專(zhuān)利名稱：一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌道的性能參數(shù)的測(cè)量方法及系統(tǒng)裝置，具體說(shuō)是一種軌道曲線 參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
受其承載的機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的作用力的影響，鐵路軌道的靜態(tài)曲線形狀隨時(shí)間 變化而不斷偏離其設(shè)計(jì)值，當(dāng)這個(gè)偏離值達(dá)到一定范圍時(shí)，就會(huì)對(duì)行車(chē)造成影響，甚至對(duì) 安全造成危害，為了在一個(gè)大尺度內(nèi)測(cè)量出這種偏移的值。出現(xiàn)了數(shù)種軌道測(cè)量裝置，但多 以激光及一個(gè)跟蹤靶標(biāo)為基礎(chǔ)，其中以普拉塞*陶依爾公司所開(kāi)發(fā)的測(cè)量方法最為典型， 該方案包括一個(gè)可沿鐵軌行駛的測(cè)量車(chē)，一個(gè)架設(shè)于固定點(diǎn)的測(cè)量車(chē)，一個(gè)激光發(fā)射裝置， 以及一個(gè)可跟蹤激光的移動(dòng)靶標(biāo)組成，當(dāng)測(cè)量車(chē)沿鐵軌走行時(shí)，靶標(biāo)移動(dòng)測(cè)出相對(duì)固定點(diǎn) 的偏移，計(jì)算出鐵軌參數(shù)。它存在的不足是在這些裝置中，激光束是固定的，移動(dòng)的是激光 接收靶標(biāo)，激光靶標(biāo)必須裝配于一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械構(gòu)架之上，以便于增大接收面積， 在工作開(kāi)始前，需要一個(gè)靶標(biāo)與激光的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。由于靶標(biāo)的接收面積較小，激光容易產(chǎn) 生脫靶現(xiàn)象，需人工介入關(guān)注靶標(biāo)跟蹤狀況，如脫靶則需再次人工對(duì)準(zhǔn)。因此尚有必要對(duì) 此進(jìn)一步加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法及裝置所存在的不足，提供一種 測(cè)量時(shí)不易脫靶，不需要人工介入關(guān)注靶標(biāo)跟蹤狀況的軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法，在被測(cè)軌道線路上放置兩臺(tái) 測(cè)量小車(chē)，其中一臺(tái)為固定測(cè)量小車(chē)，一臺(tái)為移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上裝有數(shù)字?jǐn)z 像頭，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一個(gè)軌道曲 線參數(shù)攝像測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)的數(shù)字?jǐn)z像頭移動(dòng)與移動(dòng)過(guò)程中與固定測(cè)量小車(chē) 的光學(xué)靶標(biāo)光學(xué)成像對(duì)軌道曲線參數(shù)絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量分析，完成對(duì)軌道曲線參數(shù)測(cè) 量過(guò)程。在一個(gè)測(cè)量過(guò)程中，首先將固定測(cè)量小車(chē)固定在被測(cè)線路的一頭，將移動(dòng)測(cè)量車(chē)安 放在被測(cè)線路的另一頭；再將固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè) 量小車(chē)上的光學(xué)靶標(biāo)，拍攝光學(xué)靶標(biāo)得出一個(gè)靶標(biāo)的初始位置值0'，再通過(guò)常規(guī)計(jì)算求出 左右軌道到光學(xué)靶標(biāo)中心0'的水平與垂直距離值，再將此左右軌道的水平與垂直距離值 與光學(xué)靶標(biāo)中心0'的空間坐標(biāo)相疊加，即可得出在該測(cè)量點(diǎn)軌道的空間坐標(biāo)；再開(kāi)動(dòng)移 動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿鐵軌向固定測(cè)量小車(chē)以一定速度行駛，在此過(guò)程中固定測(cè)量 小車(chē)上的攝像頭不斷紀(jì)錄靶標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)，并將該數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小 車(chē)上的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)接收該數(shù)據(jù)，根據(jù)前述原理，將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的軌道數(shù)據(jù)與測(cè)距 輪測(cè)得的距離值相結(jié)合，從而行成完整的軌道空間參數(shù)曲線。根據(jù)上述方法所提出的軌道曲線參數(shù)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，它包括以下步驟
第一步，將兩部測(cè)量小車(chē)裝載于高速運(yùn)載車(chē)的托運(yùn)平臺(tái)上，高速運(yùn)送至欲施工作業(yè)的鐵軌區(qū)段；
第二步，到達(dá)指定區(qū)域后，裝載/放卸機(jī)械裝置將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)兩部 測(cè)量小車(chē)從高速運(yùn)載車(chē)卸下并安放于鐵軌之上；
第三步，測(cè)量小車(chē)分別行駛至軌道待測(cè)量區(qū)段的兩端；固定測(cè)量小車(chē)，使之不能沿鐵 軌運(yùn)動(dòng)，打開(kāi)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)之間建立數(shù)據(jù)的傳送與接收 通道，將固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之上的光學(xué)靶 標(biāo)，拍攝并計(jì)算此時(shí)靶標(biāo)的位置作為初始值并記錄；
