一種直接測量軌道中線的方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種直接測量軌道中線的方法及裝置，將小車?yán)忡R光學(xué)中心設(shè)置于軌道測量儀左、右輪系的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上；軌道測量儀左、右輪系以軌道作用邊為基準(zhǔn)將小車?yán)忡R中心自動強(qiáng)制對中，使上述連線中點(diǎn)與軌道中線點(diǎn)重合。裝置包括測量梁、連接軸和輔助梁，測量梁與輔助梁由連接軸連接；測量梁的左側(cè)梁通過自動強(qiáng)制對中裝置與右側(cè)梁連接，左側(cè)梁外側(cè)下端安裝左輪系，右側(cè)梁的外側(cè)下端安裝右輪系，自動強(qiáng)制對中裝置處于測量梁的中線位置；輔助梁與測量梁結(jié)構(gòu)相同；本發(fā)明將測量的誤差環(huán)節(jié)減到了最少，軌道中線測量的精度僅取決于全站儀，不受軌距、水平、坡度、方位角等參數(shù)的影響，是一種自動、連續(xù)、高精度直接測量軌道中線的有效測量方法。
【專利說明】一種直接測量軌道中線的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于軌道測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道中線坐標(biāo)是軌道工程質(zhì)量狀況最基本的評價(jià)指標(biāo)。通過檢測軌道實(shí)測坐標(biāo)值并與軌道設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，獲得軌道中線的橫、垂向偏差，可以全面直觀地反映軌道工程質(zhì)量。
[0003]目前軌道中線的測量方法主要有兩種:一、采用全站儀+水準(zhǔn)儀進(jìn)行人工觀測；
二、采用軌道測量儀自動觀測。
[0004]人工觀測時(shí)，可利用二端設(shè)置有棱鏡的軌道尺或直接置鏡于鋼軌頂面，在軌道的同一斷面上對左右軌棱鏡分別進(jìn)行一次人工照準(zhǔn)和觀測，二次測量點(diǎn)的連線中點(diǎn)的坐標(biāo)，扣除棱鏡到軌面的固定高差后即可視為軌道中線的坐標(biāo)。與對應(yīng)點(diǎn)的軌道設(shè)計(jì)中線坐標(biāo)進(jìn)行比較，得到實(shí)測的軌道中線橫、垂向偏差。該方法為間接測量軌道中線坐標(biāo)的方法，需二次人工照準(zhǔn)和觀測并進(jìn)行坐標(biāo)換算，且人工計(jì)算工作量大，測量效率低。同時(shí)，該方法還受軌距、超高、方位角、坡度等因素的測量，在扣除棱鏡到軌面的固定高差時(shí)會帶來角度誤差，且人工補(bǔ)償難度很大，是一種非精確的測量方法。
[0005]人工觀測時(shí)，還可利用帶強(qiáng)制對中結(jié)構(gòu)軌道中線尺(成都普羅米新科技責(zé)任有限公司，申請?zhí)?01110092323.4)，只需進(jìn)行簡單的操作就可將棱鏡準(zhǔn)確定位在軌道中線上，一次人工照準(zhǔn)和測量即可獲得軌道中線坐標(biāo)，且不受軌距、超高、方位角、坡度等因素的影響，人工計(jì)算工作量減小，測量精度和測量效率得以提高。該方法雖屬于直接測量軌道中線坐標(biāo)的方法，但仍屬于人工測量，需人工調(diào)整軌道中線尺使尺體與軌道中線垂直、人工操作提手使棱鏡隨尺體在軌道上強(qiáng)制對中、人工操作全站儀進(jìn)行照準(zhǔn)和觀測、人工計(jì)算軌道中線橫垂向偏差。同時(shí)，該方法為定點(diǎn)測量，每點(diǎn)測量時(shí)都必須按“放置軌道中線尺、調(diào)整尺體與軌道中線的垂直狀態(tài)、棱鏡的強(qiáng)制對中、全站儀照準(zhǔn)和觀測、提起軌道中線尺并搬運(yùn)到下一個(gè)測量點(diǎn)”的順序進(jìn)行繁瑣的人工操作，因此，該方法只適用于對軌道中線的少量點(diǎn)進(jìn)行人工抽查。
[0006]自動觀測時(shí)，計(jì)算機(jī)遙控高精度全站儀實(shí)測出軌道測量儀上棱鏡點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并與軌道測量儀同步測量的姿態(tài)參數(shù)(軌距、超高、方位角、坡度等)進(jìn)行信息融合，實(shí)時(shí)計(jì)算出對應(yīng)點(diǎn)處的軌道中線點(diǎn)實(shí)測坐標(biāo)、設(shè)計(jì)坐標(biāo)，及軌道中線橫、垂向偏差。軌道測量儀為小車結(jié)構(gòu)，可沿軌道推行，根據(jù)需要進(jìn)行連續(xù)測量或定點(diǎn)測量，操作簡單快捷，并依賴計(jì)算機(jī)來完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，自動化程度和測量效率均顯著地高于人工觀測方法，是目前高速鐵路軌道中線測量的主要方法。