PL201967B1 - Sposób pomiaru toru - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru toru z dwoma niezale znymi od siebie, jezdnymi pojazdami pomiarowymi, przy czym ka zdy pierwszy, ruchomy pojazd pomiarowy ustawiany jest na jednym z dwóch punktów ko ncowych mierzonego odcinka toru oraz drugi stacjonarny pojazd pomiarowy jest ustawia- ny wzgl edem swojej pozycji lokalnej w uk ladzie wspó lrz ed- nych w trakcie procesu pomiarowego, a natomiast prosta odniesienia w postaci optycznego promienia pomiarowego, ustawiana jest pomi edzy obydwoma pojazdami pomiaro- wymi, zgodnie z któr a pierwszy pojazd pomiarowy doje zdza w kierunku do przeciwleg lego, stacjonarnego pojazdu pomiarowego, gdzie ka zda zmiana po lozenia jednostki odbiorczej pierwszego pojazdu pomiarowego rejestrowana jest wzgl edem prostych odniesienia jako koryguj aca war- tosc pomiarowa, znamienny tym, ze najpierw na pocz atku ka zdego cyklu pomiarowego realizowanego za pomoc a odbiornika satelity pomiarowego, wyznacza si e wzgl edne po lozenie stacjonarnego pojazdu pomiarowego w stosunku do stacji odniesienia satelity pomiarowego, zainstalowanej lokalnie na sta le w ziemskim systemie wspó lrz ednych, s asiaduj acej z mierzonym odcinkiem toru, a nast epnie po uwzgl ednieniu wyznaczonych danych o po lozeniu, prosta odniesienia utworzona jako promie n laserowy pomi edzy nadajnikiem stacjonarnego pojazdu pomiarowego, a jed- nostk a odbiorcz a ruchomego pojazdu pomiarowego jest nakierowywana na ruchomy pojazd pomiarowy i podczas jazdy do przodu ruchomego pojazdu pomiarowego,… PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu pomiaru toru z dwoma niezależnymi od siebie jezdnymi pojazdami pomiarowymi, przy czym każdy pierwszy ruchomy pojazd pomiarowy ustawiany jest na jednym z dwóch punktów końcowych mierzonego odcinka toru oraz drugi stacjonarny pojazd pomiarowy jest ustawiany względem swojej pozycji lokalnej, w układzie współrzędnych w trakcie procesu pomiarowego, natomiast prosta odniesienia w postaci optycznego promienia pomiarowego ustawiana jest pomiędzy obydwoma pojazdami pomiarowymi, zgodnie z którą pierwszy pojazd pomiarowy dojeżdża w kierunku do przeciwległ ego stacjonarnego pojazdu pomiarowego, gdzie każ da zmiana poł o ż enia jednostki odbiorczej pierwszego pojazdu pomiarowego rejestrowana jest względem prostych odniesienia jako korygująca wartość pomiarowa.

Tego rodzaju sposób opisany został dokładniej w artykule pt. „Doświadczenia eksploatacyjne za pomocą wagonu do pomiarów toru EM-SAT” w specjalistycznym czasopiśmie „Der Eisenbahningenieur”, nr 46(1995)5, strony od 314 do 318. Przebieg pomiaru następuje w sposób cykliczny. Pojazd pomiarowy stacjonarny podczas pomiarów toru wyposażony w nadajnik laserowy (określany również jako satelita) przejeżdża w kierunku roboczym aż do następnego, kolejnego, geodetycznie mierzonego punktu stałego, który w normalnym przypadku znajduje się na maszcie sieci trakcyjnej. Nadajnik laserowy ustawiany jest na stały punkt przylegający do kierunku poprzecznego toru i tym samym jest doprowadzany do dokładnej pozycji zadanej. W końcu, nadajnik laserowy nakierunkowany jest, za pomocą lunety optycznej na jeden z odbiorników znajdujący się na ruchomym pojeździe pomiarowym, zwanym też maszyną główną. Ruchomy pojazd pomiarowy stoi przy tym dokładnie, swoją osią pomiarową, na punkcie stałym, który uprzednio oznakowano farbą na stopce szyny. Takie dokładne ustawienie położenia ułatwia użycie wideo kamery, pokazującej stopkę szyny oraz kółko osi pomiarowej.