第四步，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿軌道固定測(cè)量小車(chē)低速行駛，固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的 數(shù)字?jǐn)z像頭持續(xù)拍攝移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之上的光學(xué)靶標(biāo)，通過(guò)圖像的方法計(jì)算出后續(xù)圖像中光 學(xué)靶標(biāo)相對(duì)于初始位置的偏移，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)將該值傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之中的軌 道參數(shù)計(jì)算機(jī)，同時(shí)，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)在行駛過(guò)程中持續(xù)采集測(cè)距傳感器輸出值，用于確定 小車(chē)測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離；采集傾角傳感器輸出值，用于確定左右兩軌高度差； 采集旋轉(zhuǎn)編碼器輸出值，用于確定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的位移值，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)所傳送的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)輸出值，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)就可以計(jì)算出軌道實(shí)際 的曲線狀態(tài)數(shù)據(jù)值；
第五步，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)計(jì)算出軌道的理論狀況數(shù)據(jù)，并將其與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，生 成偏差報(bào)告并輸出；
第六步，當(dāng)測(cè)量小車(chē)作業(yè)完畢，高速運(yùn)載車(chē)重新將測(cè)量小車(chē)裝載于托運(yùn)平臺(tái)上并通過(guò) 鎖緊裝置鎖緊，馳離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)上述方法所提出實(shí)施裝置是一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，測(cè)量系統(tǒng)為 一套軌道絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，包括移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上 裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移動(dòng)測(cè)量車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一 個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像測(cè)量系統(tǒng)；此外，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)或固定測(cè)量小車(chē)上還可裝有用于確 定測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離的測(cè)距傳感器、用于測(cè)量左右兩軌高度差的傾角傳感器， 測(cè)量小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離的旋轉(zhuǎn)編碼器，一套顯示軌道理論參數(shù)與實(shí)際參數(shù)并計(jì)算兩者差值的 軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)；同時(shí)在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)裝有控制小車(chē)沿鐵軌的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收的信號(hào)傳輸設(shè)備，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固 定測(cè)量小車(chē)之間通過(guò)有線或無(wú)線進(jìn)行通信。所述的移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)可以是安裝在一高速運(yùn)載車(chē)上，通過(guò)裝載/ 放卸機(jī)械裝置將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)在到達(dá)指定位置時(shí)放下或收起，在高速運(yùn)載 車(chē)設(shè)有一個(gè)安置并可以固定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)的托運(yùn)平臺(tái)，托運(yùn)平臺(tái)設(shè)有鎖 緊裝置，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)載車(chē)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)小車(chē)進(jìn)行固定的鎖緊裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用絕對(duì)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，基于絕對(duì)坐標(biāo)的施工方法在 基于相對(duì)坐標(biāo)的施工方法上增加了一套大地坐標(biāo)控制點(diǎn)，通過(guò)這些控制點(diǎn)，可以將鐵軌的 每一點(diǎn)或鐵軌上用于控制線型的標(biāo)記點(diǎn)的實(shí)際大地絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算出來(lái)，從而在施工中將其 回復(fù)至理論大地絕對(duì)坐標(biāo)處，有效解決相對(duì)坐標(biāo)施工法中線型偏移、旋轉(zhuǎn)等問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明原理及組成示意圖； 圖2為本發(fā)明工作原理示意圖；圖3為本發(fā)明在高速運(yùn)載車(chē)的安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。圖1、圖2給出了本發(fā)明的原理框圖，通過(guò)附圖可以看出本發(fā)明涉及，一種軌道曲 線參數(shù)測(cè)量方法，在被測(cè)軌道線路上放置兩臺(tái)測(cè)量小車(chē)，其中一臺(tái)為固定測(cè)量小車(chē)，一臺(tái)為 移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移 動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)的數(shù) 字?jǐn)z像頭移動(dòng)與移動(dòng)過(guò)程中與固定測(cè)量小車(chē)的光學(xué)靶標(biāo)光學(xué)成像對(duì)軌道曲線參數(shù)絕對(duì)參 數(shù)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量分析，完成對(duì)軌道曲線參數(shù)測(cè)量過(guò)程。