左側，位移傳感器106通過軌距彈簧113與橫梁輪組裝置105相連接；傾角傳感器107安裝在橫梁104的內部中間位置；推行架103通過旋轉螺釘安裝在橫梁104上，推行架103有可伸縮、旋轉、傾斜和摺疊等特性；控制和數據處理系統3安裝在推行架103上；縱梁109的中間外側設置有輔助定位裝置108，該輔助定位裝置108具有快速實現升、降和抱緊、鬆開鋼軌功能，從而使儀器運行更加穩定；縱梁109兩端下部各安裝一縱梁輪組裝置114 ；編碼器111與任一縱梁輪組裝置114相連接；電氣箱102安裝在快速拆裝定位裝置110上。如圖4所示，電氣箱102內設置有電池1021、電路板1022、捷聯慣性傳感器1023、小車無線通訊元件IOM ；電池1021安裝在電氣箱102內部右側；捷聯慣性傳感器1023安裝在電池1021的旁邊，捷聯慣性傳感器1023的下端固定在電氣箱102的底部；電氣箱設置有至少四塊電路板1022，安裝在電氣箱102內部左側且所有電路板1022縱向平行排列；小車無線通訊元件IOM安裝在電氣箱內，一端伸出電氣箱102外側。捷聯慣性傳感器1023內設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器。重要傳感器及電氣元件集中安裝，實現高度集成，這樣不僅可以簡化軌道檢查小車1的結構，還可以保護重要傳感器及電氣元件，延長軌道檢查小車1的使用壽命。如圖5所示，輔助定位裝置108下方有一縱梁輪組裝置114，該縱梁輪組裝置114為縱梁下部設置的縱梁輪組裝置114之一。如圖6所示，輔助定位裝置108設置有操作手柄1081、復位按鈕1082、鉸鏈組件1083、鉸鏈彈簧1084 ；鉸鏈彈簧1084套在輔助定位裝置108的中部的柱子上，鉸鏈彈簧1084的一端通過鉸鏈組件1083與操作手柄1081連接；操作手柄1081設置在輔助定位裝置108的上部；復位按鈕1082設置在輔助定位裝置108的左部；輔助定位輪1085設置在輔助定位裝置108的下端。如圖7所示，縱梁輪組裝置114包括測量輪1141、走行輪1142和輪子支架1143。輪子支架1143固定在縱梁109 —端下部。測量論1141固定在輪子支架1143的下端。走行輪1142固定在輪子支架1143的中部。編碼器111與走行輪1142相連接。進一步地，電氣箱102設置有四塊電路板1022安裝在電氣箱102內部左側且四塊電路板1022縱向平行排列；縱梁109設置有至少兩個縱梁輪組裝置114 ；進一步地，橫梁104設置有至少一個橫梁輪組裝置105。一種用於軌道參數約束測量的檢測方法，所述軌道參數包括中心線橫向偏差、中心線垂向偏差、軌道軌距、軌道水平；其特徵在於所述用於軌道參數約束測量的檢測方法是採用靜態、動態相結合的模式約束測量被測量段軌道，獲得被測量段軌道的軌道參數，包括如下步驟
步驟一軌道檢查小車1放在校準平臺，對軌道檢查小車1上的捷聯慣性傳感器1023、位移傳感器106、傾角傳感器107校準清零，以(^=1435^為軌道軌距初始值；並測量出縱梁109兩端下部兩個縱梁輪組裝置114的測量輪1141之間的距離a ；
步驟二 測量前，將校準之後的軌道檢查小車1安裝在被測量段軌道上，扳動輔助定位裝置108的操作手柄1081，輔助定位裝置108的輔助定位輪1085與縱梁輪組裝置114的測量輪1141 一起抱實鋼軌，走行輪1142緊貼鋼軌上平面；依據大地坐標系，以正北方向為X軸正方向，正東方向為Y軸正方向，以大地水準面為基準面垂直向上為高程Z正方向；在鐵路沿線設置的控制網CP III或既有鐵路線建立的固定參考點設站；採用靜態交會測量模式，全站儀4照準鐵路沿線設置的控制網CP III或既有鐵路線建立的固定參考點，測量出設站點絕對三維坐標；並且在設站點，全站儀4自動照準小車稜鏡101精確測量出軌道檢查小車1起、終點絕對三維坐標X1A1ApXWZ2，全站儀無線通訊元件2將測得的數據輸送到控制和數據處理系統3 ；軌道檢查小車1起、終點絕對三維坐標即為被測量段軌道起、終點絕對三維坐標；
