一種自動控制軌道測量小車及軌道測量方法與流程

本發(fā)明涉及鐵路有砟軌道工程施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種自動控制軌道測量小車及軌道測量方法。

背景技術(shù)：

在軌道工程施工中發(fā)現(xiàn)，以往軌道粗調(diào)通常采用傳統(tǒng)方法即全站儀加棱鏡手動記錄使用計算器輸出測量成果，此方法不但效率低下，操作人員較多，且人為控制因素較多，數(shù)據(jù)處理過程中容易出錯，測量成果往往偏差較大；目前國內(nèi)外有雙線行走式無砟軌道精調(diào)小車，但均由人力推行縱向控制差異性較大，并且價格均非常昂貴。

而鐵路工程軌道測量又具有精度要求高，采集數(shù)據(jù)量大，工期緊，大機養(yǎng)道遍數(shù)多，大機成本高，軌道調(diào)整量較大且有砟軌道必須定距測量等特點，而采用現(xiàn)有的設(shè)備及現(xiàn)有的測量方法，不僅工作效率低，施工工期難保證，而且人員投入多，施工成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題本發(fā)明的目的在于提供一種沿單軌行進，可自動控制行走距離的自動控制軌道測量小車及軌道測量方法，該小車加工制作成本低，該測量方法操作簡單，效率高，人員投入少。技術(shù)方案如下：

一種自動控制軌道測量小車，包括由前后兩個軌輪支撐的車架，車架下方設(shè)有對小車行走距離進行計量的計量裝置，車架上方設(shè)置有通過棱鏡旋轉(zhuǎn)電機帶動旋轉(zhuǎn)的徠卡圓棱鏡；還包括集中控制器，集中控制器同時連接到計米器、棱鏡旋轉(zhuǎn)電機、用于實現(xiàn)減速并停車的啟停繼電器，以及用于輸入控制參數(shù)的控制設(shè)定單元。

進一步的，所述啟停繼電器包括接收集中控制器發(fā)出的斷電指令的減速繼電器，以及通過剎車系統(tǒng)使軌輪停止的制動繼電器。

更進一步的，還包括通過調(diào)速器與集中控制器連接的變速電機，變速電機還通過鏈條連接后面的驅(qū)動軌輪。

更進一步的，所述軌輪的輪面為凹型，且與軌道軌頭緊密貼合。

更進一步的，所述計量裝置為通過反摩擦鋼軌帶動計米輪旋轉(zhuǎn)的計米器。

一種行軌道測量的方法，包括以下步驟：

將小車放置在軌道上，安裝棱鏡，啟動系統(tǒng)；

將啟停步距量取數(shù)據(jù)輸入集中控制器，控制小車緩慢前行，并通過計米器進行行走距離計量；

架設(shè)具有伺服馬達及自動瞄準(zhǔn)的全站儀，通過自由設(shè)站方法得到測站三維坐標(biāo)，并與移動終端進行藍(lán)牙配對連接；

控制小車在行進至設(shè)定待測點前減速，并在待測點停車，然后進行一次粗瞄；

控制棱鏡旋轉(zhuǎn)電機，實現(xiàn)棱鏡的360°旋轉(zhuǎn)；

通過全站儀自動觀測棱鏡，得到棱鏡中心的三維位置坐標(biāo)，并將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳送至移動終端。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實現(xiàn)了小車行走距離及測量過程的自動控制，且構(gòu)造簡單制造成本低、操作方便、運行安全、性能可靠、有效的提高工作效率，解決了以往使用棱鏡測量軌道位置人為誤差較大效率低的問題，大大加快了施工進度，減少了人員投入，降低了施工成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明軌道測量小車的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明軌道測量小車俯視示意圖。

圖3為發(fā)明軌道測量小車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為本發(fā)明軌道測量小車測量示意圖。

圖中：1-鋼軌，2-前軌輪，3-車架，4-驅(qū)動軌輪，5-遙控模塊含繼電器，6-集中控制器，7-調(diào)速器，8-變速電機，9-電瓶，10-徠卡圓棱鏡，11-計米器，12-燈組，13-調(diào)速旋鈕，14-換向開關(guān)，15-遙控開關(guān)，16-電源開關(guān)，17-顯示器，18-剎車控制器，19-控制設(shè)定單元，20-啟停繼電器，21-全站儀，22-帶測量APP手機，23-CPIII控制點；24-棱鏡旋轉(zhuǎn)電機；25-遙控天線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。如圖1和圖2所示，一種自動控制軌道測量小車，其特征在于，包括由前后兩個軌輪支撐的車架3，車架3下方設(shè)有通過反摩擦鋼軌1帶動計米輪旋轉(zhuǎn)的計米器11，車架3上方設(shè)置有通過棱鏡旋轉(zhuǎn)電機24帶動旋轉(zhuǎn)的徠卡圓棱鏡10；還包括集中控制器6，集中控制器6同時連接到計米器11、棱鏡旋轉(zhuǎn)電機24、用于實現(xiàn)減速并停車的啟停繼電器20，以及用于輸入控制參數(shù)的控制設(shè)定單元19。