在一個(gè)軌道曲線參數(shù)測(cè)量過(guò)程中， 首先將固定測(cè)量小車(chē)固定在被測(cè)線路的一頭，將移動(dòng)測(cè)量車(chē)安放在被測(cè)線路的另一頭；再 將固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上的光學(xué)靶標(biāo)，拍攝 光學(xué)靶標(biāo)得出一個(gè)靶標(biāo)的初始位置值0'，再通過(guò)常規(guī)計(jì)算求出左右軌道到光學(xué)靶標(biāo)中心 0'的水平與垂直距離值，再將此左右軌道的水平與垂直距離值與光學(xué)靶標(biāo)中心0'的空間 坐標(biāo)相疊加，即可得出在該測(cè)量點(diǎn)軌道的空間坐標(biāo)；再開(kāi)動(dòng)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿 鐵軌向固定測(cè)量小車(chē)以一定速度行駛，在此過(guò)程中固定測(cè)量小車(chē)上的攝像頭不斷紀(jì)錄靶標(biāo) 的相對(duì)坐標(biāo)，并將該數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)接收該 數(shù)據(jù)，根據(jù)前述原理，將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的軌道數(shù)據(jù)與測(cè)距輪測(cè)得的距離值相結(jié)合，從而行 成完整的軌道空間參數(shù)曲線。根據(jù)上述方法所提出實(shí)施裝置是一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，測(cè)量系統(tǒng)為 一套軌道絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，包括移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上 裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移動(dòng)測(cè)量車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一 個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像測(cè)量系統(tǒng)；此外，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)或固定測(cè)量小車(chē)上還可裝有用于確 定測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離的測(cè)距傳感器、用于測(cè)量左右兩軌高度差的傾角傳感器， 測(cè)量小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離的旋轉(zhuǎn)編碼器，一套顯示軌道理論參數(shù)與實(shí)際參數(shù)并計(jì)算兩者差值的 軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)；同時(shí)在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)裝有控制小車(chē)沿鐵軌的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)上設(shè)有進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收的信號(hào)傳輸設(shè)備，移動(dòng)測(cè)量小 車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)之間通過(guò)有線或無(wú)線進(jìn)行通信。所述的移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)可以是安裝在一高速運(yùn)載車(chē)3上，通過(guò)裝載 /放卸機(jī)械裝置12將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1在到達(dá)指定位置時(shí)放下或收起，在 高速運(yùn)載車(chē)3設(shè)有一個(gè)安置并可以固定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1的托運(yùn)平臺(tái)13， 托運(yùn)平臺(tái)13設(shè)有鎖緊裝置14，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)載車(chē)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)小車(chē)進(jìn)行固定的鎖緊裝置。以實(shí) 現(xiàn)從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的安全運(yùn)輸。在實(shí)施測(cè)量作業(yè)時(shí)，高速運(yùn)載車(chē)3將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1運(yùn)送至指 定的施工地點(diǎn)，鎖緊裝置14解鎖，裝載/放卸機(jī)械裝置12將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小 車(chē)1從托運(yùn)平臺(tái)13轉(zhuǎn)移至軌道之上(如附圖3所示)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1進(jìn) 入測(cè)量工作過(guò)程，獲得軌道曲線數(shù)據(jù)。在測(cè)量作業(yè)完畢后，裝載/放卸機(jī)械裝置12將移動(dòng) 測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1從軌道轉(zhuǎn)移至托運(yùn)平臺(tái)13之上，鎖緊裝置14鎖定小車(chē)，高速 運(yùn)載車(chē)3將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1運(yùn)送出指定的施工地點(diǎn)。所述移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2上安裝有高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭及相應(yīng)的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)4 ；固定測(cè)量小車(chē)1上安裝有用于測(cè)量的光學(xué)靶標(biāo)5、用于確定測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿 距離的測(cè)距傳感器6、用于測(cè)量左右兩軌高度差的傾角傳感器7，一套顯示軌道理論參數(shù)與 實(shí)際參數(shù)并計(jì)算兩者差值的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)8，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1通過(guò)一對(duì) 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)9進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送與接收，同時(shí)每部測(cè)量小車(chē)上都有一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10， 控制小車(chē)沿鐵軌的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器11，測(cè)量小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離。一種基于所述軌道曲線參數(shù)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，它包括以下步驟
