轨道几何状态快速精密测量系统技术方案

本发明专利技术涉及轨道几何状态快速精密测量系统，所述系统包括搭载平台和其上设置的测量单元；所述搭载平台为轨道车；所述测量单元包括控制终端、数据采集模块、全站仪和传感器；数据采集模块向传感器发送测量指令，接收、存储及时间同步传感器数据，并向控制终端实时发送采集数据；全站仪根据数据采集模块的测量指令，观测线路两侧布设的CPIII控制点，并将CPIII控制点观测值传输给控制终端。本发明专利技术解决了现有轨道测量设备用于轨道维护后存在的测量精度与测量效率无法有效平衡的问题，既能够兼顾CPIII点的绝对控制，又能够实现轨道平顺性的快速检测，可达到测量精度与测量效率的有效平衡，满足当前我国轨道交通对轨道维护的需求。

【技术实现步骤摘要】
轨道几何状态快速精密测量系统
本专利技术属于轨道交通测量
，具体涉及一种轨道几何状态快速精密测量系统。
技术介绍
轨道准确的几何尺寸是保证列车安全运行的基本条件，只有在高平顺的轨道上才能实现高速行车。轨道交通尤其是高速铁路的主要特点就是具有毫米级甚至亚毫米级精度的高平顺性，保持轨道的高平顺性是轨道养护的宗旨，对轨道几何状态的精密测量则是轨道维护工作的关键工序。目前，轨道交通的维护天窗绝大部分是安排在凌晨，时间短、任务重，亟需测量精度满足要求、效率与自动化程度高的轨道几何状态测量设备。就当前的技术水平而言，轨道几何状态测量要达到较高的测量精度，离不开基于轨道线路两侧布设的三维控制基准（例如：CPIII控制点），但现在利用CPIII控制点对轨道几何状态进行测量的设备主要就是静态绝对测量小车，这类设备的测量精度较高，但测量效率不能令人满意。而完全不使用CPIII控制点的动态相对测量小车，则无法获取轨道外部几何状态信息，且很难满足轨道长波不平顺的测量精度。综上所述，现有轨道测量设备要么精度高、效率低，要么效率高、精度低，未能有效平衡测量精度与测量效率之间的矛盾，难以满足当前我国轨道交通对轨道维护的需求。因此，如何高精度、高效率地测量轨道几何状态，为轨道维护提供技术作业依据，以保轨道平顺性，对轨道交通的运营维护具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轨道几何状态快速精密测量系统，解决现有轨道测量设备用于轨道维护后存在的测量精度与测量效率无法有效平衡的问题，既能够兼顾CPIII点的绝对控制，又能够实现轨道平顺性的快速检测，可达到测量精度与测量效率的有效平衡，满足当前我国轨道交通对轨道维护的需求。本专利技术所采用的技术方案为：轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：所述系统包括搭载平台和其上设置的测量单元；所述搭载平台为轨道车；所述测量单元包括控制终端、数据采集模块、全站仪和传感器；数据采集模块向传感器发送测量指令，接收、存储及时间同步传感器数据，并向控制终端实时发送采集数据；全站仪根据控制终端的采集指令，观测线路两侧布设的CPIII控制点，并将CPIII控制点观测值传输给控制终端。轨道车为T型轨道车，包括纵梁和其一侧与其垂直的横梁，纵梁前后两端底部和横梁外端底部均设置有与钢轨顶面接触的走行轮，横梁底部两端设置有与钢轨内侧面接触的测量轮，纵梁的走行轮侧面设置有与钢轨内侧面接触的导向轮。传感器包括惯性测量装置、位移传感器、倾角传感器、编码器、轨枕识别器和温度传感器。惯性测量装置位于横梁顶部，连续测量搭载平台的空间三维姿态。位移传感器设置在横梁两端内部，与测量轮并行连接，测量两根钢轨之间的轨距变化量。倾角传感器设置在横梁中段内部，测量搭载平台当前的位置姿态。编码器通过一组耦合齿轮与走行轮连接，测量走行轮的转动里程。轨枕识别器为激光测距传感器，位于横梁一端内部，测量搭载平台与轨道道床之间的距离。温度传感器设置在横梁内部，测量周边环境温度。控制终端基于推杆的支撑布置于横梁上方；数据采集模块布置在横梁内部；全站仪基于支撑立柱的支撑布置于横梁上方。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统设计了分离式的搭载平台和测量单元，实现系统“化整为零”，便于现场操作人员的搬运、组装和使用。2、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统设置有轨枕识别，通过测量所述搭载平台与轨道道床之间的距离变化，实现轨枕位置的精确识别和自动提取。3、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统内置有温度传感器，通过实时测量周边环境温度变化，对多源采集数据进行实时温差改正，提高测量准确性。4、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统设置有倾角传感器，通过实时测量所述搭载平台的位置姿态，可检核或修正惯性测量装置随时间产生的漂移误差。5、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统由搭载平台和测量单元组成，通过推动搭载平台，可使测量单元沿轨道前后移动。当开展轨道测量作业时，只需将本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统推行至测站点附近静止，使用全站仪观测线路两侧布设的CPIII控制点进行不整平自由设站；在测站之间连续行进，使用惯性测量装置动态采集轨道的空间三维姿态；而位移、倾角、编码器等高速传感器则实时采集轨道的轨距、超高、里程等信息。控制终端通过对测量单元获取的多源采集数据进行综合解算，可得到轨道的内外部几何状态信息，完成对轨道的快速测量。6、本专利技术所述的轨道几何状态快速精密测量系统以惯性测量装置和全站仪为核心测量单元，并辅以位移、倾角、编码器等高速传感器，实现对轨道几何状态的快速测量，既能够完成轨道精准相对测量，又能够兼顾CPIII点的绝对控制，达到精度与效率的有效平衡，满足当前我国轨道交通对轨道维护的需求。附图说明图1为本专利技术的俯视图。图2为本专利技术的正视图。图3为本专利技术的侧视图。图4为本专利技术的仰视图。图中，1-横梁，2-纵梁，3-走行轮，4-测量轮，5-导向轮，6-刹车装置，7-推杆，8-支撑立柱，9-控制终端，10-数据采集模块，11-惯性测量装置，12-全站仪，13-位移传感器，14-倾角传感器，15-编码器，16-轨枕识别器，17-温度传感器。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种轨道几何状态快速精密测量系统，所述系统包括搭载平台和其上设置的测量单元；所述搭载平台为轨道车；所述测量单元包括控制终端9、数据采集模块10、全站仪12和传感器；数据采集模块10向传感器发送测量指令，接收、存储及时间同步传感器数据，并向控制终端9实时发送采集数据；全站仪12根据控制终端9的采集指令，观测线路两侧布设的CPIII控制点，并将CPIII控制点观测值传输给控制终端9。轨道车为T型轨道车，包括纵梁2和其一侧与其垂直的横梁1，均为框架结构。纵梁2前后两端底部和横梁1外端底部均设置有与钢轨顶面接触的走行轮3，横梁1底部两端设置有与钢轨内侧面接触的测量轮4，纵梁2的走行轮3侧面设置有与钢轨内侧面接触的导向轮5。传感器包括惯性测量装置11、位移传感器13、倾角传感器14、编码器15、轨枕识别器16和温度传感器17。惯性测量装置11位于横梁1顶部（可选型号为零偏稳定性优于0.01°/h的三轴惯性测量装置），连续测量搭载平台的空间三维姿态。位移传感器13设置在横梁1内外两端内部，与测量轮4并行连接，测量两根钢轨之间的轨距变化量。位移传感器可选型号为novotechnikTR系列。倾角传感器14设置在横梁1中段内部（可选型号为测角精度优于0.005°的双轴倾角传感器），测量搭载平台当前的位置姿态。编码器15通过一组耦合齿轮与走行轮3连接，测量走行轮3的转动里程。编码器可选型号为宜科EC50P-5000。轨枕识别器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：/n所述系统包括搭载平台和其上设置的测量单元；/n所述搭载平台为轨道车；所述测量单元包括控制终端（9）、数据采集模块（10）、全站仪（12）和传感器；/n数据采集模块（10）向传感器发送测量指令，接收、存储及时间同步传感器数据，并向控制终端（9）实时发送采集数据；全站仪（12）根据控制终端（9）的采集指令，观测线路两侧布设的CPIII控制点，并将CPIII控制点观测值传输给控制终端（9）。/n

