專利名稱：高速鐵路軌道精測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鐵路軌道檢測儀，尤其是涉及一種集鐵路軌道內(nèi)部幾何形狀測量(相 對測量)和外部幾何形態(tài)測量(絕對測量)于一體的高速鐵路軌道精測儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有軌道檢測儀只能對軌道內(nèi)部幾何形狀進(jìn)行測量，不能滿足高速鐵路對軌道不平順管 理的測量要求，使用范圍受到限制。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，運(yùn)行穩(wěn)定， 拆裝快捷，攜帶方便，集鐵路軌道幾何形狀測量(相對測量)和軌道外部幾何狀態(tài)測量(絕 對測量)于一體的高速鐵路軌道精測儀。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其包括軌道內(nèi)部幾何狀態(tài)測量裝置、軌道外部 幾何狀態(tài)測量裝置、主控計(jì)算機(jī)、相關(guān)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
所述軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置由單輪梁(直梁)和雙輪梁(桁架梁)構(gòu)成可快速拆卸 的"T"型機(jī)架，單輪梁一端和雙輪梁兩端分別安裝有行走輪，使"T"型機(jī)架可在鋼軌面上 行走，三個(gè)行走輪的內(nèi)側(cè)均安裝有錐形三輪漸進(jìn)接觸式定位機(jī)構(gòu)，單輪梁上的行走輪及定位 機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)安裝有提供壓緊力的彈簧機(jī)構(gòu)，梁腔內(nèi)安裝有水平(超高)、軌距測量裝置；雙輪梁 腔內(nèi)安裝有高低測量裝置，外側(cè)安裝有里程測量裝置，機(jī)架內(nèi)裝有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；單輪梁上 固聯(lián)有手推架，手推架上設(shè)有主控計(jì)算機(jī)及其安裝架；
軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置由棱鏡、棱鏡支架、全站儀、無線通訊系統(tǒng)等單元組成，棱 鏡、棱鏡支架安裝于機(jī)架的單輪梁或雙輪梁上；
軌道外部幾何狀態(tài)測量和軌道內(nèi)部幾何形狀測量共用一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，各測量裝置的傳感器及無線通訊模塊所得數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送入主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理，并計(jì)算出各參數(shù)值。
優(yōu)選方案雙輪梁腹腔內(nèi)還安裝有軌向測量裝置。
測量結(jié)果自動送入主控計(jì)算機(jī)中存儲，并在屏幕上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
當(dāng)所測數(shù)據(jù)超限時(shí)，系統(tǒng)可自動采用聲光結(jié)合的方式進(jìn)行報(bào)警。
該系統(tǒng)還具有傳感器標(biāo)定、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢等功能。
本實(shí)用新型體積小，重量輕，上下道快捷，操作、維護(hù)、拆裝、運(yùn)載、儲藏、攜帶、使 用方便；由于單輪梁上定位機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)安裝有提供壓緊力的彈簧結(jié)構(gòu)，可沿已粗調(diào)完畢的軌道 線路自如推行；可利用軌道沿線布置的CPIII控制點(diǎn)，進(jìn)行自由設(shè)站邊角交會；可連續(xù)檢測并 顯示靜調(diào)機(jī)所在位置的軌道內(nèi)部幾何形狀和外部的幾何狀態(tài)；可計(jì)算并顯示軌距、水平(超 