其中，車架3采用中承式車架結(jié)構(gòu)，車身裝載各元件，車身前后各一個軌輪，小車軌輪沿單線軌道行進，軌輪設(shè)計尺寸與鋼軌密貼，從而控制所測量棱鏡與鋼軌橫向及豎向的相對位置固定。本實施例的軌輪的輪面為凹型，且與軌道軌頭緊密貼合。

較低的車身重心增加了抗傾覆性，凹型軌輪尺寸與軌道軌頭尺寸相貼合并且增加了自身重量使小車與軌道密貼，從而提高測量軌道橫豎方向幾何狀態(tài)的精度，使用經(jīng)熱處理的耐磨鋼軌輪，減小軌輪磨損帶來的誤差，采用15w變速電機驅(qū)動。

通過計量裝置量取行進距離（可通過在集中控制器6上設(shè)置任意定距），計量裝置是安裝于小車前端的輪式計米器，通過反摩擦鋼軌帶動計米輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動編碼器傳感輪進行行走距離計量，計米輪正向旋轉(zhuǎn)計米增加反向減小。計量裝置計量精度達2mm/100m，達到縱向精準(zhǔn)定位的控制目的。

本實施例的啟停繼電器20包括接收集中控制器6發(fā)出的斷電指令的減速繼電器，以及通過剎車系統(tǒng)使軌輪停止的制動繼電器。

本實施例還包括通過調(diào)速器7與集中控制器6連接的變速電機8，變速電機8還通過鏈條連接后面的驅(qū)動軌輪4。通過調(diào)節(jié)連接在集中控制器上的旋鈕，輸出至變速電機8從而達到調(diào)節(jié)小車行進速度的目的。

采用集成剎車裝置，防止在坡道上溜車或倒退，集中控制系統(tǒng)在剎車動作前有減速動作，解決了急剎車慣性太大破壞剎車系統(tǒng)，采用連接集中控制器和專業(yè)表面橡膠輪計米器計量準(zhǔn)確（2mm/100m）解決了傳統(tǒng)鋼尺量距帶來的誤差，在集中控制器上可設(shè)定固定行走距離停車，同時也可以遙控器控制小車啟停。

通過在集中控制器6上設(shè)定行進距離和測量等待時間，在控制器上顯示單次行進距離及累計行進距離（顯示精度1mm），計量裝置量取距離到達設(shè)定距離后自動停車等待測量，測量完成后自動啟動，通過外部端子設(shè)定上述各項參數(shù)值及距離清零，設(shè)置一次可長久工作。

通過遠(yuǎn)程遙控模塊，連接集中控制器以及繼電器，可實現(xiàn)遙控器控制小車啟停，在小車車身設(shè)有遙控開關(guān)，可將遙控模塊開啟或關(guān)閉，通過遙控器可實現(xiàn)電源開關(guān)、小車的前進停車、倒車、控制照明開關(guān)。

使用便攜式可拆卸充電電源為變速電機提供動力電源，以及在夜間測量時提供照明電源，在電機和集中控制器前路有過載保險裝置以保護元器件安全。

根據(jù)不同的施工要求進行不同控制，其該自動化一體裝置由行走系統(tǒng)、集成控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、測量系統(tǒng)及供電系統(tǒng)組成，其各個系統(tǒng)的連接方式圖所示，具體描述如下：

行走系統(tǒng)：采用鏈條傳動至軌輪，由前后兩個軌輪支撐車架，連接控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)及相應(yīng)集成制動系統(tǒng)，為小車行走提供驅(qū)動力。集成控制系統(tǒng)：連接計量及制動、遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，液晶顯示器顯示步距，累計距離等數(shù)據(jù)，按鍵可實現(xiàn)步距長度設(shè)定、測量等待時間設(shè)定，同步實現(xiàn)自動控制及遠(yuǎn)程遙控來控制，實現(xiàn)小車的前進后退停車剎車等指令的轉(zhuǎn)換與發(fā)出。

