基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，涉及轨道测量技术领域，以解决现有技术中通过全站仪测量轨道对环境的要求很高，而且结构复杂、作业效率较低、维护成本较高的技术问题。本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，包括：机架，以及设置在机架上的惯导测试转台、传感器数据采集单元、笔记本电脑和断面仪；其中，机架上装有轨距测量传感器，轨距测量传感器用于获取轨距信息；具体地，机架上还装有行走轮及侧轮，行走轮上装有里程测量编码器，里程测量编码器用于记录轨检车的行走里程；侧轮用于引导轨检车向前行走，防止轨检车偏离轨道。

主设计要求

1.一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，包括：机架，以及设置在所述机架上的惯导测试转台、传感器数据采集单元、笔记本电脑和断面仪；所述机架上装有轨距测量传感器，所述轨距测量传感器用于获取轨距信息；所述机架上还装有行走轮及侧轮，所述行走轮上装有里程测量编码器，所述里程测量编码器用于记录轨检车的行走里程；所述侧轮用于引导所述轨检车向前行走，防止所述轨检车偏离轨道。

设计方案

1.一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，包括：机架，以及设置在所述机架上的惯导测试转台、传感器数据采集单元、笔记本电脑和断面仪；

所述机架上装有轨距测量传感器，所述轨距测量传感器用于获取轨距信息；

所述机架上还装有行走轮及侧轮，所述行走轮上装有里程测量编码器，所述里程测量编码器用于记录轨检车的行走里程；

所述侧轮用于引导所述轨检车向前行走，防止所述轨检车偏离轨道。

2.根据权利要求1所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述机架包括：第一车架和第二车架；所述第一车架通过定位销与所述第二车架连接，并构成T型的测量平台。

3.根据权利要求2所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述轨距测量传感器包括：左轨距测量传感器和右轨距测量传感器，所述左轨距测量传感器安装在所述第一车架上，所述右轨距测量传感器安装在所述第二车架上；

所述第一车架和所述第二车架均装有所述行走轮及所述侧轮。

4.根据权利要求2所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述惯导测试转台通过螺钉和定位销与所述第二车架连接；所述断面仪安装在所述第一车架上，用于在每个测量段的起点、终点提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息，利用惯导提供的姿态信息以及测得的杆臂信息得到轨检车所在位置的绝对位置信息；

所述传感器数据采集单元固定在所述第二车架上，且所述传感器数据采集单元内置有数据采集主板，用于采集所述惯导测试转台、所述轨距测量传感器、所述里程测量编码器的数据，并解算轨检车的姿态位置及轨道参数。

5.根据权利要求2所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，还包括：推杆，所述推杆通过支撑座铰接在所述第一车架上，且所述推杆能够绕所述支撑座转动，并放置在与水平成40°、50°和90°的位置固定。

6.根据权利要求5所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述推杆上设有电脑托架，所述笔记本电脑装配在所述电脑托架上。

7.根据权利要求2所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，还包括：设置在所述第一车架上的小车上道扳手，所述小车上道扳手用于所述断面仪测量时固定所述机架。

8.根据权利要求3所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，还包括：设置在所述机架上的光轴和直线轴承，且所述直线轴承的两端设有拉簧挂钩，两个所述拉簧挂钩之间设有弹簧。

9.根据权利要求8所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述光轴和所述直线轴承分别包括第一光轴和第一直线轴承；

所述第一光轴和所述第一直线轴承设置在所述第一车架上，所述第一光轴和所述第一直线轴承配合用于给所述左轨距测量传感器导向。

10.根据权利要求8或9所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，其特征在于，所述光轴和所述直线轴承分别包括第二光轴和第二直线轴承；

所述第二光轴和所述第二直线轴承设置在所述第二车架上，所述第二光轴和所述第二直线轴承配合用于给所述右轨距测量传感器导向。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及轨道测量技术领域，特别涉及一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统。

背景技术

在建设阶段，铁路轨道铺设完成之后需要对轨道的绝对位置和相对位置进行检测，对不符合设计要求的位置进行调整，保证列车安全、舒适的运行。在铁路长期运营的过程中，轨道会因为长期的使用磨损、路基沉降、扣件松动等原因而发生变化，致使轨道局部位置的绝对和相对状态发生改变。这些改变会严重影响列车运营的安全性和舒适度，必须对这些改进进行检测、调整。

