專利名稱：鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x的制作方法
鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x
技未領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鐵路工務(wù)部門對(duì)鋼軌起撥道作業(yè)的測(cè)量?jī)x器，具體而言是用于鐵路鋼軌 大平、找偏差和配合工務(wù)大機(jī)作業(yè)的一種儀器設(shè)備。
背景技術(shù)：
鐵路鋼軌經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)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(huì)引起列車的搖晃和蛇行運(yùn)動(dòng)，列車通過(guò)這些鋼軌時(shí)，沖擊動(dòng)力 增加，使道床變形加快，反過(guò)來(lái)又?jǐn)U大了不平順，從而使列車對(duì)軌道的破壞力更大，以致形 成惡性循環(huán)。而且軌道的平順差還會(huì)使列車輪軌接觸表面受到大的沖擊動(dòng)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(duì)行車安全的威脅，這就需要對(duì)鋼軌進(jìn) 行調(diào)整即起道和撥道作業(yè)。老線路鋼軌磨損嚴(yán)重，平順性較差，需要經(jīng)常維護(hù)，工作量很大， 也嚴(yán)重影響了列車的速度進(jìn)一步提高。
目前鐵路工務(wù)部門對(duì)鋼軌的平順性測(cè)量還是采用較為傳統(tǒng)的~~^目視測(cè)量方法，對(duì)鐵道 線路幾何狀態(tài)進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)存在諸多的不足；這些傳統(tǒng)的測(cè)量方法受環(huán)境和人為因素的影響 較大，良好大氣狀況下人眼僅能目測(cè)40ra-60m，且不能量化，在光線較暗或者是晚間基本就 無(wú)法保證正常的工作；面對(duì)提速帶來(lái)的壓力,鐵路工務(wù)部門使用全站儀測(cè)量長(zhǎng)區(qū)段的大平， 提高軌道的平順性，也只能在白天作業(yè)、操作麻煩且安裝不方便，使用上有很大局限性。
國(guó)內(nèi)近年來(lái)對(duì)鐵路軌道平順檢測(cè)有所研究，但都是測(cè)量10m和20m弦的高低和軌向的便 攜式儀器設(shè)備，不能在長(zhǎng)軌道區(qū)段測(cè)量， 一般在直線段是10m、曲線段是20m弦，在大于200m 的軌道區(qū)段，如果利用10米弦(精度為士lmm)來(lái)推算到200m的軌道區(qū)段，誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí) 際要求，不能滿足現(xiàn)在長(zhǎng)區(qū)段(不小于200mm)作業(yè)的要求。
我國(guó)鐵路提速和高速鐵路的建設(shè)對(duì)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(hù)中，都急需一種能夠?qū)﹁F路軌道長(zhǎng)區(qū)段平順性進(jìn)行測(cè)量的檢測(cè)儀器。
目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有利用十字激光基準(zhǔn)線測(cè)量長(zhǎng)軌道區(qū)段的方法和指導(dǎo)起撥道作業(yè)的便 攜式測(cè)量?jī)x器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有鐵路工務(wù)部門對(duì)鋼軌起、撥道的平順性測(cè)量技術(shù)存在的測(cè)量精度差、效 率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、而其他檢測(cè)方式無(wú)法滿足鐵路工務(wù)部門施工作業(yè)和曰常線路檢測(cè)的要求， 不能適應(yīng)鐵路的快速發(fā)展的問(wèn)題，，提供一種能夠測(cè)量軌道長(zhǎng)區(qū)段的(不低于200m)大平、找 平順偏差、能夠配合大機(jī)作業(yè)的鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x，該測(cè)量?jī)x適用于鐵路工務(wù)部門 施工作業(yè)和日常線路檢測(cè)，能對(duì)鐵路軌道平順性進(jìn)行檢測(cè)，包括起道量和撥道量，還可以測(cè) 量長(zhǎng)區(qū)段的高低和軌向等參數(shù)，并能夠把數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案
鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x包括激光發(fā)射器裝置、測(cè)量裝置和兩個(gè)行走小車，激光發(fā)射 器裝置和測(cè)量裝置分別安裝在一個(gè)行走小車上；激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置上安裝有無(wú)線通信 裝置，兩者通過(guò)無(wú)線方式通信激光發(fā)射裝置包括起道激光器、撥道激光器、激光數(shù)據(jù)處理 器和顯示器，起道激光器和撥道激光器通過(guò)控制元件與激光數(shù)據(jù)處理器連接，顯示器與激光數(shù)據(jù)處理器連接，起道激光器和撥道激光器使用線光源，發(fā)射出的激光組成十字絲形狀，通 過(guò)調(diào)整激光位置來(lái)瞄準(zhǔn)測(cè)量裝置；測(cè)量裝置包括光學(xué)鏡頭、CCD (電荷耦合器件)傳感器、測(cè) 量數(shù)據(jù)處理器、顯示器和水平傳感fgs光學(xué)鏡頭設(shè)置在CCD傳感器的前面，CCD傳感器通過(guò) 驅(qū)動(dòng)和接收電路與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器連接，顯示器和水平傳感器均與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器連接。利 用光學(xué)鏡頭、CCD傳感器、測(cè)量數(shù)據(jù)處理器來(lái)測(cè)量起道激光器、撥道激光器所發(fā)射的激光位 置廠水平傳感器用以修正測(cè)量的激光位置，激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置通過(guò)無(wú)線方式通信。
行走小車由側(cè)輪、行走輪、推桿和車架組成，車架呈丁字型，側(cè)輪和行走輪互相垂直且 配對(duì)安裝在車架兩端，一端安裝有兩對(duì)， 一端安裝有一對(duì)，推桿安裝在車架上。
在測(cè)量時(shí)將安裝了激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置的行走小車放置在軌道區(qū)段的兩端，激光發(fā) 射裝置固定不動(dòng)，打開(kāi)激光發(fā)射裝置的起道激光器和撥道激光器發(fā)射出十字激光光源，測(cè)量 裝置中的光學(xué)鏡頭拾取激光信號(hào)，將當(dāng)前激光位置信號(hào)成像在CCD傳感器上，CCD傳感器將 圖像由^:信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，測(cè)量裝置中的測(cè)量數(shù)據(jù)處理器發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)接收CCD傳感器轉(zhuǎn) 換后的信號(hào)，對(duì)圖像進(jìn)行處理，得出當(dāng)前舉光的位置，并梧該激光位置數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸方式 發(fā)送到激光發(fā)射器裝置的數(shù)據(jù)處理器并顯示在顯示器上，操作者通過(guò)顯示的數(shù)據(jù)調(diào)整激光與 測(cè)量裝置對(duì)中。對(duì)準(zhǔn)中心后，以中心位置作為基準(zhǔn)線，即可進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。推動(dòng)測(cè)量裝置的 行走小車，每隔一定的距離(如lm)進(jìn)行一次測(cè)量，直至完成測(cè)量工作。測(cè)量裝置可采集水 平傳感器輸出的水平數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量當(dāng)前激光位置的結(jié)果進(jìn)行修正，得到起道量和撥道量。可 以把數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；也可以把行走小車置于起撥道機(jī)的前面,根據(jù)測(cè) 量出來(lái)的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)起撥道機(jī)工作。
.本發(fā)明利用激光作為基準(zhǔn)線，CCD傳感器為瞄準(zhǔn)檢測(cè)器，解決了鐵路工務(wù)部門長(zhǎng)距離(200m 以上)鋼軌起道和撥道量的測(cè)量問(wèn)題，即實(shí)現(xiàn)了大平、找偏差和配合大機(jī)作業(yè)，方便了鐵路 施工檢査和日常線路維護(hù)使用?？蓪?duì)鐵道線路平順性進(jìn)行高精度檢測(cè)，為鐵路養(yǎng)護(hù)提供可靠 的測(cè)量依據(jù)，測(cè)量精度高，提高了作業(yè)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
圖1是本發(fā)明鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x的激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的俯視圖。