該方法為間接測量軌道中線的方法，參與坐標(biāo)換算的信息既包括棱鏡點(diǎn)坐標(biāo)，還包括軌距、超高等測量項(xiàng)目的測量值，同時(shí)還需根據(jù)軌道設(shè)計(jì)資料估計(jì)軌道的實(shí)際方位角、坡度等的實(shí)際值，誤差環(huán)節(jié)較多，信息融合后的誤差疊加現(xiàn)象明顯，從而對小車結(jié)構(gòu)、各測量項(xiàng)目的誤差控制，特別是對全站儀的精度等級提出了更高的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種直接測量軌道中線的測量方法及裝置。可以自動、連續(xù)、高精度的直接測量軌道中線。
[0008]本發(fā)明所述的自動測量軌道中線，是指采用該測量方法的新型軌道測量儀在其內(nèi)部主控計(jì)算機(jī)的控制下，遙控型全站儀自動完成對小車?yán)忡R的搜索、跟蹤、照準(zhǔn)、觀測和測量數(shù)據(jù)無線上傳，自動進(jìn)行軌道中線實(shí)測坐標(biāo)的計(jì)算，自動查詢軌道中線設(shè)計(jì)坐標(biāo)并計(jì)算軌道中線橫、垂向偏差，自動進(jìn)行測量結(jié)果的顯示、存儲和應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明所述的連續(xù)測量軌道中線，是指該新型軌道測量儀能依靠其自身的輪系沿軌道運(yùn)動，在走行過程中始終保持與軌道的密貼以維持正確的測量姿態(tài)，能對軌道中線坐標(biāo)進(jìn)行連續(xù)的或定點(diǎn)的快速測量，無需進(jìn)行測量前的重新定位等操作。
[0010]本發(fā)明所述的高精度直接測量軌道中線，是指該新型軌道測量儀有自動強(qiáng)制對中裝置，能保證在軌道中線連續(xù)或定點(diǎn)測量過程中，小車?yán)忡R光學(xué)中心始終與軌道中線點(diǎn)重合，全站儀測量棱鏡光學(xué)中心所獲得的坐標(biāo)值就是軌道中線點(diǎn)的實(shí)測坐標(biāo)值，因此，這是一種直接測量方法，并且測量結(jié)果不受軌距、超高、方位角、坡度等因素的影響，影響測量過程的誤差環(huán)節(jié)被減少到最小，因此，這又是一種高精度的測量方法。
[0011]本發(fā)明所述的測量方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0012](I)將小車?yán)忡R光學(xué)中心設(shè)置于軌道測量儀左、右輪系的走行輪下母線(即左、右軌頂面)的連線中點(diǎn)上。
[0013](2)軌道測量儀左、右輪系以軌道作用邊(軌頂面下16mm處)為基準(zhǔn)將小車?yán)忡R中心自動強(qiáng)制對中，使上述連線中點(diǎn)與軌道中線點(diǎn)重合，并不受軌道軌距、水平、坡度、方位角等變化的影響。
[0014]本發(fā)明所述的軌道測量儀，其特征是采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能保證自動強(qiáng)制對中裝置與軌道的相對位置關(guān)系，即自動強(qiáng)制對中裝置與測量梁始終處于與軌道中線垂直的狀態(tài)，自動強(qiáng)制對中裝置的空間姿態(tài)隨軌道位置的變化而自動適應(yīng)。
[0015]本發(fā)明所述的軌道測量儀，其特征是包括測量梁(I)、連接軸(2)和輔助梁(3)組成，測量梁(I)與輔助梁(3)由連接軸(2)連接。
[0016]本發(fā)明所述的測量梁(I)包括左輪系(4)、左側(cè)梁(5)、自動強(qiáng)制對中裝置(6)、右側(cè)梁(7)以及右輪系(8)等組成。左側(cè)梁(5)通過自動強(qiáng)制對中裝置(6)與右側(cè)梁(7)連接，左側(cè)梁(5)外側(cè)下端安裝左輪系(4)，右側(cè)梁(7)的外側(cè)下端安裝右輪系(8)，自動強(qiáng)制對中裝置(6)處于測量梁(I)的中線位置。
[0017]本發(fā)明所述的輔助梁(3)與測量梁(I)具有完全相同的結(jié)構(gòu)，可以互換。作為測量梁的梁的自動強(qiáng)制對中裝置(6)的底部安裝一個(gè)小車?yán)忡R固定座，小車?yán)忡R(17)安裝在小車?yán)忡R固定座上。且小車?yán)忡R(17)的光學(xué)中心處于左輪系(4)與右輪系(8)的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上。
[0018]本發(fā)明所述的連接軸(2 )，采用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明所述的自動強(qiáng)制對中裝置(6)，其特征是軌道測量儀在走行、測量等過程中，能夠始終保持左輪系(4)、右輪系(8)分別與左軌(9)、右軌(10)作用邊的密貼，同時(shí)保證中心箱體(12 )自動強(qiáng)制對中，從而確保小車?yán)忡R光學(xué)中心始終與軌道中線點(diǎn)重合。[0020]本發(fā)明所述的自動強(qiáng)制對中裝置(6)，采用直線對中機(jī)構(gòu)。
