CN101289829B - 轨道放样尺及其测量定位设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道放样尺，包括主梁、靠紧轮和测量轮，在主梁上设置有轨距传感器和倾斜传感器，在所述主梁上还设置有左轨梁和右轨梁，轨顶棱镜和靠紧轮分别设置于左轨梁的上下两侧，中心棱镜设置在主梁上，中心棱镜的棱镜中心点处于左轨梁和右轨梁的下端连线上，所述测量轮安装在测量轮支撑杆的一端，所述轨距传感器安装在测量轮支撑杆的另一端，拉杆与测量轮支撑杆相连，在所述主梁上设置有电器控制盒，所述电器控制盒内安装有单板机，轨距传感器和倾斜传感器分别通过电缆线与电器控制盒连接。本发明通过全站仪自动测量轨顶棱镜和中心棱镜的坐标，实现对轨道中线的三维坐标的绝对测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种在铁路修建时将轨道放样到理论位置的精确测量定位设备，特别是涉及一种轨道放样尺及其测量定位设备。
背景技术
在修建铁路时，需要把钢轨安放到设计院给定的设计值上，传统的做法是用全站仪放样线路中线的平面坐标，用水准仪放样线路中线的高程，从而得到线路中线三维坐标，再利用中线与两股钢轨的相对位置关系，采用轨道检测尺和全站仪人工确定出两股钢轨的相对位置。
ZL200520023701.3所公开的铁路轨道检测尺、ZL02109081.5所公开的电子轨道检测尺以及目前所使用的机械或电子的轨道检测尺都只能对两股钢轨进行相对测量，即只能测量出两股钢轨的相对位置和形态，无法把钢轨与大地坐标系结合起来，不能确定出钢轨在地球上的具体位置和线路走向，因此在新建线路铺设轨道时，无法直接实现放样功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道放样尺，该轨道放样尺结合全站仪能在新建铁路时直接测定出轨排或钢轨的实际三维空间几何位置和两股钢轨之间的相对空间位置，从而可以和设计的理论绝对空间位置和相对空间位置相比对，最终获得放样值。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：轨道放样尺，包括主梁、靠紧轮和测量轮，在主梁上设置有轨距传感器和倾斜传感器，在所述主梁上还设置有左轨梁和右轨梁，轨顶棱镜和靠紧轮分别设置于左轨梁的上下两侧，中心棱镜设置在主梁上，中心棱镜的棱镜中心点处于左轨梁和右轨梁的下端连线上，所述测量轮安装在测量轮支撑杆的一端，所述轨距传感器安装在测量轮支撑杆的另一端，拉杆与测量轮支撑杆相连，在所述主梁上设置有电器控制盒，所述电器控制盒内安装有单板机，轨距传感器和倾斜传感器分别通过电缆线与电器控制盒连接。
轨道测量定位设备，包括轨道放样尺和全站仪，所述轨道放样尺采用上述轨道放样尺，通过全站仪测量中心棱镜和轨顶棱镜的坐标，直接获得绝对坐标值。
本发明的有益效果是：在轨道放样尺上加装轨顶棱镜和中心棱镜，通过全站仪自动测量轨顶棱镜和中心棱镜的坐标，可以实现对轨道中线的三维坐标的绝对测量；通过安装在轨道放样尺上的位移传感器可以实现对轨距的精确测量；通过安装在轨道放样尺工作平面上的倾斜角度传感器可以实现对两股钢轨轨顶高差的测量。所有的测量值通过无线数传的方式汇集于PDA或便携式计算机上，PAD或便携式计算机上的控制软件可以实现相对测量和绝对测量的结合，并将设计理论模型和实测数学模型相比对和转换，直接输出放样值。本发明将大地坐标测量与相对位置关系测量两种功能体系相结合，既能进行相对测量，实现普通轨道检测尺的功能，结合全站仪又能进行绝对测量，既适用现有铁路的维护测量，也能在新建铁路时将轨排和钢轨放样到理论位置，直接实现放样功能，具有极好的市场前景。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明去掉右轨梁后的局部俯视图。
