[發明專利]一種軌道動態測量系統及方法

在審

• 申請號: 201710458566.2
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107299568A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 張金龍;馬文靜;袁玫
• 申請（專利權）人: 中鐵工程設計咨詢集團有限公司
• 主分類號: E01B35/00
• 分類號: E01B35/00
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司11578
• 代理人: 關兆輝,程立民

1.一種軌道動態測量系統，其特征在于，該系統包括：縱梁、橫梁、全站儀、控制器、慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器；

所述縱梁沿一根鋼軌的延伸方向設置；所述縱梁的兩端的下方設置有至少兩個與鋼軌頂面接觸的走行輪以及兩個與鋼軌內側面接觸的測量輪；所述測量輪用于為軌距測量提供基準；

所述橫梁的一端與所述縱梁垂直連接，所述橫梁的另一端的下方設置有至少一個與另一根鋼軌頂面接觸的走行輪以及一個與另一根鋼軌內側面接觸的軌距傳感器；

所述控制器設置在所述橫梁的頂部，用于當所述軌道動態測量系統靜止時，向所述全站儀發送觀測指令；當所述軌道動態測量系統運動時，向所述慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器發送測量指令，并對慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器進行時間同步控制；還用于根據所接收的控制點觀測值、空間三維姿態數據、軌距測量值和里程測量值，解算得到兩根鋼軌的軌道內外部幾何狀態信息以及與設計線位相比較的偏差信息；

所述全站儀設置在所述縱梁的頂部，用于根據接收到的觀測指令，觀測距離最近的軌道控制網CPIII的控制點上的反射棱鏡并獲取控制點觀測值；將所述控制點觀測值傳輸給所述控制器；

所述慣性導航裝置設置在所述橫梁的頂部，用于根據接收到的測量指令，在預定的時間點測量得到其所在位置的空間三維姿態數據，并將測量得到的空間三維姿態數據傳輸給所述控制器；

所述軌距傳感器，用于根據接收到的測量指令，在預定的時間點測量兩根鋼軌之間的軌距，并將軌距測量值傳輸給所述控制器；

所述里程傳感器設置在所述橫梁靠近所述軌距傳感器的一端，用于根據接收到的測量指令，在預定的時間點進行里程測量，并將里程測量值傳輸給所述控制器。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制器還包括：數據同步采集板和計算單元；

所述數據同步采集板，用于當所述軌道動態測量系統靜止時，向所述全站儀發送觀測指令；當所述軌道動態測量系統運動時，向所述慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器發送測量指令，并對慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器進行時間同步控制，并將所接收的控制點觀測值、空間三維姿態數據、軌距測量值和里程測量值傳輸給所述計算單元；

所述計算單元，用于根據所接收的控制點觀測值、空間三維姿態數據、軌距測量值和里程測量值，解算得到兩根鋼軌的軌道內外部幾何狀態信息以及與設計線位相比較的偏差信息。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述軌道內外部幾何狀態信息包括：

左右軌平面坐標、左右軌高程、軌距、超高、扭曲、長短波軌向平順性和長短波高低平順性。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：

所述橫梁的一端通過法蘭盤與所述縱梁垂直連接。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制點觀測值包括：

斜距、水平角、高度角、北坐標、東坐標和高程。

6.根據權利要求1或5所述的系統，其特征在于：

所述控制點觀測值通過藍牙通信傳輸給所述控制器。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：

所述測量輪與鋼軌內側面的接觸點位于鋼軌頂面以下16mm處。

8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述軌道動態測量系統還進一步包括：電源；

所述電源，用于為所述軌道動態測量系統供電。

9.一種軌道動態測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

A、將軌道動態測量系統設置在待測的一對鋼軌上，并將軌道動態測量系統推行至軌道控制網CPIII的一個控制點附近后靜止；

B、在距離最近的控制點上設置反射棱鏡，軌道動態測量系統中的控制器向設置在軌道動態測量系統的頂部的全站儀發送觀測指令；

C、全站儀根據接收到的觀測指令，觀測距離最近的控制點上的反射棱鏡并獲取控制點觀測值；將所述控制點觀測值傳輸給所述控制器；

D、判斷所述距離最近的控制點是否為最后一個控制點，如果是，則執行步驟J；否則，執行步驟E；

E、驅動所述軌道動態測量系統沿待測軌道向下一個控制點前進，控制器向設置在軌道動態測量系統上的慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器發送測量指令，并對慣性導航裝置、軌距傳感器和里程傳感器進行時間同步控制；

F、慣性導航裝置根據接收到的測量指令，在預定的時間點測量得到其所在位置的空間三維姿態數據，并將測量得到的空間三維姿態數據傳輸給所述控制器；

G、軌距傳感器根據接收到的測量指令，在預定的時間點測量兩根鋼軌之間的軌距，并將軌距測量值傳輸給所述控制器；

H、里程傳感器根據接收到的測量指令，在預定的時間點進行里程測量，并將里程測量值傳輸給所述控制器；

I、軌道動態測量系統推行至下一個控制點附近后靜止，返回執行步驟B；

J、控制器根據所接收的控制點觀測值、空間三維姿態數據、軌距測量值和里程測量值，解算得到兩根鋼軌的軌道內外部幾何狀態信息以及與設計線位相比較的偏差信息。