高)、軌道中線及左右軌的平面坐標(biāo)和高程等測量結(jié)果及與理論值的偏差；自動將測量過程中 的各種數(shù)據(jù)、線形特征等存儲于主控計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)釆集、存儲裝置具有安全自鎖和斷電數(shù) 據(jù)保護(hù)功能，可有效防止誤操作；自動數(shù)據(jù)處理，并能夠?qū)崟r(shí)顯示測量數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及調(diào) 整量；實(shí)時(shí)繪制各檢測項(xiàng)目的波行圖、線路曲線圖，并可對波形進(jìn)行縮放、平移、選段等處 理；具備超限報(bào)警、運(yùn)行總里程累計(jì)及顯示、里程誤差修正等功能；計(jì)算軌道軌距變化率、 曲率變化率、30/300m弦軌道平順性；專用電池盒設(shè)計(jì)使電池充電更便捷可靠，使用中還可 快速拆換電源。
本實(shí)用新型所測參數(shù)齊全，可用于檢測里程、軌距、水平(超高)、軌向、高低和三角坑 等軌道參數(shù)，并記錄直緩、緩圓、圓緩、緩直等線路控制點(diǎn)以及橋梁、隧道、站臺等標(biāo)記， 也可配合全站儀、無線通訊等系統(tǒng)，利用軌道沿線布置的控制基網(wǎng)的CPIII控制點(diǎn)，檢測出儀 器所在的平面坐標(biāo)和高程(X、 Y和H)、軌道里程和斷面幾何尺寸，并將計(jì)算出實(shí)測軌距、水 平、軌道中心線及左右軌的平面坐標(biāo)和高程等參數(shù)及偏差，通過界面顯示，施工測量模塊可 實(shí)時(shí)顯示軌道中心線、高程與設(shè)計(jì)中心線、理論高程的偏差，便于施工人員調(diào)整軌道位置；線路整理、檢査鋪設(shè)精度、施工竣工驗(yàn)收時(shí)，能實(shí)時(shí)顯示超限數(shù)據(jù)，便于軌道鋪設(shè)調(diào)整；測 量作業(yè)完成后，能形成軌道幾何參數(shù)測量的綜合報(bào)表，并以圖形、數(shù)據(jù)報(bào)表等多種形式提供 分析結(jié)果；操作準(zhǔn)確度不受操作人員的影響，測量準(zhǔn)確度高；棱鏡、全站儀等設(shè)備的加入， 打破了該類型的儀器只能對軌道內(nèi)部幾何形狀測量的慣例，也可用于新線鋪設(shè)、檢查設(shè)備精 度、竣工驗(yàn)收等工程環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用；軌道外部幾何狀態(tài)的測量數(shù)據(jù)采用無線通訊模 式進(jìn)行傳輸，解決了有線傳輸中受線的長度制約的問題，同時(shí)也避免了傳輸線在儀器推動過 程中斷線，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或無法傳輸?shù)默F(xiàn)象的出現(xiàn)。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖2 (a) (b)(c)分別為圖l所示實(shí)施例雙輪梁的主、俯、左視圖3為圖1所示實(shí)施例單輪梁的主視圖。
圖4為全站儀整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1、雙輪梁；2、單輪梁；3、單輪梁行走輪；4、棱鏡；5、手推桿；6、支架；7、 托盤；8、主控計(jì)算機(jī)；、9、剎車機(jī)構(gòu)；10、旋轉(zhuǎn)臺；11、把手；12、電池盒；13、天線I ; 14、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；15、里程編碼器；16、雙輪梁行走輪I ; 17、電池快速拆裝機(jī)構(gòu)；18、 雙輪梁行走輪II; 19、高低測量機(jī)構(gòu)；20、高低測量傳感器安裝架；21、高低測量傳感器； 22、直線導(dǎo)軌；23、直線導(dǎo)軌架；24、彈簧機(jī)構(gòu)I; 25、矢距測量傳感器托架；26、矢距測 量傳感器；27、剎車手柄I ; 28、軌距測量定位機(jī)構(gòu)I; 29、矢距測量機(jī)構(gòu)；30、彈簧機(jī)構(gòu) II; 31、軌距測量定位機(jī)構(gòu)II; 32、剎車手柄II; 33、定位連接軸；34、絕緣塊；35、超高 傳感器；36、棱鏡支架；37、軌距傳感器；38、軌距測量傳感器托架；39、彈簧機(jī)構(gòu)III; 40、 三根滑動軸組成的機(jī)構(gòu)；41、軌距測量定位機(jī)構(gòu)III; 42、全站儀；43、全站儀腳架；44、無 線通訊模塊；45、天線n
