專利名稱：多功能軌道測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道測量系統(tǒng)及方法，尤其涉及鐵路運(yùn)輸軌道測量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
—種已知的鐵路運(yùn)輸軌道測量系統(tǒng)是由安伯格技術(shù)公司(Amberg Technologies)提供的GRP軌道測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由使用時(shí)放置在左軌和右軌上并沿軌道方向運(yùn)動(dòng)的軌道車、徠卡TPS系列全站儀、安裝在軌道車上的軌距傳感器、超高傳感器和里程計(jì)傳感器，以及數(shù)據(jù)處理終端等設(shè)備所組成。這種軌道測量系統(tǒng)的不足之處在于缺少對軌面輪廓的掃描測量；而且全站儀不對安裝在軌道車上的反射棱鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)地跟蹤并測角測距，導(dǎo)致對軌道軌向的測量精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多功能軌道測量系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的多功能軌道測量系統(tǒng)包括:軌道車，所述軌道車放置在左軌和右軌上并沿軌道方向運(yùn)動(dòng)；水平儀，所述水平儀安裝在軌道車上；三維測量裝置，所述三維測量裝置具有對設(shè)置在軌道車上的目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位的測量儀器；以及數(shù)據(jù)處理終端；所述軌道車的左側(cè)安裝有左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向左軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；所述軌道車的右側(cè)安裝有與所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置之間已標(biāo)定相對位置的右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，所述右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向右軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；所述數(shù)據(jù)處理終端接收來自于水平儀、三維測量裝置、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值。所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器和右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器分別安裝在軌道車的左側(cè)和右側(cè)，在軌道車的運(yùn)行過程中，由左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器發(fā)出的掃描激光帶沿左軌長度方向掃過左軌表面，由右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器發(fā)出的掃描激光帶沿右軌長度方向掃過右軌表面，最終獲得左軌及右軌的軌面輪廓測量值。在上述掃描過程中，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器能夠測量出左軌軌距測量基點(diǎn)與左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)(屬于三維激光掃描技術(shù)中的現(xiàn)有技術(shù))，右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器能夠測量出右軌軌距測量基點(diǎn)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)，同時(shí)，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)又已標(biāo)定，在這樣的條件下，數(shù)據(jù)處理終端將左軌軌距測量基點(diǎn)與左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)、右軌軌距測量基點(diǎn)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)，以及左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換運(yùn)算后就能夠獲得左軌軌距測量基點(diǎn)與右軌軌距測量基點(diǎn)之間的相對坐標(biāo)(也就得到了軌距)的測量值；在此基礎(chǔ)上，再將所述軌距測量值與由水平儀測量出的傾斜度進(jìn)行三角函數(shù)運(yùn)算后就可獲得被測軌道的超高測量值。所述的三維測量裝置可以采用經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)、全站儀測量系統(tǒng)、近景數(shù)字?jǐn)z影視覺測量系統(tǒng)以及激光跟蹤系統(tǒng)。上述這些三維測量裝置已在工業(yè)上廣泛運(yùn)用，均能夠?qū)崿F(xiàn)對被測目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位的功能。由于三維測量裝置能夠?qū)υO(shè)置在軌道車上的目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位，因此只要實(shí)時(shí)或間斷(間斷周期不能太長)的對所述目標(biāo)的瞬時(shí)位置進(jìn)行測量，就能夠計(jì)算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而獲得被測軌道的軌向測量值。由此可見，本發(fā)明的上述多功能軌道測量系統(tǒng)能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值，具有較為全面的軌道測量能力。特別是，本發(fā)明的上述多功能軌道測量系統(tǒng)能夠獲得軌面輪廓的測量值，尤其適合于軌道道岔處的測量。作為對本發(fā)明的上述多功能軌道測量系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，所述三維測量裝置采用激光跟蹤系統(tǒng)，該激光跟蹤系統(tǒng)中的激光跟蹤器固定在軌道車附近并實(shí)時(shí)跟蹤安裝在軌道車上的反射器；所述數(shù)據(jù)處理終端接收來自于激光跟蹤器的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌向測量值。激光跟蹤器的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)地跟蹤反射器并測角測距，因此能夠非常精確的建立反射器的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而提高對軌道軌向的測量精度。