第一步，將兩部測(cè)量小車(chē)裝載于高速運(yùn)載車(chē)3的托運(yùn)平臺(tái)13上，高速運(yùn)送至欲施工作 業(yè)的鐵軌區(qū)段；
第二步，到達(dá)指定區(qū)域后，裝載/放卸機(jī)械裝置12將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē) 1兩部測(cè)量小車(chē)從高速運(yùn)載車(chē)3卸下并安放于鐵軌之上；
第三步，測(cè)量小車(chē)分別行駛至軌道待測(cè)量區(qū)段的兩端；固定測(cè)量小車(chē)1，使之不能沿鐵 軌運(yùn)動(dòng)，打開(kāi)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)9，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2和固定測(cè)量小車(chē)1之間建立數(shù)據(jù)的傳送與 接收通道，將固定測(cè)量小車(chē)1上的高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2之上 的光學(xué)靶標(biāo)，拍攝并計(jì)算此時(shí)靶標(biāo)的位置作為初始值并記錄；
第四步，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2沿軌道固定測(cè)量小車(chē)1低速行駛，固定測(cè)量小車(chē)1上的高分辨 率的數(shù)字?jǐn)z像頭4持續(xù)拍攝移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2之上的光學(xué)靶標(biāo)，通過(guò)圖像的方法計(jì)算出后續(xù) 圖像中光學(xué)靶標(biāo)相對(duì)于初始位置的偏移，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)9將該值傳送給移動(dòng)測(cè)量小 車(chē)2之中的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)8，同時(shí)，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)8在行駛過(guò)程中持續(xù)采集測(cè)距傳感器 6輸出值，用于確定小車(chē)測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離；采集傾角傳感器7輸出值，用于確 定左右兩軌高度差；采集旋轉(zhuǎn)編碼器11輸出值，用于確定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的 位移值，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)9所傳送的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)4輸出值，軌道參數(shù) 計(jì)算機(jī)8就可以計(jì)算出軌道實(shí)際的曲線狀態(tài)數(shù)據(jù)值；
第五步，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)8計(jì)算出軌道的理論狀況數(shù)據(jù)，并將其與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 生成偏差報(bào)告并輸出；
第六步，當(dāng)測(cè)量小車(chē)作業(yè)完畢，高速運(yùn)載車(chē)3重新將測(cè)量小車(chē)裝載于托運(yùn)平臺(tái)13上并 通過(guò)鎖緊裝置14鎖緊，馳離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。本測(cè)量方法所依據(jù)原理如圖2所示，光學(xué)靶標(biāo)5，傾角傳感器7測(cè)距傳感器6的安 裝位置是固定的，它們與測(cè)量小車(chē)的左右兩個(gè)輪子的幾何關(guān)系也是確定的，因此，當(dāng)測(cè)量 小車(chē)沿鐵軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車(chē)輪子的空間位置就反映了鐵軌的空間曲線參數(shù)。在小車(chē)的輪軸上 安裝有傾角傳感器與測(cè)距傳感器，測(cè)距傳感器發(fā)射一束激光，通過(guò)計(jì)算反射光束的角度，實(shí) 時(shí)測(cè)量出自身與軌道的相對(duì)距離h'，由于兩個(gè)測(cè)距傳感器之間的幾何安裝尺寸是固定的， 因此根據(jù)h'可以求得兩軌道之間的距離H，由簡(jiǎn)單的幾何學(xué)關(guān)系，利用傾角傳感器傳感器 的傾角值輸出a，可以計(jì)算出兩軌道之間的水平高度差，并由此可以計(jì)算出左右軌道到光 學(xué)靶標(biāo)中心0的水平與垂直距離值。在一個(gè)測(cè)量過(guò)程中，首先固定測(cè)量小車(chē)1，將固定測(cè)量小車(chē)1上的高分辨率的數(shù)字 攝像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2之上的光學(xué)靶標(biāo)，拍攝光學(xué)靶標(biāo)得出一個(gè)靶標(biāo)的初始位 置值0’，求出左右軌道到光學(xué)靶標(biāo)中心0’的水平與垂直距離值，此左右軌道的水平與垂直 距離值與光學(xué)靶標(biāo)中心0’的空間坐標(biāo)相疊加，即可得出在該測(cè)量點(diǎn)軌道的空間坐標(biāo)，開(kāi)動(dòng) 移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2沿鐵軌向固定測(cè)量車(chē)以一定速度行駛，在此過(guò)程中固定測(cè)量小車(chē)1上的攝像頭不斷紀(jì)錄靶標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)，并將該數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2，移動(dòng)測(cè) 量小車(chē)2上的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)接收該數(shù)據(jù)，根據(jù)前述原理，將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的軌道數(shù)據(jù) 與測(cè)距輪測(cè)得的距離值相結(jié)合，從而行成完整的軌道空間參數(shù)曲線。