CN108086068B - 一种轨道几何参数单弦测量***及其相应的测量方法 - Google Patents

一种轨道几何参数单弦测量***及其相应的测量方法 Download PDF

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Abstract

一种轨道几何参数单弦测量***，包括前测量小车(1)、中间测量小车(10)和后测量小车(7)至少三个测量小车，该前测量小车(1)、中间测量小车(10)及后测量小车(7)之间连接测量钢弦，所述前测量小车(1)装有前超高测量传感器(2)，中间测量小车(10)上装有矢距测量传感器(5)、纵平测量传感器(9)及中间超高测量传感器(6)，后测量小车(7)装有后超高测量传感器(8)，过测量钢弦所在的直线的平面为基准平面(13)测量钢轨点实际抄平值。本发明所述轨道几何参数单弦测量***的优点在于采用单弦测量，对比三弦测量***可以减少测量机构和传感器，尤其是对于结构紧凑的车型(如轨距小于标准轨距1435mm的车型)可以节约大量的安装空间。本发明还可以用在轨道作业记录等方面。

Description

一种轨道几何参数单弦测量***及其相应的测量方法
技术领域
本发明涉及一种铁路轨道几何参数测量***，属于铁路轨道测量技术领域。
背景技术
新建有砟铁路和既有有砟铁路的维修起拨道作业，需要对铁路线路几何参数(横向水平、方向正矢和钢轨纵向水平等)进行测量，然后输入捣固车或稳定车进行修正作业。
目前，捣固车和稳定车轨道几何参数测量***均采用超高传感器测量横向水平、单弦测量方向正矢、双弦测量左右每条钢轨纵向水平的测量方法。所使用的测量***主要包括三道测量小车、方向测量钢弦、两条抄平(纵向水平)测量弦、矢距测量传感器、三个超高测量传感器和两个抄平传感器构成。作业测量时，小车横向向参考钢轨加载，使其贴紧钢轨内侧面，由超高测量传感器测量出其所在位置的超高(横向水平)、矢距测量传感器测量出轨道方向、抄平传感器测量出每条钢轨的纵向水平值，然后输入捣固或稳定车的计算机***进行线路整正作业。现有技术测量方案中测量机构及传感器数量较多，因此误差稍高，且要求的布置空间较大，对于轨距较小的车型难以适应。
申请号为201320876379.3的中国实用新型专利公开了一种米轨稳定车测量装置，其包括测量小车，该测量小车包括小车车架，该小车车架下方装有小车轮，该小车车架的下方装有单弦测量***，小车车架上方装有双弦测量***及电子摆，所述小车车架下方的小车轮间距为适合在米轨钢轨上运行的间距。该测量装置进行了米轨轨道使用稳定车测量***的结构设计，使稳定车的使用范围的扩大，同时根据米轨限界和轨距的尺寸缩小，稳定车的整体结构尺寸减小，测量***的结构布局空间减小，在减小空间布局的同时保证测量精度，但是其测量机构仍然比较繁多。
发明内容
本发明中设定：沿钢轨延伸的方向为纵向，沿地球引力的方向为竖直方向，垂直于纵向和竖直方向为横向。
本发明第一方面提供一种轨道几何参数单弦测量***，其包括至少三个测量小车，即前测量小车、中间测量小车、后测量小车，该前测量小车、后测量小车之间连接有测量钢弦，所述前测量小车装有前超高测量传感器，所述中间测量小车上装有矢距测量传感器、纵平测量传感器及中间超高测量传感器，所述后测量小车装有后超高测量传感器。
优选的是，所述测量钢弦用张紧机构张紧在所述前测量小车和所述后测量小车之间并穿过所述矢距测量传感器和纵平测量传感器的测量机构。
轨道横向水平测量***由所述前、中以及后超高测量传感器来检测。以平行于前测量小车水平位置、过测量钢弦所在的直线的平面为基准平面；沿同侧(左或右)钢轨前、后测量小车两接触点设定一条虚拟抄平弦，在中间测量小车轴心处计算得出该虚拟抄平弦与同侧钢轨之间的实际抄平值。设定：
CD—前测量超高值22，即在前测量小车轴心处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