现有技术中，有很多相关的检测设备是借助于高精度自动伺服全站仪测量轨道检查仪，该设备使用的前提是先要在全线依次建立基础平面控制网(CPI)、线路平面控制网(CPII)、轨道控制网(CPⅢ)，然后将全站仪架设在轨道中线附近，利用CPⅢ进行自由设站，最后对钢轨上离散的待测点进行检测，得出相应实测与设计的偏差值，再根据偏差值对轨道的绝对位置和相对位置进行调整。

然而，通过全站仪测量轨道，其多级控制网的建立、测设、评差、管理、维护成本巨大，测量轨道上离散点的作业过程较复杂，作业效率低，对环境的要求很高。

因此，如何提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，能够保证结构简单、对环境要求偏低，测量方便、有利于提高作业效率，同时维护成本较低，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，以解决现有技术中通过全站仪测量轨道对环境的要求很高，而且结构复杂、作业效率较低、维护成本较高的技术问题。

本实用新型提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，包括：机架，以及设置在所述机架上的惯导测试转台、传感器数据采集单元、笔记本电脑和断面仪；所述机架上装有轨距测量传感器，所述轨距测量传感器用于获取轨距信息；所述机架上还装有行走轮及侧轮，所述行走轮上装有里程测量编码器，所述里程测量编码器用于记录轨检车的行走里程；所述侧轮用于引导所述轨检车向前行走，防止所述轨检车偏离轨道。

实际应用时，所述机架包括：第一车架和第二车架；所述第一车架通过定位销与所述第二车架连接，并构成T型的测量平台。

其中，所述轨距测量传感器包括：左轨距测量传感器和右轨距测量传感器，所述左轨距测量传感器安装在所述第一车架上，所述右轨距测量传感器安装在所述第二车架上；所述第一车架和所述第二车架均装有所述行走轮及所述侧轮。

具体地，所述惯导测试转台通过螺钉和定位销与所述第二车架连接；所述断面仪安装在所述第一车架上，用于在每个测量段的起点、终点提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息，利用惯导提供的姿态信息以及测得的杆臂信息得到轨检车所在位置的绝对位置信息；所述传感器数据采集单元固定在所述第二车架上，且所述传感器数据采集单元内置有数据采集主板，用于采集所述惯导测试转台、所述轨距测量传感器、所述里程测量编码器的数据，并解算轨检车姿态位置及轨道参数。

进一步地，本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还包括：推杆，所述推杆通过支撑座铰接在所述第一车架上，且所述推杆能够绕所述支撑座转动，并放置在与水平成40°、50°和90°的位置固定。

更进一步地，所述推杆上设有电脑托架，所述笔记本电脑装配在所述电脑托架上。

实际应用时，本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还包括：设置在所述第一车架上的小车上道扳手，所述小车上道扳手用于所述断面仪测量时固定所述机架。

其中，本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还包括：设置在所述机架上的光轴和直线轴承，且所述直线轴承的两端设有拉簧挂钩，两个所述拉簧挂钩之间设有弹簧。

具体地，所述光轴和所述直线轴承分别包括第一光轴和第一直线轴承；所述第一光轴和所述第一直线轴承设置在所述第一车架上，所述第一光轴和所述第一直线轴承配合用于给所述左轨距测量传感器导向。

进一步地，所述光轴和所述直线轴承分别包括第二光轴和第二直线轴承；所述第二光轴和所述第二直线轴承设置在所述第二车架上，所述第二光轴和所述第二直线轴承配合用于给所述右轨距测量传感器导向。

