[發明專利]GNSS輔助慣性測量的軌道幾何狀態快速測量系統

在審

• 申請號: 202010587264.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111923944A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 任曉春;鄧川;武瑞宏;袁永信
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: B61D15/00
• 分類號: B61D15/00;B61K9/08;G01D21/02
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及GNSS輔助慣性測量的軌道幾何狀態快速測量系統，包括搭載平臺和其上設置的測量單元；所述搭載平臺為軌道車；所述測量單元包括控制終端、數據采集模塊、GNSS接收機和傳感器；數據采集模塊向傳感器發送測量指令，接收、存儲及時間同步傳感器數據，并向控制終端實時發送采集數據；GNSS接收機根據測量指令，接收GNSS信號，并將接收到的定位信息傳輸給數據采集模塊，進而發送給控制終端。本發明解決了既有軌道測量設備在諸多方面存在的缺陷或不足，實現了軌道幾何狀態的高效精準測量，滿足當前我國軌道交通對軌道精準安裝和高平順性保持的要求。

技術領域

本發明屬于軌道測量技術領域，具體涉及一種GNSS輔助慣性測量的軌道幾何狀態快速測量系統。

背景技術

軌道準確的幾何尺寸是保證列車安全運行的基本條件，理論研究和實踐分析表明，只有在高平順的軌道上才能實現高速行車。軌道高平順性狀態的建立與保持，關鍵在于軌道幾何狀態的高效精準測量。

目前，軌道的幾何狀態主要采用軌檢小車進行測量。根據技術原理和測量模式的不同，軌檢小車可以分為絕對測量軌檢小車和相對測量軌檢小車，其中絕對測量軌檢小車通常是以全站儀為核心測量設備，而相對測量軌檢小車通常是以陀螺儀為核心測量設備。

基于全站儀的絕對測量軌檢小車是將全站儀架設于軌道中線附近，利用沿線已布設的軌道控制網進行自由設站，并采用極坐標測量方法測量軌檢小車上的棱鏡，以“一步一停”的靜態測量模式獲取軌道的幾何狀態。這類設備的優點是測量精度較高，能夠獲取軌道的內外部幾何狀態，但缺點是對軌道控制網的依賴性較強，數據采集效率低下，且全站儀受外界環境影響較大，通常只能在陰天或晚上作業，從而進一步降低了作業效率。

基于陀螺儀的相對測量軌檢小車是將陀螺儀安裝在軌檢小車上，通過連續采集軌檢小車在軌道上運行時的姿態變化，實現軌道的幾何狀態測量。這類設備的優點是不依賴于軌道控制網，能夠進行動態測量，作業效率較高，但缺點是不能獲取軌道的外部幾何狀態，很難滿足軌道長波不平順的測量精度，且無法用于軌枕定位和大機搗固作業。

綜上所述，既有軌道測量設備在數據獲取、測量精度、作業效率及應用環境等方面，或多或少都受到制約與限制，難以滿足當前我國軌道交通對軌道精準安裝和高平順性保持的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種GNSS輔助慣性測量的軌道幾何狀態快速測量系統，解決既有軌道測量設備在諸多方面存在的缺陷或不足，實現軌道幾何狀態的高效精準測量，滿足當前我國軌道交通對軌道精準安裝和高平順性保持的要求。

本發明所采用的技術方案為：

GNSS輔助慣性測量的軌道幾何狀態快速測量系統，其特征在于：

所述系統包括搭載平臺和其上設置的測量單元；

所述搭載平臺為軌道車；所述測量單元包括控制終端、數據采集模塊、GNSS接收機和傳感器；

數據采集模塊向傳感器發送測量指令，接收、存儲及時間同步傳感器數據，并向控制終端實時發送采集數據；GNSS接收機根據測量指令，接收GNSS信號，并將接收到的定位信息傳輸給數據采集模塊，進而發送給控制終端。

軌道車為T型軌道車，包括縱梁和其一側與其垂直的橫梁，縱梁前后兩端底部和橫梁外端底部均設置有與鋼軌頂面接觸的走行輪，橫梁底部兩端設置有與鋼軌內側面接觸的測量輪，縱梁的走行輪側面設置有與鋼軌內側面接觸的導向輪。

傳感器包括慣性測量裝置、位移傳感器、傾角傳感器、編碼器、軌枕識別器和溫度傳感器。

慣性測量裝置位于橫梁頂部，連續測量搭載平臺的空間三維姿態。

位移傳感器設置在橫梁兩端內部，與測量輪并行連接，測量兩根鋼軌之間的軌距變化量。