CN105887591B - 一种铁路轨道测量标记点定位装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路轨道测量标记点定位装置及系统，装置包括：走行在钢轨上的轨检小车；设置在轨检小车垂直于走行方向的侧部边缘的一字线激光器，一字线激光器发出的激光线垂直于轨检小车的车体侧部边缘；设置在轨检小车上，并对一字线激光器进行开关控制的控制器；以及设置在轨检小车上，并为一字线激光器供电的电源。轨检小车在钢轨上走行，当一字线激光器发出的激光线通过设置在钢轨旁的CPⅢ桩点或固定点时，激光线投射在钢轨表面的位置即为轨检小车需停靠的标记点位置。本发明描述的铁路轨道测量标记点定位装置及系统能够解决现有铁路轨道测量标记点定位方式存在的成本高、效率低、精度低和自动化程度低的技术问题。

Description

一种铁路轨道测量标记点定位装置及系统

技术领域

本发明涉及铁路轨道测量技术领域，尤其是涉及一种应用于铁路轨道检查仪的轨道测量标记点智能定位装置及系统。

背景技术

为了满足铁路精确捣固养护的需求，通常需要对相关线路进行建网及线路精确测量，以提供线路精测养护所需的基准数据库及线路偏差文件，测量所提供的数据中包括固定点或CPⅢ桩点基准数据。不管是在既有线，还是在客运专线等已有CPⅢ桩线路的建网测量或线路精确测量中，都需要把设定好的固定点或已有CPⅢ桩点对应在钢轨上的最近点标记出来，以便于轨道检查仪停靠在标记点处对固定点或CPⅢ桩点进行测量。在线路精确测量过程中，需停靠在标记点处对固定点或CPⅢ桩点进行测量。在建网测量及线路精准测量过程中，轨检仪(轨道检查仪，简称轨检小车)测量出来的数据可以指导捣固车作业，标记点能为轨道检查仪和捣固车提供里程同步点，以消除里程累积误差。固定点或CPⅢ桩点对应在钢轨上的最近点，就是从固定点或CPⅢ桩点对钢轨作垂线，垂足即测量标记点，标记点需要在轨腰上用“|”及“M”标注投点位置，标记点的确定方法可以采用等腰三角形中线方法得到，外加辅助工具，如T字型工装等。

在现有技术中，轨道检查仪在作业测量过程中，现有在钢轨上获取标识点的方式主要是依靠人工外加辅助工装，这种方式需要三个操作人员同时配合才能完成。具体操作过程为：一号操作人员从固定点或CPⅢ桩点处拉一条直线，同时二号操作人员手持T字型辅助工装靠紧钢轨的内沿，再由三号操作人员采用油漆或者记号笔标记。在轨道检查仪测量前，工作人员需要提前将标识点在钢轨上标记出来，在测量过程中测量人员需要把轨道检查仪对准标识点停靠，然后再对固定点或CPⅢ桩点进行测量。整个过程繁杂，人工参与环节过多，导致效率低下、成本高昂，而且影响了轨道检查仪的作业速度及测量精度。

因此，现有的铁路轨道测量标记点定位方式需要工作人员借助辅助工装完成标记，这种方式效率低下、成本高昂，且测量定位精度高度赖于工作人员的责任心，并严重影响了轨道检查仪的作业速度和测量精度。为了提高轨道检测仪测量效率和测量精度，研发一种快速非接触式的检测定位标记点方法显得十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁路轨道测量标记点定位装置及系统，能够解决现有铁路轨道测量标记点定位方式存在的成本高、效率低、精度低和自动化程度低的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种铁路轨道测量标记点定位装置的技术实现方案，一种铁路轨道测量标记点定位装置，包括：