图4是本发明实际使用时的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，本发明主要由主梁1、左轨梁2、右轨梁3、轨顶棱镜4、中心棱镜5、靠紧轮7、闸把9、拉杆10、测量轮11、测量轮支撑杆12、拉簧13、轨距传感器14、倾斜传感器15和电器控制盒16组成。
左轨梁2和右轨梁3与主梁1加工成一整体，轨顶棱镜4和中心棱镜5分别插在各自的棱镜座6内，轨顶棱镜4和靠紧轮7分别设置于左轨梁2的上下两侧，轨顶棱镜4位于靠紧轮7的正上方且与左轨梁2和靠紧轮7的几何关系固定不变，靠紧轮7与主梁1的几何关系也是固定的。中心棱镜5设置在主梁1上，中心棱镜5的棱镜中心点处于左轨梁2和右轨梁3的下端连线上，也就是处于两股钢轨轨顶连线上，中心棱镜5的棱镜中心点到靠紧轮7的外侧缘的长度为标准轨距的1/2。倾斜传感器15安装在主梁1上，当轨道放样尺在两股钢轨间安放好后，倾斜传感器15能反映出两股钢轨的倾斜值，倾斜传感器15可以安装在主梁1的上表面、下表面或内部。拉杆10的一端通过连接板19与测量轮支撑杆12连接在一起，拉杆10的另一端穿过空心主梁1内部与闸把9相连，闸把9安装在提手支架18上，设置在提手支架18上的提手8用于方便携带本发明的轨道放样尺。轨距传感器14固定安装在主梁1上，在主梁1上还固定安装有导向板20，右轨梁3上沿主梁1的长度方向和导向板20上分别设置有2个通孔，测量轮11安装在测量轮支撑杆12的一端上，测量轮支撑杆12的另一端分成前后2根分别穿过右轨梁3和导向板20上的通孔与连接板21固定连接在一起，轨距传感器14的测量端也与连接板21固定连接在一起，连接板21活动设置在主梁1上，可以在主梁1的长度方向上滑动，本发明设置2根测量轮支撑杆12有利于精确平衡的测量，导向板20的设置有利于方向的精确。拉簧13一端固定在连接板21上，另一端固定在右轨梁3上。在主梁1上设置有电器控制盒16，在电器控制盒16内安装有单板机，轨距传感器14和倾斜传感器15分别通过电缆线与电器控制盒16连接。在左轨梁2和右轨梁3上分别设置有1条狭缝17，利用齿条等工具穿过狭缝17可以在轨道上作标记。
在实际使用时，安装在PDA或便携式计算机内的控制软件通过无线数传模块B分别与安装在电器控制盒16内的与单板机相连的无线数传模块A和与全站仪相连的无线数传模块C实现三方数据交换，如图4所示。
使用时，用手紧握闸把9，通过与闸把9相连的拉杆10带动测量轮支撑杆12、连接板21和轨距传感器14的测量端沿主梁1的长度方向运动，并带动固定在测量轮支撑杆12上的测量轮11，使测量轮11外侧缘与靠紧轮7外侧缘的间距小于轨距，将轨道放样尺的测量轮11与靠紧轮7放到两股钢轨之间，左轨梁2和右轨梁3紧贴钢轨面。同时由于测量轮支撑杆12的运动，使连接在连接板21和右轨梁3间的拉簧13的拉力加大。当松开闸把9时，拉簧13的拉力作用在连接板21和右轨梁3之间，也就是作用在测量轮支撑杆12与主梁1之间，安装在测量轮支撑杆12上的测量轮11和靠紧轮7都会因拉簧13的拉力而紧贴两股钢轨的内侧。
因轨距是要求测量同一里程处两股钢轨的最短距离，所以，以靠紧轮7紧贴钢轨处的点为圆心，前后滚动测量轮11，通过观察安装在电器控制盒16上的液晶显示模块上显示的轨距值找到两股钢轨间的最短距离，此距离就是该里程处的真实轨距。
轨道放样尺在两股钢轨间的最短距离处安放好以后，中心棱镜5的棱镜中心点处于两股钢轨轨顶连线上，通过全站仪测量中心棱镜5的坐标，可以直接获得线路中线坐标值，将该坐标值传输到PDA或便携式计算机内，通过数学模型的计算，可以求出与理论中线坐标的差值，从而指导施工人员放样轨排。
由于轨顶棱镜4与钢轨顶面的几何关系是固定的，所以通过全站仪测量安装在左轨梁2上的轨顶棱镜4的坐标，可以立即获得左钢轨顶面的绝对大地坐标，若将轨道放样尺掉头，将左轨梁放在右钢轨上，右轨梁放在左钢轨上，通过全站仪测量轨顶棱镜4的坐标，可以立即获得右钢轨顶面的绝对大地坐标，为确保轨道放样尺两次安放都处于同一里程，可再次测量中心棱镜5的坐标，将该坐标值传输到PDA或便携式计算机内，通过安装在PDA或便携式计算机内的控制软件计算出前次中心棱镜5的坐标和本次中心棱镜5的坐标是否处于同一里程；也可检查当前轨距值是否等于前一次的轨距值来辅助验证。将测得的左右轨顶的两个坐标点的值传输到PDA或便携式计算机内，通过安装于PDA或便携式计算机内的控制软件计算出两股钢轨的轨距、高低和轨道中线坐标。