固定測(cè)量小車(chē)1和移動(dòng)測(cè)量小車(chē)2可以是安放在可以高速行走的高速運(yùn)載車(chē)3 上，由高速運(yùn)載車(chē)3運(yùn)送至測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的(如附圖3所示)。本方法實(shí)現(xiàn)裝置簡(jiǎn)單，由于采用數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，因此無(wú)須目標(biāo)靶的隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化 了系統(tǒng)，也降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本，無(wú)需激光測(cè)量法中繁瑣的人工對(duì)準(zhǔn)過(guò)程，同時(shí)操作更直 觀，可由屏幕直接觀察測(cè)量情況，降低在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)失鎖與錯(cuò)誤跟蹤等狀況，提高了工 作效率。因此本方法經(jīng)過(guò)算法改進(jìn)工作可以更好的適用于大曲率軌道參數(shù)的測(cè)量，改變了 激光等方法用于曲線線路測(cè)量時(shí)受曲率半徑限制的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于在被測(cè)軌道線路上放置兩臺(tái)測(cè)量小車(chē)， 其中一臺(tái)為固定測(cè)量小車(chē)，一臺(tái)為移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移 動(dòng)測(cè)量小車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像 測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)的數(shù)字?jǐn)z像頭移動(dòng)與移動(dòng)過(guò)程中與固定測(cè)量小車(chē)的光學(xué)靶標(biāo) 光學(xué)成像對(duì)軌道曲線參數(shù)絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量分析，完成對(duì)一個(gè)軌道曲線參數(shù)測(cè)量過(guò) 程。
2.如權(quán)利要求1的一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于在一個(gè)軌道曲線參數(shù)測(cè) 量過(guò)程中，首先將固定測(cè)量小車(chē)固定在被測(cè)線路的一頭，將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)安放在被測(cè)線路 的另一頭；再將固定測(cè)量小車(chē)上的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上的光學(xué)靶標(biāo)，拍 攝光學(xué)靶標(biāo)得出一個(gè)靶標(biāo)的初始位置值0'，通過(guò)常規(guī)計(jì)算求出左右軌道到光學(xué)靶標(biāo)中心 0'的水平與垂直距離值，再將左右軌道的水平與垂直距離值與光學(xué)靶標(biāo)中心0'的空間坐 標(biāo)相疊加，即可得出在該測(cè)量點(diǎn)軌道的空間坐標(biāo)；再開(kāi)動(dòng)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿鐵 軌向固定測(cè)量小車(chē)以一定速度行駛，在此過(guò)程中固定測(cè)量小車(chē)上的攝像頭不斷紀(jì)錄靶標(biāo)的 相對(duì)坐標(biāo)，并將該數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)接收該數(shù) 據(jù)，根據(jù)前述原理，將每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的軌道數(shù)據(jù)與測(cè)距輪測(cè)得的距離值相結(jié)合，從而行成 完整的軌道空間參數(shù)曲線。
3.如權(quán)利要求2的一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于所述的軌道曲線參數(shù)測(cè) 量過(guò)程包括以下步驟第一步，將兩部測(cè)量小車(chē)裝載于高速運(yùn)載車(chē)的托運(yùn)平臺(tái)上，高速運(yùn)送至欲施工作業(yè)的 鐵軌區(qū)段；第二步，到達(dá)指定區(qū)域后，裝載/放卸機(jī)械裝置將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)兩部 測(cè)量小車(chē)從高速運(yùn)載車(chē)卸下并安放于鐵軌之上；第三步，測(cè)量小車(chē)分別行駛至軌道待測(cè)量區(qū)段的兩端；固定測(cè)量小車(chē)，使之不能沿鐵 軌運(yùn)動(dòng)，打開(kāi)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)之間建立數(shù)據(jù)的傳送與接收 通道，將固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的數(shù)字?jǐn)z像頭對(duì)準(zhǔn)安裝于移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之上的光學(xué)靶 標(biāo)，拍攝并計(jì)算此時(shí)靶標(biāo)的位置作為初始值并記錄；第四步，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿軌道固定測(cè)量小車(chē)低速行駛，固定測(cè)量小車(chē)上的高分辨率的 數(shù)字?jǐn)z像頭持續(xù)拍攝移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之上的光學(xué)靶標(biāo)，通過(guò)圖像的方法計(jì)算出后續(xù)圖像中光 學(xué)靶標(biāo)相對(duì)于初始位置的偏移，并通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)將該值傳送給移動(dòng)測(cè)量小車(chē)之中的軌 道參數(shù)計(jì)算機(jī)，同時(shí)，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)在行駛過(guò)程中持續(xù)采集測(cè)距傳感器輸出值，用于確定 小車(chē)測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離；采集傾角傳感器輸出值，用于確定左右兩軌高度差； 