走行在钢轨上的轨检小车；

设置在所述轨检小车垂直于走行方向的侧部边缘的一字线激光器，所述一字线激光器发出的激光线垂直于所述轨检小车的车体侧部边缘；

设置在所述轨检小车上，并对所述一字线激光器进行开关控制的控制器；

以及设置在所述轨检小车上，并为所述一字线激光器供电的电源。

优选的，在所述轨检小车垂直于走行方向两侧的车体边缘均设置有所述一字线激光器，所述一字线激光器位于所述车体边缘的中心位置。

优选的，所述轨检小车在所述钢轨上走行，当所述一字线激光器发出的激光线通过设置在所述钢轨旁的CPⅢ桩点或固定点时，所述激光线投射在所述钢轨表面的位置即为所述轨检小车需停靠的标记点位置。

优选的，当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为圆曲线时，直线EF为所述轨检小车的车体边缘，弧线AB为所述钢轨的圆曲线，直线MN为所述圆曲线上M点处的切线，直线EF为所述圆曲线上的弦。所述一字线激光器发出的激光线垂直于所述直线EF，并处于所述直线EF的中垂线位置，所述直线EF的中垂线通过所述圆曲线所在圆的圆心，所述激光线垂直于所述直线MN，则M点即为所述轨检小车需停靠的标记点位置。

优选的，当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为直线时，直线EF为所述轨检小车的车体边缘，所述直线AB为所述钢轨的直线段。当所述轨检小车进行测量作业时，所述轨检小车的走行轮紧靠所述钢轨的内沿，所述轨检小车的车体边缘与所述钢轨平行。所述一字线激光器发出的线激光垂直于所述直线EF，所述线激光同时垂直于所述直线AB，则M点即为所述轨检小车需停靠的标记点位置。

优选的，当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为缓和曲线时，直线EF为所述轨检小车的车体边缘，弧线AB为所述钢轨的缓和曲线。所述一字线激光器发出的激光线垂直于所述直线EF，并与所述弧线AB相交于M点，直线MN为圆曲线上M点处的切线，所述激光线不垂直于所述直线MN，则M点即为所述轨检小车需停靠的标记点位置。

优选的，所述轨检小车上还设置有全站仪，当所述一字线激光器发出的激光线通过所述CPⅢ桩点或固定点时，所述轨检小车停靠在标记点位置，所述全站仪测量所述棱镜中心或所述固定标识中心所处位置的坐标。

优选的，所述一字线激光器的安装高度高于所述钢轨的上表面。

优选的，所述控制器设置在所述轨检小车的推杆上。

本发明还另外具体提供了一种铁路轨道测量标记点定位系统的技术实现方案，一种铁路轨道测量标记点定位系统，包括：如上所述的铁路轨道测量标记点定位装置，以及设置在所述钢轨旁的CPⅢ桩或接触网支柱。在所述CPⅢ桩的顶部设置有棱镜，所述棱镜中心所处的位置即为所述CPⅢ桩点的位置。在所述接触网支柱面向所述钢轨的一侧设置有固定标识，所述固定标识中心所处的位置即为所述固定点的位置。

通过实施上述本发明提供的铁路轨道测量标记点定位装置及系统的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明采用线激光的非接触式检测方式，快速定位接触网支柱或CPⅢ桩对应的钢轨上的最近点，即标记点，线激光具有单色性好、相干性高、方向性强等特点，在传播过程中方向性强、发散性小，抗干扰性高，提高了轨道检查仪的作业效率和测量精度；

(2)本发明在轨道检查仪上搭载线激光，在测量作业过程中，由作业人员推动轨道检查仪在轨道上走行，线激光能够快速定位检测到标记点，无需过多人员参与，不但降低了人力成本，而且降低了轨道检查仪的测量作业成本；

(3)本发明能够在铁路线路为圆曲线、直线和缓和曲线等多种情况下，对CPⅢ桩点或固定点在钢轨上对应的标记点进行快速、精准的测量定位，测量定位过程简单、快速，测量精度高，测量方式适应性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明铁路轨道测量标记点定位系统一种具体实施方式的结构原理示意图；

