构架式轨距和轨向测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种构架式轨距和轨向测量装置，该装置包括：检测梁，设置在轨道检查车构架上；两组激光图像位移传感器，分别设置在检测梁两端，用以检测轨道相对检测梁的位移；轨向加速度计，用于测量检测梁的的中心点相对与惯性空间的位移；车体惯性修正平台，用以测量检测梁的姿态，修正检测梁姿态对测量数据造成的影响；测距传感器，设置在轨道检查车轮对轴端，用以测量轨道检查车的行驶距离、行驶速度并提供距离采样时间间隔；数据处理平台，设置在检查车上，将检测数据进行处理，以得到轨距和轨向检测结果。本发明专利技术解决了轴箱式轨距检测梁本身的安全隐患和高速下轨距轨向无法测量的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁路工务检测设备，尤其涉及一种构架式轨距和轨向测量装置。
技术介绍
轨道检查车是为检查轨道病害、消除事故隐患、指导线路养护维修、提高线路平顺性、保障行车安全而研制的大型动态检测设备。目前现有的轨道检查车，例如GJ-4型轨道检查车，技术先进、测量准确，已在多个铁路局推广使用，对保证铁路运输安全和提高旅客列车的平稳舒适性均发挥了重要作用。但其轨距和轨向测量采用的是安装于轴箱的轨距检测梁系统，随着我国铁路运行速度不断提高， 一方面轨道检查车的检测密度增加；另一方面轨距检测梁工作环境恶化，承受的振动和冲击加大；使轨距检测梁在检测中存在安全隐患，一旦发生轨距检测梁断梁事故，不仅中断检测工作，而且严重影响行车安全。同时检测速度提高后，轨距检测梁的振动的幅度和频率加大，造成轨距、轨向测量准确性显著下降，有时甚至无法检测，严重影响了线路检查工作。大部分GJ-4型轨道检查车检测速度达到120公里/小时后，因轴箱轨距检测梁的振荡，轨距轨向无法正常检测。 基于以上情况，迫切需要一种轨距和轨向测量系统，解决轴箱式轨距检测梁本身的安全隐患和高速下轨距轨向无法测量的问题，满足铁路提速后运输安全和检测精度的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种构架式轨距和轨向测量装置，以解决轴箱式轨距检测梁本身的安全隐患和高速下轨距轨向无法检测的问题，为提速线路的等速检测提供检测设备，为GJ-4型轨道检查车的升级提供技术保障。本专利技术实施例提供一种构架式轨距和轨向测量装置，该装置包括 检测梁，设置在轨道检查车构架上，和轨道方向垂直； 两组激光图像位移传感器，分别设置在检测梁两端，用以检测轨道相对检测梁的位移； 两组激光器，分别设置在激光图像位移传感器下方，用以提供光信号给激光图像位移传感器； 轨向加速度计，用于间接测量检测梁的的中心点相对与惯性空间的位移； 车体惯性修正平台，用以测量检测梁的姿态，修正检测梁姿态对测量数据造成的影响； 测距传感器，设置在轨道检查车轮对轴端，用以测量轨道检查车的行驶距离、行驶速度并提供距离采样时间间隔； 数据处理平台，设置在检查车上，将检测数据进行处理，以得到轨距和轨向检测结果。 通过本专利技术实施例，解决了轴箱式轨距检测梁本身的安全隐患和高速下轨距轨向4无法测量的问题，满足铁路提速后运输安全和检测精度的需求。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本专利技术的限定。在附图中 图1为本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的检测梁部分一个实施例的结构示意图。图3为本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的检测梁外观示意图。 图4为本专利技术构架式轨距和轨向测量装置测量原理图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附 图，对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本 专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。 实施例一 请参阅图l-图3，其中，图l是本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的一个实施例的 结构示意图，图2是本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的检测梁部分一个实施例的结构示 意图，图3是本专利技术构架式轨距和轨向测量装置的检测梁外观示意图。 本实施例提供一种构架式轨距和轨向测量装置，该装置包括 检测梁，与轨道垂直方向设置在轨道检查车下方；与现有技术不同的是，本专利技术实 施例将检测梁用构架式设置在轨道检查车车体上，而不是现有技术的轨道检查车轨轴上， 可以减少震动的干扰。 两组激光图像位移传感器，每组两个，分别设置在检测梁两端，分别检测左轨轨距 点相对检测梁的位移、左轨轨面顶点相对检测梁的位移、右轨轨距点相对检测梁的位移和 右轨轨面顶点相对检测梁的位移。 