倾斜传感器15和轨距传感器14分别将主梁1的倾斜值和测量轮11沿主梁1长度方向的位移量传输给电器控制盒16内的单板机，单板机通过计算后，将轨距值和两股钢轨的高低值显示在液晶显示模块上。
将上述采用中心棱镜5测得的轨道中线坐标值、采用轨顶棱镜4测得的两股钢轨的轨距、高低和轨道中线坐标值和采用倾斜传感器15和轨距传感器14测得的轨距和两股钢轨的高低值相互检校，可以在PDA或便携式计算机上显示出实测值、理论值、调整值以及各种工程所需的图表等。
Claims (10)
1.轨道放样尺，包括主梁(1)、靠紧轮(7)和测量轮(11)，在主梁(1)上设置有轨距传感器(14)和倾斜传感器(15)，其特征在于：在所述主梁(1)上还设置有左轨梁(2)和右轨梁(3)，轨顶棱镜(4)和靠紧轮(7)分别设置于左轨梁(2)的上下两侧，中心棱镜(5)设置在主梁(1)上，中心棱镜(5)的棱镜中心点处于左轨梁(2)和右轨梁(3)的下端连线上，所述测量轮(11)安装在测量轮支撑杆(12)的一端，所述轨距传感器(14)安装在测量轮支撑杆(12)的另一端，拉杆(10)与测量轮支撑杆(12)相连，在所述主梁(1)上设置有电器控制盒(16)，所述电器控制盒(16)内安装有单板机，轨距传感器(14)和倾斜传感器(15)分别通过电缆线与电器控制盒(16)连接，所述轨顶棱镜(4)与左轨梁(2)、靠紧轮(7)的几何关系，以及靠紧轮(7)与主梁(1)的几何关系是固定的。
2.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：在所述测量轮支撑杆(12)与主梁(1)之间连接着拉簧(13)。
3.如权利要求2所述的轨道放样尺，其特征在于：所述拉簧(13)一端固定在连接板(21)上，另一端固定在右轨梁(3)上，所述连接板(21)与测量轮支撑杆(12)连接在一起，所述连接板(21)活动设置在主梁(1)上。
4.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：所述中心棱镜(5)的棱镜中心点到靠紧轮(7)的外侧缘的长度为标准轨距的1/2。
5.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：所述轨顶棱镜(4)位于靠紧轮(7)的正上方。
6.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：所述拉杆(10)的另一端穿过空心主梁(1)内部与闸把(9)相连。
7.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：在所述左轨梁(2)和右轨梁(3)上分别设置有狭缝(17)。
8.如权利要求1所述的轨道放样尺，其特征在于：以靠紧轮(7)紧贴钢轨处的点为圆心，前后滚动测量轮(11)，通过观察安装在电器控制盒(16)上的液晶显示模块上显示的轨距值找到两股钢轨间的最短距离。
9.轨道测量定位设备，包括轨道放样尺和全站仪，其特征在于：所述轨道放样尺采用权利要求1所述的轨道放样尺，通过全站仪测量中心棱镜(5)和轨顶棱镜(4)的坐标，直接获得绝对坐标值。
10.如权利要求9所述的轨道测量定位设备，其特征在于：还包括PDA或计算机，安装在PDA或便携式计算机内的控制软件通过无线数传模块B分别与安装在电器控制盒(16)内的与单板机相连的无线数传模块A和与全站仪相连的无线数传模块C实现三方数据交换。
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