圖3是本發(fā)明鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明中激光發(fā)射裝置的控制原理框圖。 圖5是本發(fā)明中測(cè)量裝置的控制原理框圖。
圖6是本發(fā)明中測(cè)量裝置的CCD傳感器的驅(qū)動(dòng)和接收電路原理框圖。 其中1、側(cè)輪，2、行走輪，3、緊固旋鈕，4、調(diào)節(jié)旋鈕，5、激光數(shù)據(jù)處理器，6、提
手，7、起道激光器，8、撥道激光器，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(xué)鏡頭，16、液晶顯示器，17、測(cè)量數(shù)據(jù)處理器，18、
水平傳感器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x包括激光發(fā)射裝置、測(cè)量裝置和行賣小車，激光發(fā) 射裝置和測(cè)量裝置各自分別安裝在一個(gè)行走小車上。激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置上安裝有無(wú)線 通信裝置，兩者通過(guò)無(wú)線方式通信。行走小車由側(cè)輪1、行走輪2、推桿10和車架11組成(參見(jiàn)圖l),車架ll呈丁字型(參見(jiàn)圖2)，行走小車的行走輪2和鋼軌上表面接觸，側(cè)輪1和 鋼軌側(cè)面接觸，推桿10安裝在車架11上面，不使用時(shí)可以拆卸下來(lái)。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，激光發(fā)射裝置通過(guò)緊固旋鈕3固定在行走小車上，激光發(fā)射裝置包括起道 激光器8、撥道激光器9、激光數(shù)據(jù)處理器5和液晶顯示器12，在激光發(fā)射裝置上安裝有調(diào) 節(jié)旋鈕4，用以調(diào)整起道激光器8和撥道激光器9在上下左右方向上的位置，其上還設(shè)有提 手6。起道激光器8和撥道激光器9使用線光源，發(fā)射出的激光組成了十字絲形狀。如圖4 所示，激光數(shù)據(jù)處理器5采用微控制器MCU1，起道激光器8和撥道激光器9通過(guò)控制元件場(chǎng) 效應(yīng)功率管與微控制器MCU1連接，微控制器MCU1負(fù)責(zé)通過(guò)控制元件場(chǎng)效應(yīng)功率管.打開(kāi)或關(guān) 閉起道激光器S和撥道激光器9，并il過(guò)串口以無(wú)線傳輸方式與測(cè)量裝置通信，并將測(cè)量裝 置傳送過(guò)來(lái)的激光位置數(shù)據(jù)在液晶顯示器12上顯示出來(lái)，操作者通過(guò)顯示的數(shù)據(jù)調(diào)整激光與 測(cè)量裝置對(duì)中。與激光數(shù)據(jù)處理器5連接的還有鼠標(biāo)和電源。測(cè)量時(shí)，安裝有激光發(fā)射裝置 的行走小車放置在作業(yè)軌道區(qū)段的一端，啟動(dòng)起道激光器8或撥道激光器9，發(fā)射出十字基 準(zhǔn)激光源，旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射裝置的調(diào)節(jié)旋鈕4用以對(duì)中瞄準(zhǔn)。激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置上安裝 有無(wú)線通信裝置，兩者通過(guò)無(wú)線方式通信，用以使起撥道激光器對(duì)中。
如圖3所示，測(cè)量裝置通過(guò)鎖緊旋鈕13固定在另一個(gè)行走小車上，測(cè)量裝置包括光學(xué)鏡 頭15、 CCD傳感器14、測(cè)量數(shù)據(jù)處理器17、液晶顯示器16和水平傳感器18，光學(xué)鏡頭15 設(shè)置在CCD傳感器14的前面。如圖5所示，測(cè)量數(shù)據(jù)處理器lf來(lái)用微控制器MCU2， CCD傳 感器14通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)和接收電路與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器17連接，水平傳感器18也與測(cè)量數(shù)據(jù)處 理器17連接。如圖6所示，CCD傳感器14的驅(qū)動(dòng)和接收電路采用目前通用電路，包括時(shí)鐘 發(fā)生器、脈沖分配器、運(yùn)算放大器和高速A/ D轉(zhuǎn)換器，由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生高頻時(shí)鐘信號(hào)， 送往脈沖分配器，轉(zhuǎn)換為CCD傳感器14所需要的垂直驅(qū)動(dòng)脈沖、水平轉(zhuǎn)換脈沖、復(fù)位脈沖及 楨和像元脈沖，CCD傳感器14輸出的圖像信號(hào)送往運(yùn)算放大器，經(jīng)高速A/D轉(zhuǎn)換器把模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送往測(cè)量數(shù)據(jù)處理器17進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。