相对于现有技术，本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统具有以下优势：

本实用新型提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中，包括：机架，以及设置在机架上的惯导测试转台、传感器数据采集单元、笔记本电脑和断面仪；其中，机架上装有轨距测量传感器，轨距测量传感器用于获取轨距信息；具体地，机架上还装有行走轮及侧轮，行走轮上装有里程测量编码器，里程测量编码器用于记录轨检车的行走里程；侧轮用于引导轨检车向前行走，防止轨检车偏离轨道。由此分析可知，本实用新型提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，在测量区间内，断面仪在每个测量段的起点、终点使用，提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息；惯导测试转台在每测量段内连续使用，提供各段两点间相对几何参数测量值；惯导测试转台提供的姿态信息通过姿态矩阵转换，结合断面仪测量信息，得到断面仪所在轨当前的绝对位置，进而通过杆臂信息得到轨检车当前的绝对位置；并且，两者测量值无缝衔接；前者两点绝对几何参数测量值作为后者在该段内的完整性约束，保证后者在该段内能够满足测量精度要求。综上所述，本实用新型提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，能够保证结构简单、对环境要求偏低，测量方便、有利于提高作业效率，同时维护成本较低。

此外，现有的轨检车作业过程中，需要根据当前作业段里程找到对应CPⅢ点号，从而获得全站仪自由设站的位置信息。然而，有些线路CPⅢ点号喷刷模糊甚至丢失，尤其是在车站道岔附近，线路复杂，后补的CPⅢ点，布点不标准，特别容易混淆，因此需要操作人员人工寻找其对应的CPⅢ点号，影响测试效率和准确度；并且，同时铁路段只提供CPⅢ点的点号和坐标信息，没有里程信息。本实用新型提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，利用包含里程和坐标信息的设计表，通过坐标投影，找到CPⅢ点坐标对应的里程信息，在已知当前作业里程的条件下快速找到作业段CPⅢ点号，有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施本方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统的拆装结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中轨距测量传感器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中行走轮及侧轮的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中第一车架的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中第二车架的结构示意图。

图中：1－机架；2－惯导测试转台；3－传感器数据采集单元；4－笔记本电脑；5－断面仪；6－轨距测量传感器；7－行走轮；8－侧轮；9－里程测量编码器；101－第一车架；102－第二车架；61－左轨距测量传感器；62－右轨距测量传感器；10－推杆；11－小车上道扳手；12－光轴；13－直线轴承；14－拉簧挂钩。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统的拆装结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中轨距测量传感器的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中行走轮及侧轮的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中第一车架的结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中第二车架的结构示意图。

如图1－图6所示，本实用新型实施例提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，包括：机架1，以及设置在机架1上的惯导测试转台2、传感器数据采集单元3、笔记本电脑4和断面仪5；机架1上装有轨距测量传感器6，轨距测量传感器6用于获取轨距信息；机架1上还装有行走轮7及侧轮8，行走轮7上装有里程测量编码器9，里程测量编码器9用于记录轨检车的行走里程；侧轮8用于引导轨检车向前行走，防止轨检车偏离轨道。

相对于现有技术，本实用新型实施例所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统具有以下优势：

本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中，如图1－图6所示，包括：机架1，以及设置在机架1上的惯导测试转台2、传感器数据采集单元3、笔记本电脑4和断面仪5；其中，机架1上装有轨距测量传感器6，轨距测量传感器6用于获取轨距信息；具体地，机架1上还装有行走轮7及侧轮8，行走轮7上装有里程测量编码器9，里程测量编码器9用于记录轨检车的行走里程；侧轮8用于引导轨检车向前行走，防止轨检车偏离轨道。由此分析可知，本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，在测量区间内，断面仪5在每个测量段的起点、终点使用，提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息；惯导测试转台2在每测量段内连续使用，提供各段两点间相对几何参数测量值；惯导测试转台2提供的姿态信息通过姿态矩阵转换，结合断面仪5测量信息，得到断面仪5所在轨当前的绝对位置，进而通过杆臂信息得到轨检车当前的绝对位置；并且，两者测量值无缝衔接；前者两点绝对几何参数测量值作为后者在该段内的完整性约束，保证后者在该段内能够满足测量精度要求。综上所述，本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，能够保证结构简单、对环境要求偏低，测量方便、有利于提高作业效率，同时维护成本较低。

此处需要补充说明的是，为了对里程测量编码器9起到保护作用，避免其受到风雪雨水的影响，本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统中，上述里程测量编码器9可以设有保护罩。