計量系統(tǒng)：連接集中控制器和專業(yè)橡膠膠輪計米輪的光柵編碼器，通過計米器量測行走過的軌道長度，將編碼信息通過電纜傳輸給集中控制器。

照明系統(tǒng)：連接電源及獨立開關(guān)，采用兩顆LED燈組為夜間測量提供照明，為照準(zhǔn)測量棱鏡提供方便。

制動系統(tǒng)：連接集成控制系統(tǒng)及制動輪，連接減速繼電器，集中控制器傳輸指令至減速繼電器斷電并發(fā)送指令至制動繼電器，制動繼電器通過伸縮摩擦軌輪；達到指定距離提前減速并停車的目的。

測量系統(tǒng)：連接小車及測量棱鏡，棱鏡可360°遙控旋轉(zhuǎn)滿足單測站觀測任意方向觀測，通過全站儀自動觀測棱鏡，將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙與手機App相連進行數(shù)據(jù)交換，達到數(shù)字化傳輸避免人為錯誤。

供電系統(tǒng)：連接需供電設(shè)備及車身固定卡，為驅(qū)動電機，由續(xù)航能力11小時的兩塊12v電瓶組成，為控制系統(tǒng)及照明系統(tǒng)提供電源。

在有砟軌道鋪設(shè)完成后同時完成CPIII控制點23網(wǎng)的測量后，即可開始軌道調(diào)整測量，測量示意圖如圖4所示，具體的實施過程分以下幾個步驟實施：

第一步：測量準(zhǔn)備，安裝手機APP，并在APP中輸入線路參數(shù)平曲線、豎曲線、斷鏈，橫斷面參數(shù)，一人可搬運測量小車至軌道上，安裝棱鏡、打開電源開關(guān)16、遙控器開關(guān)15、換向開關(guān)14調(diào)至前進模式，若夜間測量時打開照明開關(guān)。

第二步：通過控制設(shè)定單元19在集中控制器6輸入啟停步距量取數(shù)據(jù)；并按ret鍵將顯示步距數(shù)據(jù)清零，由調(diào)速旋鈕13調(diào)節(jié)至較慢的速度。

第三步：架設(shè)帶有伺服馬達及自動瞄準(zhǔn)的全站儀，調(diào)整后，采用自由設(shè)站方法通過后方交會完成設(shè)站，得到測站三維坐標(biāo)，打開手機與儀器藍(lán)牙，通過掃描配對將手機APP與全站儀通過藍(lán)牙配對連接。

第四步：通過遙控器開啟自控模式并選擇小車行走的步距，在小車行進至設(shè)定距離前電機減速，并在待測點準(zhǔn)確停車，待小車沿軌道運行至待測點時要進行一次粗瞄，以后本段測量就可以不用手動操作全站儀了，當(dāng)距離較近時通過遙控器棱鏡旋轉(zhuǎn)按鈕，通過集中控制器，驅(qū)動棱鏡旋轉(zhuǎn)電機24實現(xiàn)棱鏡的360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可通過按鍵時間長短來控制。

第五步：點擊手機APP上的觀測按鈕，全站儀自動瞄準(zhǔn)并完成觀測，然后將得到的棱鏡中心的三維位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過無線藍(lán)牙傳輸至手機App上；通過手機App上輸入的設(shè)計線路參數(shù)、軌道幾何參數(shù)、棱鏡中心至軌面中心的幾何關(guān)系換算得到該點軌面中心的三維坐標(biāo)，同時輸出鋼軌調(diào)整量即起道量與撥道量；點擊記錄按鈕，將數(shù)據(jù)存儲，長按記錄按鈕可為該點做備注說明，小車自動啟動進入下一循環(huán)測量僅在手機端操作手機觀測和記錄兩個按鈕即可完成整段測量。

本發(fā)明鐵路有砟軌道工程施工測量中自動化控制的精密測量小車，適用于配合新建及既有線鐵路軌道工程施工中大型養(yǎng)路機械養(yǎng)道作業(yè)前測量數(shù)據(jù)測量采集。在實際施工生產(chǎn)過程中采用原測量方法測量500~800米/每天，使用該裝置可達到3000~4000米/天，大大提高了工作效率，減少了測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定導(dǎo)致的返工、減輕了勞動強度；可全天候工作，小車造價低廉，降低了施工成本；替代了傳統(tǒng)的全站儀+棱鏡的測量方法，同時有效提高了施工測量精度。