微控制器MCU2主要負(fù)責(zé)接收 CCD信號(hào)、數(shù)據(jù)采集處理和系統(tǒng)控制，完成了數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示和存儲(chǔ)；通過(guò)鍵盤完成了操作 者對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。CCD傳感器14可以使用線陣CCD或面陣CCD。與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器17連 接的還有電源。
測(cè)量時(shí)激光發(fā)射裝置的起道激光器8和撥道激光器9發(fā)射出十字激光光源，光學(xué)鏡頭15 拾取激光信號(hào)，將當(dāng)前激光位置信號(hào)成像在CCD傳感器14上，CCD傳感器14將圖像由光信 號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，測(cè)量裝置中的測(cè)量數(shù)據(jù)處理器17發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)接收CCD傳感器14轉(zhuǎn)換后 的信號(hào)，對(duì)圖像進(jìn)行處理，得出當(dāng)前激光的位置，并釆集水平傳感器18輸出的水平數(shù)據(jù)，對(duì) 測(cè)量當(dāng)前激光位置的結(jié)果進(jìn)行修正，得到起道量和撥道量。
權(quán)利要求
1.一種鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x，其特征是包括激光發(fā)射器裝置、測(cè)量裝置和兩個(gè)行走小車，激光發(fā)射器裝置和測(cè)量裝置分別安裝在一個(gè)行走小車上；激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置上安裝有無(wú)線通信裝置，兩者通過(guò)無(wú)線方式通信；激光發(fā)射裝置包括起道激光器、撥道激光器、激光數(shù)據(jù)處理器和顯示器，起道激光器和撥道激光器通過(guò)控制元件與激光數(shù)據(jù)處理器連接，顯示器與激光數(shù)據(jù)處理器連接，起道激光器和撥道激光器使用線光源，發(fā)射出的激光組成十字絲形狀，通過(guò)調(diào)整激光位置來(lái)瞄準(zhǔn)測(cè)量裝置；測(cè)量裝置包括光學(xué)鏡頭、CCD傳感器、測(cè)量數(shù)據(jù)處理器、顯示器和水平傳感器，光學(xué)鏡頭設(shè)置在CCD傳感器的前面，CCD傳感器通過(guò)驅(qū)動(dòng)和接收電路與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器連接，顯示器和水平傳感器均與測(cè)量數(shù)據(jù)處理器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x，其特征是行走小車由側(cè)輪、行走輪、 推桿和車架組成，車架呈丁字型，側(cè)輪和行走輪互相垂直且配對(duì)安裝在車架兩端， 一端安裝 有兩對(duì)， 一端安裝有一對(duì)，推桿安裝在車架上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵路工務(wù)起撥道激光測(cè)量?jī)x，包括激光發(fā)射器裝置、測(cè)量裝置和兩個(gè)行走小車，激光發(fā)射器裝置和測(cè)量裝置分別安裝在一個(gè)行走小車上；激光發(fā)射裝置和測(cè)量裝置上安裝有無(wú)線通信裝置；激光發(fā)射裝置包括起道激光器、撥道激光器、激光數(shù)據(jù)處理器和顯示器；測(cè)量裝置包括光學(xué)鏡頭、CCD傳感器、測(cè)量數(shù)據(jù)處理器、顯示器和水平傳感器。本發(fā)明利用激光作為基準(zhǔn)線，CCD傳感器為瞄準(zhǔn)檢測(cè)器，解決了鐵路工務(wù)部門長(zhǎng)距離(200m以上)鋼軌起道和撥道量的測(cè)量問(wèn)題，可對(duì)鐵道線路平順性進(jìn)行高精度檢測(cè)，為鐵路養(yǎng)護(hù)提供可靠的測(cè)量依據(jù)，測(cè)量精度高，提高了作業(yè)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101231157SQ20081001458
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者孟群濤, 李朝正, 宇 楊, 林憲旗, 王道睿, 強(qiáng) 陳 申請(qǐng)人:濟(jì)南藍(lán)動(dòng)激光技術(shù)有限公司