图2是本发明铁路轨道测量标记点定位装置一种具体实施方式的线激光控制系统结构框图；

图3是本发明铁路轨道测量标记点定位装置一种具体实施方式的测量原理示意图；

图4是本发明铁路轨道测量标记点定位装置另一种具体实施方式的测量原理示意图；

图5是本发明铁路轨道测量标记点定位装置第三种具体实施方式的测量原理示意图；

图6是本发明铁路轨道测量标记点定位系统另一种具体实施方式的结构原理示意图；

图中：1-轨检小车，2-一字线激光器，3-控制器，4-电源，5-推杆，6-钢轨，7-轨枕，8-CPⅢ桩，9-棱镜，10-接触网支柱，11-固定标识，12-车体边缘，13-走行轮，14-全站仪。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

CPⅢ：基桩控制网的简称，一种由原中华人民共和国铁道部提出沿铁路线路布设的三维控制网，平面控制起闭于基础平面控制网(CPⅠ)或线路控制网(CPⅡ)，高程控制起闭于沿线路布设的二等水准网，一般在线下工程施工完成后施测，为轨道铺设和运营维护的基准。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图6所示，给出了本发明铁路轨道测量标记点定位装置及系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1和附图2所示，一种铁路轨道测量标记点定位装置的具体实施例，包括：

走行在钢轨6上的轨检小车1；

设置在轨检小车(即轨道检查仪)1垂直于走行方向的侧部边缘的一字线激光器2，一字线激光器2发出的激光线垂直于轨检小车1的车体侧部边缘；钢轨6设置在轨枕7上；

设置在轨检小车1上，并对一字线激光器2进行开关控制的控制器3；

以及设置在轨检小车1上，并为一字线激光器2供电的电源4。

如附图1所示，轨检小车1在钢轨6上走行，当一字线激光器2发出的激光线通过设置在钢轨6旁的CPⅢ桩点(此时对应于新线路，CPⅢ桩点位于CPⅢ桩8顶部棱镜9的中心位置)时，激光线投射在钢轨6表面的位置即为轨检小车1需停靠的标记点位置，轨检小车1就停在此处完成对CPⅢ桩点的测量。这个标记点能为铁路维护车辆，如捣固车提供里程同步点，还能方便水准测量。同时，在建网测量过程中，轨检小车1测量出来的数据可以指导捣固车作业。

如附图6所示，轨检小车1在钢轨6上走行，当一字线激光器2发出的激光线通过设置在钢轨6旁的固定点(此时对应于老线路，固定点对应于接触网支柱10上固定标识11的中心位置)时，激光线投射在钢轨6表面的位置即为轨检小车1需停靠的标记点位置，轨检小车1就停在此处完成对固定点的测量。

作为本发明一种较佳的具体实施例，在轨检小车1垂直于走行方向两侧的车体边缘12均设置有一字线激光器2，一字线激光器2同时位于车体边缘12的中心位置。一字线激光器2的线激光发散角度大，能够呈一定角度发射一字型的线激光，该线激光在照射到CPⅢ桩点或固定点的同时，也投射到钢轨6的表面。轨检小车1的走行轮13的左右两侧面平行于轨检小车1左右两侧的车体边缘12，安装时需要保证一字线激光器2发射出的激光线与车体边缘12垂直。CPⅢ桩点或固定点对应于钢轨6上的最近点为标记点，即由CPⅢ桩点或固定点向钢轨6作垂线，垂足即是标记点。

轨检小车1上还设置有全站仪14，当一字线激光器2发出的激光线通过CPⅢ桩点或固定点时，轨检小车1停靠在标记点位置，全站仪14测量棱镜9中心或固定标识11中心所处位置的坐标。

一字线激光器2安装在轨检小车1左右两侧的表面或下部或内部，且处于车体两侧边缘水平方向的中心位置，同时一字线激光器2的安装高度高于钢轨6的上表面。CPⅢ桩点或固定点的位置可能高于一字线激光器2的安装位置，也可能低于一字线激光器2的安装位置。控制器3进一步设置在轨检小车1的推杆5上。