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例加以說明。
本實(shí)施例包括軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置、軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置、主控計(jì)算機(jī)、 相關(guān)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
參照附圖，軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置由雙輪梁l、可旋轉(zhuǎn)及傾覆的手推桿5、單輪梁2 構(gòu)成機(jī)架主體；在雙輪梁1兩端安裝有行走輪I 16、行走輪I118，在單輪梁2—端安裝有行 走輪3;手推桿5通過旋轉(zhuǎn)臺10安裝在單輪梁2中部，用于推動儀器行走，手推桿5上安裝 有主控計(jì)算機(jī)8的支架6及其托盤7，用于安放主控計(jì)算機(jī)8，便于操作員隨時(shí)操作和査看； 手推桿5上還設(shè)有剎車機(jī)構(gòu)9，當(dāng)本實(shí)用新型通過道岔區(qū)間時(shí)，捏緊剎車機(jī)構(gòu)9，可以通過剎 車片克服彈簧機(jī)構(gòu)的彈力將軌距測量定位機(jī)構(gòu)控制在原位，以使本實(shí)用新型通過岔心后無需 搬動即能及時(shí)到位；單輪梁2—端安裝有定位連接軸33、絕緣塊34，雙輪梁1和單輪梁2由 定位連接軸33連接，用把手ll鎖緊；雙輪梁1上裝有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14、可快速更換的電池 盒12和天線13，兩端行走輪I16、行走輪II18的位置分別裝有剎車手柄I27、剎車手柄II 32,在進(jìn)行點(diǎn)位測量時(shí)可以將小車固定，防止儀器滑動、晃動，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；
雙輪梁1為桁架結(jié)構(gòu)，雙輪梁1中部安裝有高低測量機(jī)構(gòu)19和矢距測量機(jī)構(gòu)29，其圓 管腹腔內(nèi)安裝有高低測量傳感器安裝架20、高低測量傳感器21、彈簧機(jī)構(gòu)I130，高低測量機(jī) 構(gòu)19在彈簧機(jī)構(gòu)I130的作用下，可始終與軌面保持緊密接觸，能及時(shí)反映出軌面的高低狀 況，從而實(shí)現(xiàn)對軌面高低的測量；其方管腹腔內(nèi)安裝有矢距測量傳感器托架25、置于直線導(dǎo) 軌架23上的直線導(dǎo)軌22、彈簧機(jī)構(gòu)I 24和正矢傳感器26，軌距測量定位機(jī)構(gòu)29在彈簧機(jī) 構(gòu)I 24的作用下始終與鋼軌內(nèi)側(cè)緊密接觸，能及時(shí)反映該點(diǎn)與雙輪梁1兩端安裝的軌距測量 定位機(jī)構(gòu)I 28和軌距測量定位機(jī)構(gòu)n 31之間的位置變化，從而進(jìn)行正矢測量。在雙輪梁l 的一端裝有里程編碼器15，可對行走里程進(jìn)行測量計(jì)算。電池快速拆裝機(jī)構(gòu)17可實(shí)現(xiàn)對電 池的快速拆裝。
單輪梁2的行走輪3通過三根滑動軸組成的機(jī)構(gòu)40與彈簧機(jī)構(gòu)I1139、軌距傳感器37、托架38及單輪梁2連接在一起，單輪梁2內(nèi)側(cè)安裝有軌距測量定位機(jī)構(gòu)41，能在彈簧機(jī)構(gòu) III39的作用下隨軌距變化始終與鋼軌內(nèi)側(cè)接觸，從而進(jìn)行軌距測量定位；單輪梁2的腹腔中 安裝有軌距傳感器37、超高傳感器35。
通過上述機(jī)構(gòu)和傳感器可實(shí)現(xiàn)對軌道內(nèi)部幾何形狀的測量。
軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置包括單輪梁2上的棱鏡4、棱鏡支架36、安裝在支架43上的 全站儀42、天線I13;棱鏡支架36安裝在本實(shí)用新型整體機(jī)架的中心位置，棱鏡4安裝在 棱鏡支架36上；全站儀42上安裝有無線通訊模塊44和天線IH5，對周圍環(huán)境進(jìn)行測量時(shí)， 可通過該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
軌道外部幾何狀態(tài)測量和內(nèi)部幾何形狀測量共用一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)14，各傳感器及無線 通訊模塊所得數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送入主控計(jì)算機(jī)8，由主控計(jì)算機(jī)8對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并 計(jì)算出各參數(shù)值。
測量結(jié)果自動送入主控計(jì)算機(jī)8中存儲，并在屏幕上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)所測數(shù)據(jù)超限時(shí)， 系統(tǒng)能自動采用聲光結(jié)合的方式進(jìn)行報(bào)警。該系統(tǒng)還具有傳感器標(biāo)定、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)査詢 等功能。
工作時(shí)，手握手推桿5向前推動本實(shí)用新型前進(jìn)，雙輪梁1的軌距測量定位機(jī)構(gòu)I 28和 軌距測量定位機(jī)構(gòu)II 31緊貼軌道的內(nèi)側(cè)，單輪梁2的軌距測量定位機(jī)構(gòu)I1141在彈簧機(jī)構(gòu)39 的作用下也緊貼另一邊軌道的內(nèi)側(cè)，在本實(shí)用新型前進(jìn)的過程中，軌道內(nèi)側(cè)參數(shù)的變化就反 映在單輪梁2的軌距測量定位機(jī)構(gòu)I1141位置的變化上，變化參數(shù)由軌距傳感器37測量，實(shí) 現(xiàn)軌距的測量；超高傳感器35與單輪梁2固定，通過傾角來計(jì)算超高的大??；同時(shí)，里程編 碼器15也在進(jìn)行里程的記錄；高低測量機(jī)構(gòu)19在彈簧機(jī)構(gòu)II30的作用下，始終緊貼軌面， 軌面的高低變化參數(shù)由縱平傳感器21測量；雙輪梁1的矢距測量機(jī)構(gòu)29在彈簧機(jī)構(gòu)I 24的 作用下緊貼軌道的內(nèi)側(cè)，通過對雙輪梁1的軌距測量定位機(jī)構(gòu)I 28和軌距測量定位機(jī)構(gòu)II 31 和矢距測量^l構(gòu)29與軌道內(nèi)側(cè)接觸的三個(gè)位置點(diǎn)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)正矢測量，該參數(shù)的測量由正矢傳感器26完成。
軌距傳感器37、超高傳感器35、里程編碼器15、正矢傳感器26、縱平傳感器21的測量 值通過屏蔽電纜(圖中未畫出)送入數(shù)據(jù)采集裝置14，數(shù)據(jù)采集裝置14再將數(shù)據(jù)傳輸給主 控計(jì)算機(jī)8進(jìn)行處理，計(jì)算后的軌距、超高、里程、正矢、縱平、三角坑值可以以數(shù)據(jù)或波 形在屏幕上顯示；處理后的數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)中，可為線路的維護(hù)提供依據(jù)。
通過上述過程，實(shí)現(xiàn)了軌道內(nèi)部形狀的測量。此項(xiàng)功能可用于既有線路的日常養(yǎng)護(hù)和檢查。
利用棱鏡4、全站儀42、包括有無線通訊模塊44和天線II45及天線I13的無線通訊系