由于激光跟蹤器能夠精確的建立反射器的運(yùn)動(dòng)軌跡，就可通過該運(yùn)動(dòng)軌跡精確的計(jì)算出軌道車的運(yùn)行里程，因而，本發(fā)明的多功能軌道測量系統(tǒng)還能夠具備通過所述數(shù)據(jù)處理終端接收來自于激光跟蹤器的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后獲得軌道車運(yùn)行里程的測量值的功能，以便取消現(xiàn)有的里程計(jì)傳感器。作為對本發(fā)明的上述多功能軌道測量系統(tǒng)的再進(jìn)一步優(yōu)化，最好確保所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置發(fā)出的掃描激光帶與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置發(fā)出的掃描激光帶位于同一與被測軌道垂直的基準(zhǔn)平面上。這樣，就能夠完全避免由于左右的掃描激光帶在軌道方向上互相錯(cuò)開而導(dǎo)致對軌距、超高測量不準(zhǔn)確問題?；谙嗤牡览?，水平儀的中心最好也應(yīng)位于所述的基準(zhǔn)平面上。作為對本發(fā)明的上述多功能軌道測量系統(tǒng)的更進(jìn)一步優(yōu)化，所述軌道車上安裝有使軌道車緊靠左軌軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件，所述磁性元件位于軌道車的左側(cè)車底處并靠近左軌內(nèi)側(cè)；或者，所述軌道車上安裝有使軌道車緊靠右軌軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件，所述磁性元件位于軌道車的右側(cè)車底處并靠近右軌內(nèi)側(cè)。在此基礎(chǔ)上，所述軌道車的車體為一左寬右窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車左側(cè)車底處的磁性元件分布在該左側(cè)車底處的前后兩端，且左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置位于這兩端的磁性元件之間；或者，所述軌道車的車體為一右寬左窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車右側(cè)車底處的磁性元件分布在該右側(cè)車底處的前后兩端，且右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置位于這兩端的磁性元件之間。以上的磁性元件具有向左(右)軌內(nèi)側(cè)進(jìn)行吸附的趨勢，由此使得軌道車車輪輪緣緊貼住左(右)軌軌頭內(nèi)側(cè)壁，防止軌道車運(yùn)行時(shí)左右振動(dòng)，影響軌向測量的準(zhǔn)確度。而將軌道車的車體設(shè)計(jì)為左(右)寬右(左)窄的結(jié)構(gòu)，既便于將磁性元件前后分布在車體較寬的一側(cè)以保證磁力平衡，又可提高對車體較窄的一側(cè)的軌道進(jìn)行激光三維輪廓掃描測量的準(zhǔn)確度。本發(fā)明的多功能軌道測量方法，釆用的多功能軌道測量系統(tǒng)包括:軌道車，所述軌道車放置在左軌和右軌上并沿軌道方向運(yùn)動(dòng)；水平儀，所述水平儀安裝在軌道車上；三維測量裝置，所述三維測量裝置具有對設(shè)置在軌道車上的目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位的測量儀器；以及數(shù)據(jù)處理終端；其中，所述軌道車的左側(cè)安裝有左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向左軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；所述軌道車的右側(cè)安裝有與所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置之間已標(biāo)定相對位置的右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，所述右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向右軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；所述數(shù)據(jù)處理終端接收來自于水平儀、三維測量裝置、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值；其中，所述數(shù)據(jù)處理終端將由左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器測量出的左軌軌距測量基點(diǎn)與左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)、由右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器測量出的右軌軌距測量基點(diǎn)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)，以及已標(biāo)定的左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器之間的相對坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的軌距測量值；將所述軌距測量值與由水平儀測量出的傾斜度進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的超高測量值。所述三維測量裝置采用激光跟蹤系統(tǒng)，該激光跟蹤系統(tǒng)中的激光跟蹤器固定在軌道車附近并實(shí)時(shí)跟蹤安裝在軌道車上的反射器；所述數(shù)據(jù)處理終端接收來自于激光跟蹤器的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌向測量值。所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置發(fā)出的掃描激光帶與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置發(fā)出的掃描激光帶位于同一與被測軌道垂直的基準(zhǔn)平面上。所述軌道車上安裝有使軌道車緊靠左軌軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件，所述磁性元件位于軌道車的左側(cè)車底處并靠近左軌內(nèi)側(cè)；或者，所述軌道車上安裝有使軌道車緊靠右軌軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件，所述磁性元件位于軌道車的右側(cè)車底處并靠近右軌內(nèi)側(cè)。所述軌道車的車體為一左寬右窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車左側(cè)車底處的磁性元件分布在該左側(cè)車底處的前后兩端，且左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置位于這兩端的磁性元件之間；或者，所述軌道車的車體為一右寬左窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車右側(cè)車底處的磁性元件分布在該右側(cè)車底處的前后兩端，且右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置位于這兩端的磁性元件之間。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