两组激光器，每组两个，与所述的激光图像位移传感器相对应，分别设置在激光图 像位移传感器下方，用以提供光信号给激光图像位移传感器； 轨向加速度计，用于间接测量检测梁的的中心点相对与惯性空间的位移； 车体惯性修正平台，用以测量检测梁的姿态，修正检测梁姿态对测量数据造成的影响； 测距传感器，设置在轨道检查车轮对轴端，用以测量轨道检查车的行驶距离、行驶 速度并提供距离采样时间间隔； 数据处理平台，设置在检查车上，上述各个装置将采集到的数据经过模拟低通滤 波器和高速A/D采集卡传送给数据处理平台，该数据处理平台包括轨向合成模块、轨距合 成模块和轨距轨向输出模块，用以将检测数据进行处理，以得到轨距和轨向检测结果。 本专利技术实施例，采用构架式的轨距和轨向测量装置，解决了轴箱式轨距检测梁本 身的安全隐患和高速下轨距轨向无法测量的问题。 实施例二 再请参阅图4，图4是本专利技术构架式轨距和轨向测量装置测量原理图。 如图所示，轨距采用激光图像式测量轨距左右偏移值，轨向采用惯性测量法，轨向系统测量原理见图4。 检测梁与钢轨相互位置关系定义见图4。 安装于检测梁的激光图像式测量传感器的输出如下 左轨轨距点相对检测梁的位移(左轨距偏移值)； gK右轨轨距点相对检测梁的位移(右轨距偏移值)； 左轨轨面顶点相对检测梁的位移(左高低偏移值)； pK右轨轨面顶点相对检测梁的位移(右高低偏移值)。 轨向加速度计的输出 ay检测梁中心点的横向加速度。 G左右轨轨面中点之间的标准距离，为1500mm ; L检测梁内两端传感器的距离； ht检测梁相对于轨距测量平面的垂直高度； 需要测量的值左右轨向为 y。 yK :分别为左右轨距测量点的y坐标，就是要计算的左右轨向。 需要测量检测梁倾角0b: 已知轨道的倾角 t (由轨道检查车上惯性包测得，属于现有技术中已知数值)； yb :检测梁的中点的y坐标； 另外还有一个安装在轮对轴头的光电编码器，这是测量系统必备的，它可以提供轨道检查车行驶的距离，利用它提供的脉冲信号和计时器可测量速度，同时还为测量系统提供精确的距离采样时间间隔。 测量模型的建立，由图4可知 gL = yb-yL_L/2 (1) gK = yK-yb-L/2 (2) 在以上2个等式中，g。 gK可由激光图像式轨距系统测得，yb可由惯性传感器轨向 加速度计间接测得，由此可得到其余2个想要测量的量yK、 h。 轨向加速度计的响应^、 .八 ，d、 ^o少=— gsm06 +~77^ + ^TT,、 在等式(3)中，第一项是要测量的检测梁横向加速度，第二项是对重力的响应，梁 的倾角Ob—般很小，sin0b可用Qb线性近似，第三项是梁围绕旋转中心旋转产生的加 速度，第四项是由于敏感轴的对准而产生的对纵向加速度计的响应。轴偏向用、，表示，单 位为弧度。 根据轨距的定义，由式(1) (2)可得轨距ga : ga = yK-yL = gK+gL+L (4) 式中L是常量。 由等式(1) 、 (2)可知，知道yb就可求得yK、yL。 由等式(3)可知，要想得yb，只需求得一个未知量检测梁倾角 b，由图4可知轨6道的倾角Qt禾P b的关系 <formula>formula see original document page 7</formula>+ (5) 由等式(5)可知已知轨道的倾角 t，就可得到检测梁的倾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构架式轨距和轨向测量装置，该装置包括：　　检测梁，设置在轨道检查车构架上，和轨道方向垂直；　　两组激光图像位移传感器，分别设置在检测梁两端，用以检测轨道相对检测梁的位移；　　两组激光器，分别设置在激光图像位移传感器下方，用以提供光信号给激光图像位移传感器；　　轨向加速度计，用于间接测量检测梁的的中心点相对与惯性空间的位移；　　车体惯性修正平台，用以测量检测梁的姿态，修正检测梁姿态对测量数据造成的影响；　　测距传感器，设置在轨道检查车轮对轴端，用以测量轨道检查车的行驶距离、行驶速度并提供距离采样时间间隔；　　数据处理平台，设置在检查车上，将检测数据进行处理，以得到轨距和轨向检测结果。

【技术特征摘要】
一种构架式轨距和轨向测量装置，该装置包括检测梁，设置在轨道检查车构架上，和轨道方向垂直；两组激光图像位移传感器，分别设置在检测梁两端，用以检测轨道相对检测梁的位移；两组激光器，分别设置在激光图像位移传感器下方，用以提供光信号给激光图像位移传感器；轨向加速度计，用于间接测量检测梁的的中心点相对与惯性空间的位移；车体惯性修正平台，用以测量检测梁的姿态，修正检测梁姿态对测量数据造成的影响；测距传感器，设置在轨道检查车轮对轴端，用以测量轨道检查车的行驶距离、行驶速度并提供距离采样时间间隔；数据处理平台，设置在检查车上，将检测数据进行处理，以得到轨距和轨向检测结果。2. 根据权利要求1所述的构架式轨距和轨向测量装置，其特征在于，所述两组激光图像位移传感器，每组由两个激光图像位移传感器组成，分别检测左轨轨距点相对检测梁的位移、左轨轨面顶点相对检测梁的位移、右轨轨距点相对检测梁的位移和右轨轨面顶点相对检测梁的位移。3. 根据权利要求1所述的构架式轨距和轨向测量装置，其特征在于，所述惯性修正平台包括设置在轨道检查车上的惯性包。4. 根据权利要求1所述的构架式轨距和轨向测量装置，其特征在于，轨向的计算公式为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，^为左轨轨距点相对检测梁的位移，gK为右轨轨距点相...

【专利技术属性】
技术研发人员：任盛伟，许贵阳，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]