步驟三控制軌道檢查小車1在鋼軌上勻速運行，每經過相等距離，編碼器111發出脈衝信號觸發捷聯慣性傳感器1023、位移傳感器106、傾角傳感器107採集數據；採集到的數據包括被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標、橫梁端的軌道軌距變化值d2、軌道水平值h ；小車無線通信元件IOM將所採集的數據實時輸送到控制和數據處理系統3 ；
捷聯慣性傳感器1023設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器；軌道檢查小車1在鋼軌上勻速運行，隨著軌道的變化，捷聯慣性傳感器1023設置的陀螺儀的角運動隨之變化，與陀螺儀配合的加速度傳感器記錄這些變化，並轉換為數據即被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標；
橫梁端的軌道軌距變化值d2的來源為橫梁輪組裝置105的測量輪在軌距彈簧113作用下緊貼一鋼軌內側，橫梁輪組裝置105隨軌道的變化在滑動導軌112上移動的位移對應橫梁端軌道軌距的變化；軌道檢查小車1勻速運行中，軌道水平值h為兩鋼軌高度的相對變化，由設置在橫梁104中部的傾角傳感器107直接測出；
步驟四數據處理
A、將被測量段軌道所有被測鋼軌位置相對於被測量軌道起、終點的相對三維角坐標經計算機擬合得出被測量段軌道曲線；將得出的被測量段軌道曲線與被測量段軌道起、終點絕對三維坐標&/%/%、VY2Zl2結合，得出被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1ZV1ZX ；依據被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1AvX，被測量段軌道任一被測鋼軌位置中心線橫向偏差和中心線垂向偏差分別由下面兩式計算得到
中心線橫向偏差(y「y0) *cosa-( X1- x0)*sina ；
中心線垂向偏差Z1- Z0 ；
式中，X1AvX被測鋼軌位置實測絕對三維坐標，vVcA。為被測鋼軌位置理論絕對三維坐標，α為被測鋼軌位置的方位角，它是指被測鋼軌位置相對於大地坐標系北偏東的角度；
B、縱梁109兩端下部兩個縱梁輪組裝置114的測量輪1141之間鋼軌內側面弦高對應縱梁端的軌道軌距變化值，將縱梁109兩端下部兩個縱梁輪組裝置114的測量輪1141之間的距離a結合縱梁109兩端下部兩個縱梁輪組裝置114的測量輪1141之間的軌道曲線及被測鋼軌位置絕對三維坐標X1ZV1A1通過計算機擬合計算得出被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1 ；
C、將被測量段軌道任一被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1、橫梁端的軌道軌距變化值(12、與軌道軌距初始值Cltl代數相加得被測鋼軌位置的軌道軌距值d，即d= d0 +Cl1+d2，其中屯，d2可以為正數，也可以為負數；如果縱梁端隨軌道變化，向鋼軌外側移動，Cl1為正，相反向鋼軌內側移動，Cl1為負；同樣，如果橫梁端隨軌道變化，向鋼軌外側移動，d2為正，相反向鋼軌內側移動，d2為負。當然，軌道全線可以分為幾段被測量段軌道，分別測量每段被測量段軌道，下一個被測量段以前一個被測量段終點為起點，將採集的幾段被測量段軌道的數據通過控制和數據處理系統3處理，得出軌道全線的軌道參數，包括中心線橫向偏差、中心線垂向偏差、軌道軌距、軌道水平。實施例1
於成灌高鐵都江堰右支線K46+15. 951-K46+635. 286區段進行現場測量，被測量軌道全長620米(包含直線、緩和曲線及圓曲線)，分為3段，在20(Γ210米距離內連續動態測量，連續動態測量採樣間隔為0. 2083米，共測量4個來回，其中第4個來回將軌道檢查小車掉頭180°後進行測量，單遍測量時間為35分鐘。在所測數據中按4米左右間隔選取152點進行分析結果如下