实际应用时，为了便于搬运，如图2所示，上述机架1可以包括：第一车架101和第二车架102；拼装时，第一车架101通过定位销与第二车架102连接，并构成T型的测量平台；也即，将第一车架101上的定位销插入第二车架102的销孔内，并把锁紧螺钉拧紧。

其中，如图3所示，上述轨距测量传感器6可以包括：左轨距测量传感器61和右轨距测量传感器62，左轨距测量传感器61可以安装在第一车架101上，右轨距测量传感器62可以安装在第二车架102上；并且，上述第一车架101和第二车架102均安装有行走轮7及侧轮8。

具体地，如图1所示，上述惯导测试转台2可以通过螺钉和定位销与第二车架102连接；上述断面仪5可以安装在第一车架101上，用于在每个测量段的起点、终点提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息，利用惯导提供的姿态信息以及测得的杆臂信息得到轨检车所在位置的绝对位置信息；上述传感器数据采集单元3可以固定在第二车架102上，且传感器数据采集单元3内置有数据采集主板，能够用于采集惯导测试转台2、轨距测量传感器6、里程测量编码器9的数据，并解算轨检车姿态位置及轨道参数。

进一步地，如图1所示，本实用新型所述的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还可以包括：推杆10，该推杆10可以通过支撑座铰接在第一车架101上，且推杆10能够绕支撑座转动，并放置在与水平成40°、50°和90°的位置固定。此外，松开推杆10端部的螺钉能够将推杆10从支撑座上卸下。

更进一步地，如图1所示，上述推杆10上可以设有电脑托架，从而笔记本电脑4能够装配在该电脑托架上；具体装配时，可以将笔记本电脑4直接插入并紧固在电脑托架上。

实际应用时，如图3所示，本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还可以包括：设置在第一车架101上的小车上道扳手11，该小车上道扳手11能够用于断面仪5测量时固定机架1。

其中，如图5和图6所示，本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统还可以包括：设置在机架1上的光轴12和直线轴承13，且直线轴承13的两端可以设有拉簧挂钩14，两个拉簧挂钩14之间设有弹簧。

具体地，如图5所示，上述光轴12和直线轴承13可以分别包括第一光轴和第一直线轴承；并且，第一光轴和第一直线轴承可以设置在第一车架101上，第一光轴和第一直线轴承能够配合用于给左轨距测量传感器61导向。

进一步地，如图6所示，上述光轴12和直线轴承13可以分别包括第二光轴和第二直线轴承；并且，第二光轴和第二直线轴承可以设置在第二车架102上，第二光轴和第二直线轴承能够配合用于给右轨距测量传感器62导向。

本实用新型实施例提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，在测量区间内，断面仪在每个测量段的起点、终点使用，提供当前点与CPⅢ点斜距与竖直角信息；惯导测试转台在每测量段内连续使用，提供各段两点间相对几何参数测量值；惯导测试转台提供的姿态信息通过姿态矩阵转换，结合断面仪测量信息，得到断面仪所在轨当前的绝对位置；并且，两者测量值无缝衔接；前者两点绝对几何参数测量值作为后者在该段内的完整性约束，保证后者在该段内能够满足测量精度要求。综上所述，本实用新型提供的基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，能够保证结构简单、对环境要求偏低，测量方便、有利于提高作业效率，同时维护成本较低。

此外，现有的轨检车作业过程中，需要根据当前作业段里程找到对应CPⅢ点号，从而获得全站仪自由设站的位置信息。然而，有些线路CPⅢ点号喷刷模糊甚至丢失，尤其是在车站道岔附近，线路复杂，后补的CPⅢ点，布点不标准，特别容易混淆，因此需要操作人员人工寻找其对应的CPⅢ点号，影响测试效率和准确度；并且，同时铁路段只提供CPⅢ点的点号和坐标信息，没有里程信息。本实用新型实施例提供一种基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统，利用包含里程和坐标信息的设计表，通过坐标投影，找到CPⅢ点坐标对应的里程信息，在已知当前作业里程的条件下快速找到作业段CPⅢ点号，有效提高工作效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

基于断面仪和惯导组合的轨道参数测量系统论文和设计

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