CC一中间测量超高值18，即在中间测量小车轴心处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
CB—后测量超高值，即在后测量小车轴心15处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
LC一测量纵向水平值，即前后测量小车轴线中点纵向连线相对于中间测量小车轴线中点在竖直方向上的距离。
LFM—前中段弦长。
LMR-中后段弦长。
LFR-前后段弦长。
CL-左侧钢轨的实际抄平值，即左侧钢轨顶面中间测量小车接触点处相对于前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离。
CR-右侧钢轨的实际抄平值。即右侧钢轨顶面中间测量小车接触点相对于前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离。
则左侧钢轨的实际抄平值为：
Figure GDA0004106440690000031
右侧抄平值计算与左侧同理：
Figure GDA0004106440690000032
上述轨道几何参数单弦测量***在测量作业时前测量小车、中间测量小车和后测量小车在横向上同时同向靠紧左侧钢轨或右侧钢轨，竖直方向同时靠紧左右两侧钢轨顶面，前超高测量传感器能实时测量出前测量小车处轨道超高值；后超高测量传感器实时测量出后测量小车处轨道超高值；矢距测量传感器实时测量出被靠紧侧钢轨的方向矢距值，中间超高测量传感器实时测量出中间轨道超高值，纵平测量传感器测出钢轨中心线的纵向水平值，这些数值被采集后传递至计算单元进而为作业车提供作业依据。
本发明第二方面还提供一种采用轨道几何参数单弦测量***的稳定车，其包括稳定车本体，该稳定车本体内装有本发明第一方面所述的轨道几何参数单弦测量***。
本发明所述轨道几何参数单弦测量***的优点在于采用单弦测量，对比三弦测量***可以减少测量机构和传感器，尤其是对于结构紧凑的车型(如轨距小于标准轨距1435mm的车型)可以节约大量的安装空间。本发明还可以用在轨道作业记录等方面。
附图说明
图1为本发明所述轨道几何参数单弦测量***的一优选实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例的轨道几何参数计算模型。
图中标记的含义为：
1前测量小车、2前超高测量传感器、3右侧钢轨、4测量钢弦、5矢距测量传感器、6中间超高测量传感器、7后测量小车、
8后超高测量传感器、9纵平测量传感器、10中间测量小车、
11左侧钢轨、12前测量小车轴心、13基准平面、14纵向水平值、15后测量小车轴心、16后测量超高值、17中间测量小车轴心、18中间测量超高值、19实际抄平值、20虚拟抄平弦、21水平面、22前测量超高值。
具体实施方式
实施例1.1:一种轨道几何参数单弦测量***，包括前测量小车1、中间测量小车10和后测量小车7三道测量小车，测量钢弦4用张紧机构张紧在前测量小车1和后测量小车7之间并穿过矢距测量传感器5和纵平测量传感器9的测量机构，测量时包括前测量小车1、中间测量小车10和后测量小车7三道测量小车，同时同向靠紧钢轨3或左侧钢轨11，垂直方向同时靠紧钢轨3和钢轨11顶面，前超高测量传感器2安装在前测量小车1上能实时测量出前测量小车1所在位置左右钢轨在竖直方向上的距离，矢距测量传感器5、中间超高测量传感器6、纵平测量传感器9安装在中间测量小车10上，分别实时测量出中间测量小车10相对于前测量小车1和后测量小车7在方向上和纵向相对位置，后超高测量传感器8安装在后测量小车7,实时测量出后测量小车7轴线处左右钢轨在竖直方向上的距离。