【技术特征摘要】
1.轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：
所述系统包括搭载平台和其上设置的测量单元；
所述搭载平台为轨道车；所述测量单元包括控制终端（9）、数据采集模块（10）、全站仪（12）和传感器；
数据采集模块（10）向传感器发送测量指令，接收、存储及时间同步传感器数据，并向控制终端（9）实时发送采集数据；全站仪（12）根据控制终端（9）的采集指令，观测线路两侧布设的CPIII控制点，并将CPIII控制点观测值传输给控制终端（9）。


2.根据权利要求1所述的轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：
轨道车为T型轨道车，包括纵梁（2）和其一侧与其垂直的横梁（1），纵梁（2）前后两端底部和横梁（1）外端底部均设置有与钢轨顶面接触的走行轮（3），横梁（1）底部两端设置有与钢轨内侧面接触的测量轮（4），纵梁（2）的走行轮（3）侧面设置有与钢轨内侧面接触的导向轮（5）。


3.根据权利要求2所述的轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：
传感器包括惯性测量装置（11）、位移传感器（13）、倾角传感器（14）、编码器（15）、轨枕识别器（16）和温度传感器（17）。


4.根据权利要求3所述的轨道几何状态快速精密测量系统，其特征在于：
惯性测量装置（11）位于横梁（1）顶部，连续测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓春，邓川，武瑞宏，袁永信，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61