圖1為本發(fā)明多功能軌道測量系統(tǒng)的工作示意圖。 圖2為圖1中的軌道車沿軌道方向的側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明多功能軌道測量系統(tǒng)中左(右)軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置工作示意圖。圖4為本發(fā)明多功能軌道測量方法中的軌距、超高測量原理圖。
具體實(shí)施例方式首先說明，本發(fā)明中的術(shù)語“前”、“后”、“左”、“右”均為基于附圖的關(guān)系。其中，如圖1所示，在由X軸、Y軸和Z軸定義的坐標(biāo)系中，Y軸方向?qū)?yīng)術(shù)語“前”、“后”，X軸方向?qū)?yīng)術(shù)語“左”、“右”。如圖1、2所示，軌道車2的車體為一左寬右窄的結(jié)構(gòu)，軌道車2左側(cè)前后端分別設(shè)有帶輪緣的車輪，磁性元件5安裝在軌道車2左側(cè)車底處的前后兩端，由于磁性元件5向左軌Ia的內(nèi)側(cè)施加磁力，因而使軌道車2左側(cè)兩車輪的輪緣緊貼左軌Ia軌頭內(nèi)側(cè)壁，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a位于這兩端的磁性元件5之間；軌道車2右側(cè)前后端分別設(shè)有不帶輪緣的車輪，右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b位于軌道車2右側(cè)車底中心處；軌道車2上位于左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b之間安裝有水平儀4。如圖1、2所示，激光跟蹤系統(tǒng)6中的激光跟蹤器601固定在軌道車2附近，軌道車2的車體上有一支撐立柱，在該支撐立柱的腰部設(shè)有一平臺(tái)，激光跟蹤系統(tǒng)6中的反射器602即安裝在該平臺(tái)上。在激光跟蹤系統(tǒng)6的工作狀態(tài)下，從激光跟蹤器601發(fā)出的指向反射器602的激光束(由圖1中激光跟蹤器601與反射器602之間的虛線表示)經(jīng)過反射器602反射后又原路返回激光跟蹤器601，并通過激光跟蹤器601中的測角裝置和測距裝置測得反射器602與激光跟蹤器601之間的相對坐標(biāo)；一旦激光跟蹤器601中的傳感器感應(yīng)到反射器602移動(dòng)，則隨即通過伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光跟蹤器601的跟蹤頭旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整激光束的發(fā)射方向，這時(shí)，測角裝置和測距裝置將重新測得反射器602與激光跟蹤器601之間的相對坐標(biāo)。激光跟蹤器601最好是直線測量距離在100米以上的激光跟蹤器，并具有較寬的水平轉(zhuǎn)角范圍，以便每次進(jìn)行激光跟蹤測量時(shí)使軌道車2在軌道上運(yùn)行盡量長的距離。本發(fā)明推薦采用API公司的Radian激光跟蹤儀(直線測量距離> 100m，水平轉(zhuǎn)角±320° )或Trackerf激光跟蹤儀(直線測量距離120m)。反射器602可以采用角偶棱鏡或貓眼反射器等，并且最好能夠在激光跟蹤測量時(shí)自動(dòng)地向激光跟蹤器601方向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明推薦采用可360°自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的角偶棱鏡。如圖1、2所示，支撐立柱的頂部設(shè)于一工作平臺(tái)，多功能軌道測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理終端7安放在該工作平臺(tái)上。數(shù)據(jù)處理終端7包括安裝有數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)701以及在計(jì)算機(jī)701與水平儀4、激光跟蹤系統(tǒng)6、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送的無線通訊控制箱702。如圖1、3所示，在左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a的工作狀態(tài)下，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a中的激光發(fā)射器發(fā)出指向左軌Ia內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部101至軌頭與軌腰結(jié)合部102的掃描激光帶301，掃描激光帶301中各束激光經(jīng)左軌Ia表面反射后由左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a中的激光接收器接收，最后通過計(jì)算得到掃描激光帶301與左軌Ia表面的交線上各點(diǎn)相對于左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a的三維坐標(biāo)。同樣，在右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b的工作狀態(tài)下，右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b中的激光發(fā)射器發(fā)出指向右軌Ib內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部101至軌頭與軌腰結(jié)合部102的掃描激光帶301，掃描激光帶301中各束激光經(jīng)右軌Ib表面反射后由右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b中的激光接收器接收，最后通過計(jì)算得到掃描激光帶301與右軌Ib表面的交線上各點(diǎn)相對于右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b的三維坐標(biāo)。如圖3、4所示，只有當(dāng)左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3a發(fā)出的掃描激光帶301與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置3b發(fā)出的掃描激光帶301位于同一與被測軌道垂直的基準(zhǔn)平面9上時(shí)，并且水平儀的中心也剛好位于該基準(zhǔn)平面9上時(shí)，所測得的軌距D和超高L才是該基準(zhǔn)平面9上最真實(shí)的軌距和超高。