由钢轨6形成的铁路线路形状通常可以分为圆曲线、直线和缓和曲线三种，以下根据不同轨道线形对轨检小车1非接触性铁路轨道测量标记点定位的方法进行详细说明。

如附图3所示，当CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为圆曲线时，选取一小段圆曲线作分解分析。直线EF为轨检小车1的车体边缘12，弧线AB为钢轨6的圆曲线，直线MN为圆曲线上M点处的切线，直线EF为圆曲线上的弦。一字线激光器2发出的激光线垂直于直线EF，并处于直线EF的中垂线位置，直线EF的中垂线通过圆曲线所在圆的圆心。根据圆切线定理，激光线垂直于直线MN，则M点即为轨检小车1需停靠的标记点位置。

如附图4所示，当CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为直线时，直线EF为轨检小车1的车体边缘12，直线AB为钢轨6的直线段。当轨检小车1进行测量作业时，轨检小车1的走行轮13紧靠钢轨6的内沿，轨检小车1的车体边缘12与钢轨6平行。一字线激光器2发出的线激光垂直于直线EF，线激光同时垂直于直线AB，则M点即为轨检小车1需停靠的标记点位置。

如附图5所示，直线EF表示轨检小车1的车体边缘12，当CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为缓和曲线时，直线EF为轨检小车1的车体边缘12，弧线AB为钢轨6的缓和曲线。缓和曲线处于直线与圆曲线之间，在靠近圆曲线段处，缓和曲线的曲率半径接近于圆半径，而在靠近直线段处，曲率半径则无限大。由于铁路线路的圆半径很大，近似于直线，而轨检小车1的车体长度相对于缓和曲线的长度是很小的一段。因此，在很长的缓和曲线上取小段可以近似采用直线进行处理。由于CPⅢ桩点或固定点的位置离钢轨6比较近(通常只有几米)，因此线激光发射方向细微偏离钢轨6的垂线方向产生的误差是在可接受范围内的。一字线激光器2发出的激光线垂直于直线EF，并与弧线AB相交于M点，直线MN为圆曲线上M点处的切线。此时，虽然激光线不垂直于直线MN，但是通过轨检小车1的大量现场测量实验验证，充分证明该误差完全能够满足轨道测量精度的要求，所以仍然选取M点为轨检小车1需停靠的标记点位置。

如附图1所示，一种铁路轨道测量标记点定位系统的具体实施例，包括：如上所述的铁路轨道测量标记点定位装置，以及设置在钢轨6旁的CPⅢ桩8。在CPⅢ桩8的顶部设置有棱镜9，棱镜9中心所处的位置即为CPⅢ桩点的位置。CPⅢ桩8为一水泥柱，在水泥柱的柱顶上开设有一圆孔，在圆孔中安装有一预埋件，棱镜杆可以插至该预埋件的内部。在测量过程中，先将棱镜9与棱镜杆组装好后，再将棱镜杆插入预埋件里。当轨检小车1上的全站仪14测量CPⅢ桩8的坐标时，先测量棱镜9的中心位置所处的坐标，再将该坐标再解算至CPⅢ桩8上。

如附图6所示，另一种铁路轨道测量标记点定位系统的具体实施例，包括：如上所述的铁路轨道测量标记点定位装置，以及设置在钢轨6旁的接触网支柱10。在接触网支柱10面向钢轨6的一侧设置有固定标识11，固定标识11中心所处的位置即为固定点的位置。如果是在既有线上建立线路控制网，则一般是通过在铁路线路两侧的接触网支柱10上贴粘固定标示11，作为固定点。CPⅢ桩点或固定点都用来控制线路线形，按照不同的铁路线路区分，如新建的线路都设立有CPⅢ桩8，CPⅢ桩8是按照铁道部的相关标准专门设立在线路两边的水泥柱。而在一些老的铁路线路，则不存在CPⅢ桩8，本发明具体实施例综合考虑到成本因素，采用在接触网支柱10上粘贴上一个较为牢固的标示(即固定标识1)，而不再重新灌注水泥柱。