統(tǒng)，則能完成對軌道外部幾何狀態(tài)的測量。分別將多個(gè)棱鏡對稱安放在鐵路沿線布置的控制 基網(wǎng)的GPIII控制點(diǎn)上，由多個(gè)棱鏡的聚焦點(diǎn)確定全站儀42的位置，再由全站儀42測出多個(gè) GPIII的絕對坐標(biāo)，根據(jù)絕對坐標(biāo)可以得到軌道的設(shè)計(jì)中心線。由于安裝在單輪梁2上的棱鏡 4正好位于兩條軌道的中心位置上，因此，當(dāng)本實(shí)用新型推動時(shí)，全站儀42可以測得安裝在 單輪梁2上的棱鏡4的坐標(biāo)，這些坐標(biāo)就形成了軌道的實(shí)際中心線，通過對兩條中心線的比 對，從而確定軌道線路的實(shí)際位置與理論位置的偏移量，實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境的測量。此項(xiàng)功能 可用于無碴軌道新線鋪設(shè)、線路整理、檢査設(shè)備精度、竣工驗(yàn)收、日常養(yǎng)護(hù)檢査等環(huán)節(jié)。
權(quán)利要求1、一種高速鐵路軌道精測儀，包括軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置、主控計(jì)算機(jī)、相關(guān)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置由單輪梁和雙輪梁構(gòu)成可快速拆卸的“T”型機(jī)架，單輪梁一端和雙輪梁兩端分別安裝有行走輪，三個(gè)行走輪的內(nèi)側(cè)均安裝有錐形三輪漸進(jìn)接觸式定位機(jī)構(gòu)，單輪梁上的行走輪及定位機(jī)構(gòu)內(nèi)側(cè)安裝有提供壓緊力的彈簧機(jī)構(gòu)，梁腔內(nèi)安裝有水平、軌距測量裝置；雙輪梁腹腔內(nèi)安裝有高低測量裝置，外側(cè)安裝有里程測量裝置，機(jī)架內(nèi)裝有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；單輪梁上固聯(lián)有手推架，手推架上設(shè)有主控計(jì)算機(jī)及其安裝架，其特征在于，還設(shè)有軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置，所述軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置包括有棱鏡、棱鏡支架、全站儀、無線通訊系統(tǒng)，棱鏡、棱鏡支架安裝于機(jī)架的單輪梁或雙輪梁上；軌道外部幾何狀態(tài)測量和軌道內(nèi)部幾何形狀測量共用一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，各測量裝置的傳感器及無線通訊模塊所得數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送入主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出各參數(shù)值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道精測儀，其特征在于，雙輪梁腹腔內(nèi)還安裝有軌 向測量裝置。
專利摘要高速鐵路軌道精測儀，其由軌道內(nèi)部幾何形狀測量裝置、軌道外部幾何狀態(tài)測量裝置、主控計(jì)算機(jī)、相關(guān)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，軌道內(nèi)部幾何狀態(tài)測量裝置由雙輪梁、單輪梁、手推桿等部件組成，在雙輪梁及單輪梁的腹腔內(nèi)裝有傳感器、里程編碼器；外部幾何狀態(tài)測量裝置由棱鏡、棱鏡支架、全站儀、無線通訊系統(tǒng)組成。軌道外部幾何狀態(tài)測量和軌道內(nèi)部幾何狀態(tài)測量共用一套數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型可用于檢測里程、軌距、超高、軌向、高低和三角坑等軌道參數(shù)，并記錄直緩、緩圓、圓緩、緩直等線路控制點(diǎn)以及橋梁、隧道、站臺等標(biāo)記；實(shí)測軌道中心線、左右軌的位置、軌距、水平、高程等參數(shù)并計(jì)算與理論值的偏差。可用于鐵路軌道鋪設(shè)測量和長軌鋪設(shè)后對軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行檢測。
文檔編號B61D15/10GK201158385SQ20082005234
公開日2008年12月3日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者吳湘華, 應(yīng)立軍, 彪 彭, 彭儀普, 曹宏宇, 江四平, 亮 潘, 峰 陳 申請人:長沙悅誠機(jī)電科技有限公司