關(guān)于軌距D和超高L的測量原理為:左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3a發(fā)出的掃描激光帶301中指向左軌軌距測量基點(diǎn)IOa (即左軌Ia的頂點(diǎn))的激光束302經(jīng)左軌軌距測量基點(diǎn)IOa反射后被激光接收器接收，通過計(jì)算得到左軌軌距測量基點(diǎn)IOa相對于左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3a的坐標(biāo)值；同時(shí)，右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3b發(fā)出的掃描激光帶301中指向右軌軌距測量基點(diǎn)IOb (即右軌Ib的頂點(diǎn))的激光束302經(jīng)右軌軌距測量基點(diǎn)IOb反射后被激光接收器接收，通過計(jì)算得到右軌軌距測量基點(diǎn)IOb相對于右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3b的坐標(biāo)值；另外，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3a與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3b之間的相對坐標(biāo)又是已知的(已被預(yù)先標(biāo)定);這樣，就可以通過運(yùn)算獲得軌距D的測量值；將所述軌距測量值與由水平儀4測量出的傾斜度進(jìn)行運(yùn)算就可獲得被測軌道的超高L的測量值。例如，若假定在圖1中的坐標(biāo)系下某基準(zhǔn)平面9上的左軌軌距測量基點(diǎn)IOa的坐標(biāo)值為(Xl，yi，Zl)，右軌軌距測量基點(diǎn)IOb的坐標(biāo)值為(x2，y2，z2)，則軌距D=[(x「x2)2+(z「z2)2]1/2。若假定由水平儀4測量出的傾角為α，則超高L=D sina?？傊?，該多功能軌道測量系統(tǒng)工作時(shí)，數(shù)據(jù)處理終端7接收來自于水平儀4、激光跟蹤器601、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3a以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3b的測量信號(hào)，其中，對激光跟蹤器601得到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理夠獲得被測軌道的軌向測量值和軌道車2運(yùn)行里程的測量值，對左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3a、右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器3b以及水平儀4得到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理夠獲得被測軌道的軌面輪廓測量值、軌距以及超高的測量值。
權(quán)利要求
1.多功能軌道測量系統(tǒng)，包括: 軌道車(2 )，所述軌道車(2 )放置在左軌(Ia)和右軌(Ib )上并沿軌道方向運(yùn)動(dòng)； 水平儀(4)，所述水平儀(4)安裝在軌道車(2)上； 三維測量裝置，所述三維測量裝置具有對設(shè)置在軌道車(2)上的目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位的測量儀器；以及 數(shù)據(jù)處理終端(7);其特征在于， 所述軌道車(2 )的左側(cè)安裝有左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)，所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)具有發(fā)出指向左軌(Ia)內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部(101)至軌頭與軌腰結(jié)合部(102)的掃描激光帶(301)的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器； 所述軌道車(2)的右側(cè)安裝有與所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)之間已標(biāo)定相對位置的右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)，所述右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)具有發(fā)出指向右軌(Ib)內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部(101)至軌頭與軌腰結(jié)合部(102)的掃描激光帶(301)的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器； 所述數(shù)據(jù)處理終端(7)接收來自于水平儀(4)、三維測量裝置、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述三維測量裝置采用激光跟蹤系統(tǒng)(6)，該激光跟蹤系統(tǒng)(6)中的激光跟蹤器(601)固定在軌道車(2)附近并實(shí)時(shí)跟蹤安裝在軌道車(2)上的反射器(602);所述數(shù)據(jù)處理終端(7)接收來自于激光跟蹤器(601)的測量信號(hào)并進(jìn)行 處理后至少能夠獲得被測軌道的軌向測量值。
3.如權(quán)利要求2所述的軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理終端(7)接收來自于激光跟蹤器(601)的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后能夠獲得軌道車(2)運(yùn)行里程的測量值。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的多功能軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)發(fā)出的掃描激光帶(301)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)發(fā)出的掃描激光帶(301)位于同一與被測軌道垂直的基準(zhǔn)平面(9)上。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的多功能軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理終端(7)將由左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)測量出的左軌軌距測量基點(diǎn)(IOa)與左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)之間的相對坐標(biāo)、由右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)測量出的右軌軌距測量基點(diǎn)(IOb)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)之間的相對坐標(biāo)，以及已標(biāo)定的左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)之間的相對坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的軌距測量值；將所述軌距測量值與由水平儀(4)測量出的傾斜度進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的超高測量值。