Właściwy pomiar odcinka toru następuje w chwili jazdy do przodu ruchomego pojazdu szynowego, przy czym położenie promienia laserowego w stosunku do rzeczywistego położenia toru jest mierzone i zapamiętywane w odległościach równych 20 cm. Za pomocą specjalnego programu komputerowego można obliczać na podstawie danych geometrycznych, wyznaczonych na planie stabilizacji punktów toru, zadane wartości strzałek ugięcia, dla kierunku i wysokości. Do tego konieczne jest jedynie wprowadzenie do programu komputerowego geometrii toru oraz położenie punktów stałych. Takie wartości służą porównaniu z wartościami pomierzonych strzałek ugięcia, przy czym ich różnica daje w rezultacie wartości korygujące dla wysokości i kierunku. Zakończenie pomiaru odcinka toru następuje wtedy, kiedy ruchomy pojazd pomiarowy dochodzi do pomiarowego pojazdu stacjonarnego. Kiedy stacjonarny pojazd pomiarowy dojeżdża do określonego miejsca, celem przeprowadzenia następnego przebiegu pomiarowego wobec następnego kolejnego punktu stałego, następuje obliczanie wartości przesuwu dla mierzonego odcinka toru. Wyznaczone wartości korygujące można zapisać na dyskietce tak, aby przykładowo wczytywać takie dane do komputera podbijarki toru oraz automatycznie poddawać przetwarzaniu w celu dokładnego skorygowania położenia toru.

Z amerykańskiego opisu patentowego 5 493 499 znany jest kolejny sposób pomiaru toru, w którym dwie jezdne po torach jednostki pomiarowe ustawiane są na obydwu punktach końcowych odcinka toru, podlegającego pomiarom, a ich każdorazowe położenie definiowane jest w stosunku do stałego punktu toru. W końcu jedna z dwóch jednostek pomiarowych podjeżdża w sposób krokowy w kierunku drugiej jednostki pomiarowej, przy czym po każdym przerwaniu jazdy, w celu przeprowadzenia cyklu pomiarowego jest dokonywane porównanie danych pomiarowych, dotyczących rzeczywistego położenia toru z danymi pomiarowymi o zadanym położeniu toru oraz obliczana jest odpowiednia wartość różnicy i wpisywana do pamięci komputera. Przez odbiór sygnału informującego o położeniu toru od satelitów pomiarowych (GPS), wyznacza się wzajemne względem siebie położenie obydwu jednostek pomiarowych w układzie współrzędnym. Po każdym przerwaniu jazdy drugiej jednostki pomiarowej przy jej jeździe pomiarowej w kierunku do przeciwległej jednostki pomiarowej i po odbiorze kolejnego sygnału o położeniu toru z satelitów pomiarowych, określa się względną zmianę położenia.

Bliższe szczegóły o wspomnianych sposobach pomiaru toru zamieszczone zostały w artykule pt. „Stan aktualny techniki w zakresie pomiaru długich cięciw za pomocą wagonu wstępnego pomiaru toru EM-SAT lub satelitów pomiarowych GPS”, opublikowanego w czasopiśmie specjalistycznym „Der Eisenbahningenieur”, nr 46(1995)5, strony od 560 do 563.

Zgodnie z artykułem „GPS-based data collection” w czasopiśmie „Railway Age”, grudzień 1994, strony 66 i 67, znane jest stosowanie pomiarów GPS za pomocą satelitów pomiarowych z wyznaczaniem odcinków torów, które wymagają przeróbki.

PL 201 967 B1

W koń cu z amerykań skiego opisu patentowego 4 812 991 znany jest sposób i urzą dzenie do szybkiego i dokładnego wyznaczania położenia w układzie współrzędnych, ruchomego odbiornika względem odbiornika zainstalowanego na stałe.

Zadanie poniższego wynalazku polega na opracowaniu sposobu pomiaru za pomocą satelitów (GPS), opisanego już wyżej na wstępie, który umożliwiałby szybszy postęp robót przy zachowaniu wysokiej dokładności pomiarowej.

Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostało rozwiązane za pomocą sposobu pomiaru, polegającego na tym, że najpierw na początku każdego cyklu pomiarowego, realizowanego za pomocą znanego odbiornika satelity pomiarowego, wyznacza się względne położenie stacjonarnego pojazdu pomiarowego w stosunku do stacji odniesienia satelity pomiarowego, zainstalowanej lokalnie na stałe w ziemskim układzie współrzędnych, sąsiadującej z mierzonym odcinkiem toru, a następnie po uwzględnieniu wyznaczonych danych o położeniu, prosta odniesienia utworzona jako promień laserowy pomiędzy nadajnikiem stacjonarnego pojazdu pomiarowego a jednostkę odbiorczą ruchomego pojazdu pomiarowego, jest nakierowywana na ruchomy pojazd pomiarowy i podczas jazdy do przodu ruchomego pojazdu pomiarowego, przeprowadza się pomiar toru przez pomiar położenia prostej odniesienia, względem rzeczywistego położenia toru.