[0021 ] 本發(fā)明左側(cè)梁(5 )和右側(cè)梁(7 )上還分別安裝了兩個(gè)提手。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)效果是:直接測量軌道中線的自動觀測方法從測量原理上將測量的誤差環(huán)節(jié)減到了最少，軌道中線測量的精度僅取決于全站儀，不受軌距、水平、坡度、方位角等參數(shù)的影響，是一種自動、連續(xù)、高精度直接測量軌道中線的有效測量方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]附圖1為本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】的新型軌道檢查儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I為測量梁，2為連接軸，3為輔助梁。
[0024]附圖2為本發(fā)明圖1中的測量梁工作時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，4為左輪系，5為左側(cè)梁，6為自動強(qiáng)制對中裝置，7為右側(cè)梁，8為右輪系，9為左軌，10為右軌。
[0025]附圖3為本發(fā)明的強(qiáng)制對中裝置6及小車?yán)忡R固定座的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，11為上齒條，12為中心箱體，13為光學(xué)中心齒輪，14為下齒條，15為下棱鏡底座，16為磁鐵，17為球形棱鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]如圖1所示，測量裝置的整體結(jié)構(gòu)呈“工”字型結(jié)構(gòu)，測量梁I與輔助梁3通過連接軸2連接。采用“工”字型結(jié)構(gòu)的新型軌道檢查儀在測量軌道中線過程中能夠保持姿態(tài)的穩(wěn)定。在連接軸2的適當(dāng)位置安裝推桿座組件，將推桿組件安裝在推桿座組件上后，新型軌道測量儀可沿軌道推行，對軌道中線坐標(biāo)等軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行測量。
[0028]如圖2所示，測量裝置的測量梁I放置在左軌9與右軌10組成的軌道上。左側(cè)梁5與右側(cè)梁7、左輪系4與右輪系8均對稱布置且結(jié)構(gòu)相同。提手的作用是用于方便新型軌道檢查儀的搬運(yùn)。
[0029]如圖3所示，自動強(qiáng)制對中裝置6主要由中心箱體12、安裝在中心箱體上的中心齒輪13、上齒條11、下齒條14及兩個(gè)壓縮彈簧等組成，中心齒輪(13)同時(shí)與上齒條(11)、下齒條(14)嚙合；上齒條(11)的一端與左側(cè)梁(5)、下齒條(14)的一端與右側(cè)梁(7)固連在一起，上齒條(11)和下齒條(14)的另一端處于自由狀態(tài)；兩個(gè)壓縮彈簧分別放置在中心箱體與左側(cè)梁、右側(cè)梁的中間。且自動強(qiáng)制對中裝置6位于測量梁I的中間位置。小車?yán)忡R固定座主要由下棱鏡底座15、磁鐵16等組成。磁鐵16通過螺釘固定在下棱鏡底座15上，而下棱鏡底座15同樣通過螺釘固定在中心箱體12上。
[0030]小車?yán)忡R固定座安裝在測量梁I的對稱中心、中心箱體12的下方。安裝面高度與棱鏡底座15的直徑與高度、球形棱鏡17直徑等構(gòu)成一個(gè)垂向尺寸鏈，按完全互換原則進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工與調(diào)整；橫向位置按完全對稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工與調(diào)整，從而有效保證將球形棱鏡17光學(xué)中心設(shè)置于新型軌道測量儀左輪系4、右輪系8的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上。
[0031]球形棱鏡17安裝在棱鏡底座15的中線位置，由于球形棱鏡17的外殼為導(dǎo)磁材料，球形棱鏡17在磁鐵16的磁力作用下可準(zhǔn)確定位和固定在棱鏡底座15上。