測量重複性
軌距極差值0. 45mm內測量重複性為96. 78% ；
水平極差值0. 45mm內測量重複性為95. 82% ；
中心線橫向偏差極差值3mm內測量重複性為95. 66% ；
中心線垂向偏差極差值2. 5mm內測量重複性為97. 68% ；測試精度
軌距的示值誤差絕對值在0. 3mm內達95. 43% ；水平的示值誤差絕對值在0. 3mm內達95. 11% ；中心線橫向偏差的示值誤差絕對值在3mm內達96. 43% ；中心線垂向偏差的示值誤差絕對值在2. 5mm內達95. 18%。實施例2
於成灌高鐵都江堰右支線K46+15. 951-K46+635. 286區段再次進行現場測量，被測量軌道全長620米，分為5段，將每段連續動態測量距離控制在12(Γ130米之間，連續動態測量採樣間隔為0. 2083米，共測量4個來回，其中第4個來回將小車掉頭後進行測量，單遍測量時間為50分鐘。在所測數據中按實施例1中選取點分析結果如下
測量重複性
軌距極差值0. 45mm內測量重複性為96. 85% ；水平極差值0. 45mm內測量重複性為95. 82% ；中心線橫向偏差極差值3mm內測量重複性為99. 56% ；中心線垂向偏差極差值2. 5mm內測量重複性為99. 68% ；測試精度
軌距的示值誤差絕對值在0. 3mm內達95. 57% ；水平的示值誤差絕對值在0. 3mm內達95. 11% ；中心線橫向偏差的示值誤差絕對值在3mm內達97. 83% ；中心線垂向偏差的示值誤差絕對值在2. 5mm內達97. 18%。軌道檢查小車1在連續動態測量中要求勻速推行，依據捷聯慣性傳感器1023，對其進行零點標定後，捷聯慣性傳感器1023零點會隨著時間漂移，從而影響相對三維角坐標的測量精度，因此減小連續動態測量距離可以提高相對三維角坐標測量精度。
權利要求
1. 一種用於軌道參數約束測量的檢測方法，所述軌道參數包括中心線橫向偏差、中心線垂向偏差、軌道軌距、軌道水平；其特徵在於所述用於軌道參數約束測量的檢測方法是採用靜態、動態相結合的模式約束測量被測量段軌道，獲得被測量段軌道的軌道參數，包括如下步驟步驟一軌道檢查小車(1)放在校準平臺，對軌道檢查小車(1)上的捷聯慣性傳感器 (1023)、位移傳感器(106)、傾角傳感器(107)校準清零，以dQ=1435mm為軌道軌距初始值； 並測量出縱梁(109)兩端下部兩個縱梁輪組裝置(114)的測量輪(1141)之間的距離a;將校準之後的軌道檢查小車(1)安裝在被測量段軌道的起始位置；步驟二 依據大地坐標系，以正北方向為X軸正方向，正東方向為Y軸正方向，以大地水準面為基準面垂直向上為高程Z正方向；在鐵路沿線設置的控制網CPIII或既有鐵路線建立的固定參考點設站；採用靜態交會測量模式，全站儀(4)照準鐵路沿線設置的控制網CP III 或既有鐵路線建立的固定參考點，測量出設站點絕對三維坐標；並且在設站點，全站儀(4) 自動照準小車稜鏡(101)精確測量出軌道檢查小車(1)起、終點絕對三維坐標X1ZY1ApX2/，全站儀無線通訊元件(2)將測得的數據輸送到控制和數據處理系統(3)；軌道檢查小車(1)起、終點絕對三維坐標即為被測量段軌道起、終點絕對三維坐標；步驟三控制軌道檢查小車(1)在鋼軌上勻速運行，每經過相等距離，編碼器(111)發出脈衝信號觸發捷聯慣性傳感器(1023)、位移傳感器(106)、傾角傳感器(107)採集數據； 採集到的數據包括被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標、橫梁端的軌道軌距變化值d2、軌道水平值h ；小車無線通信元件(1024)將所採集的數據實時輸送到控制和數據處理系統(3);捷聯慣性傳感器(1023)設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器；軌道檢查小車(1)在鋼軌上勻速運行，隨著軌道的變化，捷聯慣性傳感器(1023)設置的陀螺儀的角運動隨之變化，與陀螺儀配合的加速度傳感器記錄這些變化，並轉換為數據即被測鋼軌位置相對於起、 終點的相對三維角坐標；步驟四數據處理A、將被測量段軌道所有被測鋼軌位置相對於被測量段軌道起、終點的相對三維角坐標經計算機擬合得出被測量段軌道曲線；將得出的被測量段軌道曲線與被測量段軌道起、終點絕對三維坐標&/%/%、X2/Y2/Z2結合，得出被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1ZV1ZX ；依據被測量段軌道任一被測鋼軌位置絕對三維坐標X1AvX，被測量段軌道任一被測鋼軌位置中心線橫向偏差和中心線垂向偏差分別由下面兩式計算得到中心線橫向偏差(y「y0) *cosa-( X1- x0)*sina ；中心線垂向偏差Z1- Z0 ；式中，X1AvX被測鋼軌位置實測絕對三維坐標，vVcA。為被測鋼軌位置理論絕對三維坐標，α為被測鋼軌位置的方位角，它是指被測鋼軌位置相對於大地坐標系北偏東的角度；B、縱梁(109)兩端下部兩個縱梁輪組裝置(114)的測量輪(1141)之間鋼軌內側面弦高對應縱梁端的軌道軌距變化值，將縱梁(109)兩端下部兩個縱梁輪組裝置(114)的測量輪 (1141)之間的距離a結合縱梁(109)兩端下部兩個縱梁輪組裝置(114)的測量輪(1141)之間的軌道曲線及被測鋼軌位置絕對三維坐Sx1AvX通過計算機擬合計算得出被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1 ；C、將被測量段軌道任一被測鋼軌位置縱梁端的軌道軌距變化值Cl1、橫梁端的軌道軌距變化值d2與軌道軌距初始值Cltl代數相加得被測鋼軌位置的軌道軌距值d。
2.按照權利要求1所述的用於軌道參數約束測量的檢測方法，其特徵在於步驟三中， 橫梁端的軌道軌距變化值d2的來源為橫梁輪組裝置(105)的測量輪在軌距彈簧(113)作用下緊貼一鋼軌內側，橫梁輪組裝置(105)隨軌道的變化在滑動導軌(112)上移動的位移對應橫梁端軌道軌距的變化；軌道檢查小車(1)勻速運行中，軌道水平值h為兩鋼軌高度的相對變化，由設置在橫梁(104)中部的傾角傳感器(107)直接測出。
3.一種實現權利要求1所述的用於軌道參數約束測量的方法的軌道檢查儀，其特徵在於包括軌道檢查小車(1)、全站儀無線通訊元件(2)、控制和數據處理系統(3)及全站儀 (4)；所述全站儀(4)通過全站儀無線通訊元件(2)與控制和數據處理系統(3)相連接；所述軌道檢查小車(1)包括小車凌鏡(101)電氣箱(102)、推行架(103)、橫梁(104)、輔助定位裝置(108)、縱梁(109)、編碼器(111)；所述小車稜鏡(101)安裝在縱梁(109)上，且位於輔助定位裝置(108)的上方；所述橫梁(104)的一端與縱梁(109)的中部通過快速拆裝定位裝置(110)固定連接；所述電氣箱(102)安裝在快速拆裝定位裝置(110)上；所述電氣箱(102)內設置有電池(1021 )、電路板(1022)、捷聯慣性傳感器(1023)、小車無線通訊元件(1024)；所述電池 (1021)安裝在電氣箱(102)內部右側；所述捷聯慣性傳感器(1023)安裝在電池(1021)的旁邊，捷聯慣性傳感器(1023)的下端固定在電氣箱(102)的底部；所述電氣箱設置有至少四塊電路板(1022)，安裝在電氣箱(102)內部左側且所有電路板(1022)縱向平行排列；所述小車無線通訊元件(1024)安裝在電氣箱內，一端伸出電氣箱(102)外側；所述捷聯慣性傳感器(1023)內設置有陀螺儀和至少一個加速度傳感器；所述橫梁(104)內部設置有傾角傳感器(107)、位移傳感器(106)、滑動導軌(112)及橫梁輪組裝置(105)；所述縱梁(109)設置有至少兩個縱梁輪組裝置(114);所述縱梁(109)的中間外側設置有輔助定位裝置(108);所述輔助定位裝置(108)設置有操作手柄(1081 )、復位按鈕(1082)、鉸鏈組件(1083)、 鉸鏈彈簧(1084)；所述鉸鏈彈簧(1084)套在輔助定位裝置(108)的中部的柱子上，鉸鏈彈簧(1084)的一端通過鉸鏈組件(1083)與操作手柄(1081)連接；所述操作手柄(1081)設置在輔助定位裝置(108)的上部；所述復位按鈕(1082)設置在輔助定位裝置(108)的左部； 所述輔助定位輪(1085)設置在輔助定位裝置(108)的下端；所述編碼器(111)與任一縱梁輪組裝置(114)相連接；所述推行架(103)安裝在橫梁(104)上；所述控制和數據處理系統(3)安裝在推行架(103)上。
4.按照權利要求3所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述電氣箱(102)設置有四塊電路板(1022)安裝在電氣箱(102)內部左側且四塊電路板(1022) 縱向平行排列。
5.按照權利要求3所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述滑動導軌(112)安裝在橫梁(104)的內部右側，且橫梁輪組裝置(105)安裝在滑動導軌(112)上。
6.按照權利要求3或5所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述位移傳感器(106)安裝在橫梁(104)內部，位於滑動導軌(112)的左側，位移傳感器(106) 通過軌距彈簧(113)與橫梁輪組裝置(105 )相連接。
7.按照權利要求3或5所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述傾角傳感器(107)安裝在橫梁(104)的內部中間位置。
8.按照權利要求3所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述縱梁輪組裝置(114)包括測量輪(1141)、走行輪(1142)和輪子支架(1143)；所述輪子支架 (1143)固定在縱梁(109) —端下部；所述測量論(1141)固定在輪子支架(1143)的下端；所述走行輪(1142)固定在輪子支架(1143)的中部；所述走行輪(1142)與編碼器(111)相連接。
9.按照權利要求3所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述縱梁 (109)兩端下部各安裝一縱梁輪組裝置(114)。
10.按照權利要求3所述的用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀，其特徵在於所述橫梁(104)設置有至少一個橫梁輪組裝置(105)。
全文摘要
本發明公開了一種用於軌道參數約束測量的方法及軌道檢查儀；用於軌道參數約束測量的方法步驟為全站儀自動照準小車稜鏡精確測量出軌道檢查小車起、終點絕對三維坐標；編碼器發出脈衝觸發捷聯慣性傳感器、位移傳感器、傾角傳感器採集數據；所採集的數據輸送到控制和數據處理系統經處理後得到中心線橫向偏差、中心線垂向偏差、軌道軌距、軌道水平；用於軌道參數約束測量的軌道檢查儀包括軌道檢查小車、全站儀無線通訊元件、控制和數據處理系統、全站儀。全站儀通過全站儀無線通訊元件與控制和數據處理系統相連接。這種用於軌道參數約束測量的檢測方法及軌道檢查儀實現了長距離連續、動態測量的目的，大大提高作業效率。
文檔編號G01B11/00GK102390405SQ20111027359
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者何發明, 傅勤毅, 周曉東, 文旭, 李紹雲, 楚建軍, 樊尚君, 陳茂松 申請人:成都四方瑞邦測控科技有限責任公司