矢距测量传感器5实时测量出被靠紧侧钢轨3或左侧钢轨11的方向矢距值，前超高测量传感器2、中间超高测量传感器6和后超高测量传感器8实时测量出前测量超高值22、中间测量超高值18和后测量超高值16，纵平测量传感器9测量出测量钢弦4在中间测量小车10处相对于前测量小车1和后测量小车7两点的纵向水平值14。
以平行于前电子摆(或后电子摆)的测量小车水平位置、过测量钢弦所在的直线的平面为基准平面13；沿左侧钢轨11一端设定一条虚拟抄平弦20,在中间测量小车轴心17处测得该虚拟抄平弦20与左侧钢轨11之间的实际抄平值19；
设定：
CD—前测量超高值22，即在前测量小车轴心处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
CC一中间测量超高值18，即在中间测量小车轴心处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
CB—后测量超高值，即在后测量小车轴心15处，左右钢轨在竖直方向上的距离。
LC一测量纵向水平值，即前后测量小车轴线中点纵向连线相对于中间测量小车轴线中点在竖直方向上的距离。
LFM—前中段弦长。
LMR-中后段弦长。
LFR-前后段弦长。
CL-左侧钢轨的实际抄平值，即左侧钢轨顶面中间测量小车接触点处相对于前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离。
CR-右侧钢轨的实际抄平值。即右侧钢轨顶面中间测量小车接触点相对于前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离。
则左侧钢轨的实际抄平值为：
Figure GDA0004106440690000061
右侧抄平值计算与左侧同理：
Figure GDA0004106440690000062
轨道作业所需的几何参数方向(正矢)、横平(前中后三点超高)、纵平和左右抄平全部计算得出，该结果可输入相应的计算单元，从而满足捣固车和稳定车对轨道作业测量***的要求。亦可满足轨道作业记录仪作业后线路几何参数记录的要求，另外，本实施例中还可增加其他必要零部件。
实施例1.2:—种轨道几何参数单弦测量***，其由下列部件构成，即：
前测量小车1、中间测量小车10和后测量小车7三道测量小车，测量钢弦4用张紧机构张紧在前测量小车1和后测量小车7之间并穿过矢距测量传感器5和纵平测量传感器9的测量机构，所述前测量小车1装有前超高测量传感器2,中间测量小车10上装有矢距测量传感器5、纵平测量传感器9及中间超高测量传感器6,测量时包括前测量小车1、中间测量小车10和后测量小车7三道测量小车，同时同向靠紧钢轨3或左侧钢轨11,垂直方向同时靠紧钢轨3和钢轨11,前超高测量传感器2安装在前测量小车1上能实时测量出前测量小车1所在轴线处左右钢轨在竖直方向上的距离，矢距测量传感器5、中间超高测量传感器6、纵平测量传感器9安装在中间测量小车10上，分别实时测量出中间测量小车10相对于前测量小车1和后测量小车7在方向上和纵向水平位置和中间测量小车处左右钢轨在竖直方向上的距离，后超高测量传感器8安装在后测量小车7,实时测量出后测量小车7轴线处左右钢轨在竖直方向上的距离。
矢距测量传感器5实时测量出被靠紧侧钢轨3或左侧钢轨11的方向矢距值，前超高测量传感器2、中间超高测量传感器6和后超高测量传感器8实时测量出前测量超高值22、中间测量超高值18和后测量超高值16，纵平测量传感器9测量出测量钢弦4在中间测量小车10处相对于前测量小车1和后测量小车7两点的纵向水平值14。
本实施例的计算原理与实施例1.1相同。
实施例1.3:—种采用轨道几何参数单弦测量***的稳定车，其包括稳定车本体，该稳定车本体内装有如实施例1.1所述的轨道几何参数单弦测量***。
实施例1.4:一种采用轨道几何参数单弦测量***的稳定车，其包括稳定车本体，该稳定车本体内装有如实施例1.2所述的轨道几何参数单弦测量***。