Tego rodzaju sposób pomiaru ma tę szczególną zaletę, że nie potrzeba czasochłonnego namierzania nadajnika laserowego na pewien sąsiedni punkt stały. Ponadto, zbyteczne jest tym samym również czasochłonne ustawianie położenia obydwóch pojazdów pomiarowych, każdorazowo na początku względnie końcu odcinka toru, przeznaczonego do pomiaru. Oprócz tego odcinki toru mogą zostać zmierzone przy pominięciu ciągu poligonowego. Ostatecznie, można też zmierzone dane o położeniu wykorzystać w korzystny sposób do utworzenia płaszczyzny położenia toru, dokładnie zdefiniowanej układem współrzędnych.

W dalszej części wynalazek zostanie bliżej opisany za pomocą przykładu wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku dwóch pojazdów pomiarowych do pomiaru odcinka toru, fig. 2 - schematyczne przedstawienie zadanego położenia toru oraz prostą odniesienia utworzoną przez promień laserowy obydwóch pojazdów pomiarowych oraz fig. 3 do 5 - pokazują mocno uproszczone przykłady różnych położeń obydwu pojazdów pomiarowych podczas pomiaru toru.

Maszyna główna uwidoczniona na fig. 1, określona jest w dalszej części tego opisu jako ruchomy pojazd pomiarowy 1, bowiem pojazd ten porusza się podczas pomiaru toru, względem drugiego, stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2, także określanego jako satelita. Obydwa pojazdy pomiarowe 1, 2 mają ramy 5, 6 wsparte na jezdnych podwoziach 3, 4 mogące jeździć po torze 9, dzięki własnym napędom jezdnym 7, 8 niezależnym wzajemnie od siebie. W kabinie 10 ruchomego pojazdu jednego 1 znajduje się jednostka sterująco-licząca 11. Za pomocą strzałki 12 pokazano kierunek roboczy ruchomego pojazdu jezdnego 1 podczas pomiaru toru. Na zewnątrz obydwóch jezdnych podwozi 3, 4, poniżej przedniego końca maszyny znajduje się jednostka odbiorcza 13 w postaci szybkiego systemu oceny obrazu, do lokalizacji prostej odniesienia 14, utworzonej z promienia laserowego. Jednostka odbiorcza 13 zamocowana przegubowo na jednym końcu na ramie 5 maszyny, wsparta jest poprzez rolki kołnierzowe 15 na szynach 16 toru 9.

Stacjonarny pojazd pomiarowy 2, wyposażony w miejsce siedzące 17 dla osoby obsługi, ma nadajnik 18, w postaci lasera diodowego, ułożyskowany na ramie 6 z możliwością przestawy dzięki napędom. Dla odbioru danych o położeniu, w połączeniu ze znanym globalnym systemem ustawiania położenia, na stacjonarnym pojeździe pomiarowym 2 jest umieszczony także odbiornik 19 satelity pomiarowego, określany też jako GPS. Do przesyłania danych pomiędzy obydwoma pojazdami pomiarowymi 1, 2 przewidziane są jednostki radiowe 20, umieszczone na jednostce sterująco-liczącej 11. Na ruchomym pojeździe pomiarowym 1 jest ustawiony miernik 21 do pomiaru jego drogi przemieszczeń.

Fig. 2 przedstawia w uproszczony sposób definicję zadanego położenia toru 9. Tor 9 zdefiniowany jest na planie stabilizacji punktów toru, w układzie współrzędnych, dokładnie w odniesieniu do stałych punktów 22, zamocowanych na masztach przewodu jezdnego 23. Za pomocą linii kreska-kropka 24, uwidoczniony jest środek toru. Położenie toru zostało pokazane strzałkami ugięcia 25 znajdującymi się wzajemnie od siebie w odległości pięciu metrów. Cięciwa 26 tworząca podstawę dla strzałek ugięcia 25 wyznaczona jest przez zadane punkty 27, które znajdują się w ustalonej odległości w stosunku do wspomnianych stałych punktów 22.

W przypadku znanego, opisanego na wstępie sposobu pomiaru toru za pomocą wagonu EM-SAT, nadajnik 18 stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2 nakierowywany jest dokładnie na zadany punkt 27

PL 201 967 B1 tak, aby posługując się promieniem laserowym utworzyć prostą odniesienia 14 jako podstawę dla strzałek ugięcia 25. Dla tak dokładnego namierzenia nadajnika 18, dotychczas grupa pomiarowców była zmuszona wykonać odpowiednie prace pomiarowe przed pomiarami samego toru, po uwzględnieniu przeciwległych punktów stałych 22, przy czym wyniki pomiarów zapisywano przykładowo na podkładach kolejowych. Istniała więc również możliwość zrealizowania namierzania nadajnika 18 za pomocą celowniczej lunety optycznej zamocowanej na tymże nadajniku, co jednak z natury rzeczy związane było z dużym nakładem czasu oraz ponadto wymagało dokładnego ustawienia położenia ruchomego pojazdu pomiarowego 1, na uprzednio namierzonym zadanym punkcie 27.