[0032]其中，中心齒輪13同時(shí)與上齒條11、下齒條14嚙合，組成直線對中機(jī)構(gòu)，根據(jù)相對運(yùn)動原理，中心齒輪13與齒條的節(jié)點(diǎn)為二者的速度瞬心，當(dāng)任一齒條帶動中心齒輪13時(shí)，中心齒輪13都同時(shí)帶動另一齒條做相反方向的直線運(yùn)動，并且兩齒條的移動距離相等，從而確保上齒條11、下齒條14中心箱體12中能夠同步伸出或縮回，發(fā)揮強(qiáng)制對中的作用。壓縮彈簧施加一個(gè)驅(qū)動左側(cè)梁5與右側(cè)梁7伸出的彈簧力，始終保持左輪系4、右輪系8與軌道的密貼，實(shí)現(xiàn)自動強(qiáng)制對中的作用。此外，自動強(qiáng)制對中裝置6的上齒條11、下齒條14還分別為左側(cè)梁5、右側(cè)梁7提供雙軸導(dǎo)向的作用。因此，有效保證軌道測量儀左輪系4、右輪系8以軌道作用邊為基準(zhǔn)將球形棱鏡17光學(xué)中心自動強(qiáng)制對中，使新型軌道測量儀左輪系
4、右輪系8的走行輪下母線的連線中點(diǎn)與軌道中線點(diǎn)重合，并不受軌道軌距、水平、坡度、方位角等變化的影響。
[0033]當(dāng)工作人員在左軌9與右軌10組成的軌道上推行新型軌道測量儀測量軌道幾何參數(shù)時(shí)，由于小車?yán)忡R固定座使球形棱鏡17光學(xué)中心處于新型軌道測量儀左輪系4、右輪系8的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上，即軌道中線點(diǎn)上，并且自動強(qiáng)制對中裝置6能夠始終保持左輪系4、右輪系8分別與左軌9、右軌10作用邊的密貼，確保球形棱鏡17光學(xué)中心始終與軌道中線點(diǎn)重合。因此，通過上述兩個(gè)技術(shù)方案即可有效保證新型軌道測量儀在軌道中線測量過程中，隨著軌道位置的變化，球形棱鏡17光學(xué)中心始終與軌道中線點(diǎn)重合，全站儀測得的球形棱鏡17光學(xué)中心坐標(biāo)即是軌道中線點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對軌道中線的直接測量，通過沿軌道的不斷測量，即可直接測得軌道中線。這是一種直接測量軌道中線的自動觀測方法，該方法從測量原理上將測量的誤差環(huán)節(jié)減到了最少，軌道中線測量的精度僅取決于全站儀，不受軌距、水平、坡度、方位角等參數(shù)的影響，是一種自動、連續(xù)、高精度直接測量軌道中線的有效測量方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種直接測量軌道中線的方法，其特征是: (1)將小車?yán)忡R光學(xué)中心設(shè)置于軌道測量儀左、右輪系的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上； (2)軌道測量儀左、右輪系以軌道作用邊為基準(zhǔn)將小車?yán)忡R中心自動強(qiáng)制對中，使上述連線中點(diǎn)與軌道中線點(diǎn)重合。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的軌道測量儀，其特征是包括測量梁(I)、連接軸(2)和輔助梁(3)，測量梁(I)與輔助梁(3)由連接軸(2)連接； 所述的測量梁(I)包括左輪系(4)、左側(cè)梁(5)、自動強(qiáng)制對中裝置(6)、右側(cè)梁(7)以及右輪系(8);左側(cè)梁(5)通過自動強(qiáng)制對中裝置(6)與右側(cè)梁(7)連接，左側(cè)梁(5)外側(cè)下端安裝左輪系(4)，右側(cè)梁(7)的外側(cè)下端安裝右輪系(8)，自動強(qiáng)制對中裝置(6)處于測量梁(I)的中線位置； 所述的輔助梁(3)與測量梁(I)具有完全相同的結(jié)構(gòu)； 測量梁(I)的自動強(qiáng)制對中裝置(6)的底部安裝一個(gè)小車?yán)忡R固定座，小車?yán)忡R(17)安裝在小車?yán)忡R固定座上，且小車?yán)忡R(17)的光學(xué)中心處于左輪系(4)與右輪系(8)的走行輪下母線的連線中點(diǎn)上； 所述的連接軸(2)，采用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 所述的自動強(qiáng)制對中裝置(6)，采用直線對中機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動強(qiáng)制對中裝置，其特征是包括中心箱體(12)、安裝在中心箱體上的中心齒輪(13)、上齒條(11)、下齒條(14)及兩個(gè)壓縮彈簧，中心齒輪(13)同時(shí)與上齒條(11)、下齒條(14)嚙合；上齒條(11)的一端與左側(cè)梁(5)、下齒條(14)的一端與右側(cè)梁(7)固連在一起，上齒條(11)和下齒條(14)的另一端處于自由狀態(tài)；兩個(gè)壓縮彈簧分別放置在中心箱體與左側(cè)梁、右側(cè)梁的中間。
【文檔編號】E01B35/04GK103510439SQ201310463143
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】陶捷, 朱洪濤 申請人:江西日月明鐵道設(shè)備開發(fā)有限公司