采集旋轉(zhuǎn)編碼器輸出值，用于確定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的位移值，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合 無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)所傳送的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)輸出值，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)就可以計(jì)算出軌道實(shí)際 的曲線狀態(tài)數(shù)據(jù)值；第五步，軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)計(jì)算出軌道的理論狀況數(shù)據(jù)，并將其與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，生 成偏差報(bào)告并輸出；第六步，當(dāng)測(cè)量小車(chē)作業(yè)完畢，高速運(yùn)載車(chē)重新將測(cè)量小車(chē)裝載于托運(yùn)平臺(tái)上并通過(guò) 鎖緊裝置鎖緊，馳離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
4.一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，其特征在于測(cè)量系統(tǒng)為一套軌道絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，包括移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移動(dòng) 測(cè)量車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像測(cè)量 系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，其特征在于在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)或 固定測(cè)量小車(chē)上還裝有用于確定測(cè)量幾何中點(diǎn)與鐵軌軌沿距離的測(cè)距傳感器、用于測(cè)量左 右兩軌高度差的傾角傳感器，測(cè)量小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離的旋轉(zhuǎn)編碼器，一套顯示軌道理論參數(shù) 與實(shí)際參數(shù)并計(jì)算兩者差值的軌道參數(shù)計(jì)算機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，其特征在于在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)裝 有控制小車(chē)沿鐵軌的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求5所述的軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，其特征在于在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和 固定測(cè)量小車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收的信號(hào)傳輸設(shè)備，移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)之間通 過(guò)有線或無(wú)線進(jìn)行通信。
8.如權(quán)利要求4-7任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的軌道曲線參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)裝置，其特征在 于所述的移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)安裝在一高速運(yùn)載車(chē)上，通過(guò)裝載/放卸機(jī)械裝 置將移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)在到達(dá)指定位置時(shí)放下或收起，在高速運(yùn)載車(chē)設(shè)有一個(gè) 安置并可以固定移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)的托運(yùn)平臺(tái)，托運(yùn)平臺(tái)設(shè)有鎖緊裝置，實(shí)現(xiàn) 在運(yùn)載車(chē)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)小車(chē)進(jìn)行固定的鎖緊裝置。
全文摘要
一種軌道曲線參數(shù)測(cè)量方法及裝置，在被測(cè)軌道線路上放置兩臺(tái)測(cè)量小車(chē)，其中一臺(tái)為固定測(cè)量小車(chē)，一臺(tái)為移動(dòng)測(cè)量小車(chē)，在固定測(cè)量小車(chē)上裝有數(shù)字?jǐn)z像頭，在移動(dòng)測(cè)量小車(chē)上裝有光學(xué)靶標(biāo)，由移動(dòng)測(cè)量小車(chē)和固定測(cè)量小車(chē)組成一個(gè)軌道曲線參數(shù)攝像測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)移動(dòng)測(cè)量小車(chē)的數(shù)字?jǐn)z像頭移動(dòng)與移動(dòng)過(guò)程中與固定測(cè)量小車(chē)的光學(xué)靶標(biāo)光學(xué)成像對(duì)軌道曲線參數(shù)絕對(duì)參數(shù)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量分析，完成對(duì)軌道曲線參數(shù)測(cè)量過(guò)程。本發(fā)明采用絕對(duì)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，將鐵軌的每一點(diǎn)或鐵軌上用于控制線型的標(biāo)記點(diǎn)的實(shí)際大地絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算出來(lái)，從而在施工中將其回復(fù)至理論大地絕對(duì)坐標(biāo)處，有效解決相對(duì)坐標(biāo)施工法中線型偏移、旋轉(zhuǎn)等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B61K9/08GK102092405SQ20101059061
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者伍啟天, 周利文, 馬世宏 申請(qǐng)人:株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司, 株洲時(shí)代電子技術(shù)有限公司