W dalszej części opisu zostanie bliżej opisany nowy, zgodny z wynalazkiem sposób pomiaru odcinka toru 28, w szczególności za pomocą fig. 3 do 5.

Na początku pomiaru toru, stacjonarny pojazd pomiarowy 2 wjeżdża w rejon mierzonego odcinka toru 28 i zostaje zatrzymany jak tylko zostanie osiągnięta granica odległościowa, zależna od warunków atmosferycznych, konieczna do odbioru promienia laserowego względnie prostej odniesienia 14. Poprzez aktywację odbiornika 19 jako satelity pomiarowego GPS, zostają odebrane dane o położeniu stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2, także w stosunku do znanych danych o położeniu stacji odniesienia 29 satelity pomiarowego, lokalnie zainstalowanego w pobliżu toru 9. Ponieważ stacja odniesienia 29 satelity pomiarowego jest dokładnie znana pod względem współrzędnych w ziemskim układzie współrzędnych, można również dokładnie odszukać położenie według współrzędnych stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2 w układzie współrzędnych i za pomocą jednostki radiowej 20 przekazać do jednostki sterująco-liczącej 11. W jednostce tej następuje natychmiastowe porównanie danych o położeniu z zapisanymi w pamięci danymi o zadanych wartościach położenia, po czym uwzględniana jest ewentualna różnica przy kolejnym pomiarze.

Po utworzeniu prostej odniesienia 14, nastawiając promień laserowy nadajnika 18 na jednostkę odbiorczą 13, rozpoczyna się pomiar odcinka toru 28, podczas jazdy do przodu ruchomego pojazdu pomiarowego 1. Jednocześnie w odległościach 20-centymetrowych odbywa się pomiar położenia prostej odniesienia 14 względem rzeczywistego położenia toru, którego wynik poprzez kołnierzowe rolki 15 jest przekazywany do jednostki odbiorczej 13. W połączeniu z pomiarem przemieszczenia dokonanym przez miernik 21, odbywa się zapamiętywanie korygujących wartości pomiarowych, utworzonych za pomocą różnicy pomiędzy wartościami zadanymi i rzeczywistymi.

Na fig. 4 jest przedstawiony koniec cyklu pomiarowego, w którym ruchomy pojazd pomiarowy 1, w ramach realizacji pomiarów, dojechał do stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2. Dzięki jeździe do przodu stacjonarnego pojazdu pomiarowego 2, może być prowadzony wstępny cykl pomiarowy (fig. 5).

Claims (1)

1. Sposób pomiaru toru z dwoma niezależnymi od siebie, jezdnymi pojazdami pomiarowymi, przy czym każdy pierwszy, ruchomy pojazd pomiarowy ustawiany jest na jednym z dwóch punktów końcowych mierzonego odcinka toru oraz drugi stacjonarny pojazd pomiarowy jest ustawiany względem swojej pozycji lokalnej w układzie współrzędnych w trakcie procesu pomiarowego, a natomiast prosta odniesienia w postaci optycznego promienia pomiarowego, ustawiana jest pomiędzy obydwoma pojazdami pomiarowymi, zgodnie z którą pierwszy pojazd pomiarowy dojeżdża w kierunku do przeciwległego, stacjonarnego pojazdu pomiarowego, gdzie każda zmiana położenia jednostki odbiorczej pierwszego pojazdu pomiarowego rejestrowana jest względem prostych odniesienia jako korygująca wartość pomiarowa, znamienny tym, że najpierw na początku każdego cyklu pomiarowego realizowanego za pomocą odbiornika satelity pomiarowego, wyznacza się względne położenie stacjonarnego pojazdu pomiarowego w stosunku do stacji odniesienia satelity pomiarowego, zainstalowanej lokalnie na stałe w ziemskim systemie współrzędnych, sąsiadującej z mierzonym odcinkiem toru, a następnie po uwzględnieniu wyznaczonych danych o położeniu, prosta odniesienia utworzona jako promień laserowy pomiędzy nadajnikiem stacjonarnego pojazdu pomiarowego, a jednostką odbiorczą ruchomego pojazdu pomiarowego jest nakierowywana na ruchomy pojazd pomiarowy i podczas jazdy do przodu ruchomego pojazdu pomiarowego, przeprowadza się pomiar toru przez pomiar położenia prostej odniesienia względem rzeczywistego położenia toru.