Claims (7)

1.一种轨道几何参数单弦测量***，包括前测量小车(1)、中间测量小车(10)和后测量小车(7)至少三个测量小车，该前测量小车(1)、中间测量小车(10)及后测量小车(7)之间连接测量钢弦(4)，所述前测量小车(1)装有前超高测量传感器(2)，中间测量小车(10)上装有矢距测量传感器(5)、纵平测量传感器(9)及中间超高测量传感器(6)，后测量小车(7)装有后超高测量传感器(8),其特征在于：以平行于前测量小车水平位置、过测量钢弦所在的直线的平面为基准平面(13)；沿同侧钢轨前、后测量小车两接触点设定一条虚拟抄平弦(20)，在中间测量小车轴心(17)处计算得出该虚拟抄平弦(20)与同侧钢轨之间的实际抄平值(19)。
2.如权利要求1所述的轨道几何参数单弦测量***，其特征在于：测量钢弦(4)用张紧机构张紧在前测量小车(1)和后测量小车(7)之间并穿过矢距测量传感器(5)和纵平测量传感器(9)的测量机构。
3.如权利要求1或2所述的轨道几何参数单弦测量***，其特征在于：矢距测量传感器(5)实时测量出被靠紧侧钢轨(3)或左侧钢轨(11)的方向矢距值，前超高测量传感器(2)、中间超高测量传感器(6)和后超高测量传感器(8)实时测量出前测量超高值(22)、中间测量超高值(18)和后测量超高值(16)，纵平测量传感器(9)测量出测量钢弦(4)在中间测量小车(10)处相对于前测量小车(1)和后测量小车(7)两点的纵向水平值(14)；
设定：
C D－前测量超高值(22)，即前测量小车(12)处左右钢轨在垂直方向的距离；
C C－中间测量超高值(18)，即中间测量小车轴心(17)处左右钢轨在垂直方向的距离；
C R－后测量超高值(16)，即后测量小车(15)处左右钢轨在垂直方向的距离；
L C－测量纵向水平值(14)，即钢轨中心线中间测量小车接触点相对于前后测量小；
车接触点纵向连线在竖直方向上的距离；
L FM－前中段弦长；
L MR－中后段弦长；
L FR－前后段弦长；
C L－左侧钢轨的实际抄平值(19)，即左侧钢轨中间测量小车接触点相对于
前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离；
则左侧钢轨的实际抄平值为：
4.如权利要求3所述的轨道几何参数单弦测量***，其特征在于：右侧钢轨抄平值为：
其中：
C R－右侧钢轨的实际抄平。
5.一种轨道几何参数单弦测量***，其由下列部件构成:
前测量小车(1)、中间测量小车(10)和后测量小车(7)至少三个测量小车，测量钢弦(4)用张紧机构张紧在前测量小车(1)和后测量小车(7)之间并穿过矢距测量传感器(5)和纵平测量传感器(9)的测量机构，所述前测量小车(1)装有前超高测量传感器(2)，中间测量小车(10)上装有矢距测量传感器(5)、纵平测量传感器(9)及中间超高测量传感器(6)，后测量小车(7)装有后超高测量传感器(8),以平行于前电子摆(或后电子摆)的测量小车水平位置、过测量钢弦所在的直线的平面为基准平面(13)；沿左侧钢轨(11)一端设定一条虚拟抄平弦(20)，在中间测量小车轴心(17)处计算得出该虚拟抄平弦(20)与左侧钢轨(11)之间的实际抄平值(19),其特征在于：
设定：
C D－前测量超高值(22)，即前测量小车轴心(12)处左右钢轨在垂直方向的距离；
C C－中间测量超高值(18)，即中间测量小车轴心(17)处左右钢轨在垂直方向的距离；
C R－后测量超高值(16)，即后测量小车轴心(15)处左右钢轨在垂直方向的距离；
L C－测量纵向水平值(14)，即钢轨中心线中间测量小车接触点相对于前后测量小；
车接触点纵向连线在竖直方向上的距离；
L FM－前中段弦长；
L MR－中后段弦长；
L FR－前后段弦长；
C L－左侧钢轨的实际抄平值(19)，即左侧钢轨中间测量小车接触点相对于前后测量小车接触点纵向连线在竖直方向上的距离；
则左侧钢轨的实际抄平值为：
6.如权利要求5所述的轨道几何参数单弦测量***，其特征在于：右侧钢轨抄平值为：其中：C R－右侧钢轨的实际抄平。
7.一种采用轨道几何参数单弦测量***的稳定车，其包括稳定车本体，其特征在于：该稳定车本体内装有如权利要求1-6中任一项所述的轨道几何参数单弦测量***。
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