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的多功能軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述軌道車(2)上安裝有使軌道車(2)緊靠左軌(Ia)軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件(5)，所述磁性元件(5)位于軌道車(2 )的左側(cè)車底處并靠近左軌(Ia)內(nèi)側(cè)；或者，所述軌道車(2 )上安裝有使軌道車(2 )緊靠右軌(Ib )軌頭內(nèi)側(cè)壁運(yùn)行的磁性元件(5 )，所述磁性元件(5 )位于軌道車(2 )的右側(cè)車底處并靠近右軌(Ib)內(nèi)側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的多功能軌道測量系統(tǒng)，其特征在于:所述軌道車(2)的車體為一左寬右窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車(2)左側(cè)車底處的磁性元件(5)分布在該左側(cè)車底處的前后兩端，且左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)位于這兩端的磁性元件(5)之間；或者，所述軌道車(2 )的車體為一右寬左窄的結(jié)構(gòu)，位于軌道車(2 )右側(cè)車底處的磁性元件(5 )分布在該右側(cè)車底處的前后兩端，且右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)位于這兩端的磁性元件(5)之間。
8.多功能軌道測量方法，采用的多功能軌道測量系統(tǒng)包括: 軌道車(2)，所述軌道車(2)放置在左軌(Ia)和右軌(Ib)上并沿軌道方向運(yùn)動(dòng)； 水平儀(4)，所述水平儀(4)安裝在軌道車(2)上； 三維測量裝置，所述三維測量裝置具有對設(shè)置在軌道車(2)上的目標(biāo)進(jìn)行三維空間定位的測量儀器；以及 數(shù)據(jù)處理終端(7);其特征在于， 所述軌道車(2)的左側(cè)安裝有左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)，所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)具有發(fā)出指向左軌(Ia)內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部(101)至軌頭與軌腰結(jié)合部(102)的掃描激光帶(301)的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器； 所述軌道車(2)的右側(cè)安裝有與所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)之間已標(biāo)定相對距離的右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)，所述右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)具有發(fā)出指向右軌(lb)內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部(101)至軌頭與軌腰結(jié)合部(102)的掃描激光帶(301)的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器； 所述數(shù)據(jù)處理終端(7)接收來自于水平儀(4)、三維測量裝置、左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)以及右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值；其中 所述數(shù)據(jù)處理終端(7)將由左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)測量出的左軌軌距測量基點(diǎn)(IOa)與左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)之間的相對坐標(biāo)、由右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)測量出的右軌軌距測量基點(diǎn)(IOb)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)之間的相對坐標(biāo)，以及已標(biāo)定的左軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3a)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描器(3b)之間的相對坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的軌距測量值；將所述軌距測量值與由水平儀(4)測量出的傾斜度進(jìn)行運(yùn)算從而獲得被測軌道的超高測量值。
9.如權(quán)利要求8所述的多功能軌道測量方法，其特征在于:所述三維測量裝置采用激光跟蹤系統(tǒng)(6)，該激光跟蹤系統(tǒng)(6)中的激光跟蹤器(601)固定在軌道車(2)附近并實(shí)時(shí)跟蹤安裝在軌道車(2)上的反射器(602);所述數(shù)據(jù)處理終端(7)接收來自于激光跟蹤器(601)的測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌向測量值。
10.如權(quán)利要求8或9所述的多功能軌道測量方法，其特征在于:所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3a)發(fā)出的掃描激光帶(301)與右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置(3b)發(fā)出的掃描激光帶(301)位于同一與被測軌道垂直的基準(zhǔn)平面(9)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能軌道測量系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括軌道車、水平儀、三維測量裝置及數(shù)據(jù)處理終端，軌道車的左側(cè)安裝有左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向左軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；軌道車的右側(cè)安裝有與所述左軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置之間已標(biāo)定相對位置的右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置，右軌側(cè)激光三維輪廓掃描裝置具有發(fā)出指向右軌內(nèi)側(cè)并至少覆蓋從軌頂部至軌頭與軌腰結(jié)合部的掃描激光帶的激光發(fā)射器以及與之對應(yīng)的激光接收器；數(shù)據(jù)處理終端接收測量信號(hào)并進(jìn)行處理后至少能夠獲得被測軌道的軌距、超高、軌向及軌面輪廓測量值。
文檔編號(hào)G01B11/03GK103115581SQ20131002438
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者卡姆·劉 申請人:愛佩儀中測(成都)精密儀器有限公司