在轨检小车1进行测量作业时，当工作人员目视(由于本发明具体实施例中采用的线激光为可见光，同时线激光具有单色性好、相干性高、发散性小、方向性强抗干扰性高等诸多特点，因此可以直接采用目视方式进行标记点的定位)一字线激光器2发出的激光线通过设置在钢轨6旁，CPⅢ桩8顶部的棱镜9或接触网支柱10上的固定标识11的中心位置时，激光线投射在钢轨6表面的位置即为轨检小车1需停靠的标记点位置，并由工作人员通过水性笔或者油漆在钢轨6上标记划出该位置。

通过实施本发明具体实施例描述的铁路轨道测量标记点定位装置及系统的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的铁路轨道测量标记点定位装置及系统采用线激光的非接触式检测方式，快速定位接触网支柱或CPⅢ桩对应的钢轨上的最近点，即标记点，线激光具有单色性好、相干性高、方向性强等特点，在传播过程中方向性强、发散性小，抗干扰性高，提高了轨道检查仪的作业效率和测量精度；

(2)本发明具体实施例描述的铁路轨道测量标记点定位装置及系统在轨道检查仪上搭载线激光，在测量作业过程中，由作业人员推动轨道检查仪在轨道上走行，线激光能够快速定位检测到标记点，无需过多人员参与，不但降低了人力成本，而且降低了轨道检查仪的测量作业成本；

(3)本发明具体实施例描述的铁路轨道测量标记点定位装置及系统能够在铁路线路为圆曲线、直线和缓和曲线等多种情况下，对CPⅢ桩点或固定点在钢轨上对应的标记点进行快速、精准的测量定位，测量定位过程简单、快速，测量精度高，测量方式适应性强。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于，在钢轨(6)旁设置有CPⅢ桩(8)，在所述CPⅢ桩(8)的顶部设置有棱镜(9)；或在所述钢轨(6)旁设置有接触网支柱(10)，在所述接触网支柱(10)面向钢轨(6)的一侧设置有固定标识(11)；所述装置包括：

走行在钢轨(6)上的轨检小车(1)；

设置在所述轨检小车(1)垂直于走行方向的侧部边缘的一字线激光器(2)，所述一字线激光器(2)发出的激光线垂直于所述轨检小车(1)的车体侧部边缘；

设置在所述轨检小车(1)上，并对所述一字线激光器(2)进行开关控制的控制器(3)；

设置在所述轨检小车(1)上，并为所述一字线激光器(2)供电的电源(4)；

以及设置在所述轨检小车(1)上的全站仪(14)，所述轨检小车(1)在所述钢轨(6)上走行，当所述一字线激光器(2)发出的激光线通过设置在所述钢轨(6)旁的CPⅢ桩点或固定点时，所述激光线投射在所述钢轨(6)表面的位置即为所述轨检小车(1)需停靠的标记点位置；所述轨检小车(1)停靠在标记点位置，所述全站仪(14)测量所述棱镜(9)中心或所述固定标识(11)中心所处位置的坐标；

当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为圆曲线时，直线EF为所述轨检小车(1)的车体边缘(12)，弧线AB为所述钢轨(6)的圆曲线，直线MN为所述圆曲线上M点处的切线，直线EF为所述圆曲线上的弦；所述一字线激光器(2)发出的激光线垂直于所述直线EF，并处于所述直线EF的中垂线位置，所述直线EF的中垂线通过所述圆曲线所在圆的圆心，所述激光线垂直于所述直线MN，则M点即为所述轨检小车(1)需停靠的标记点位置。

2.一种铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于，在钢轨(6)旁设置CPⅢ桩(8)，在所述CPⅢ桩(8)的顶部设置棱镜(9)；或在所述钢轨(6)旁设置接触网支柱(10)，在所述接触网支柱(10)面向钢轨(6)的一侧设置固定标识(11)；所述装置包括：

走行在钢轨(6)上的轨检小车(1)；

设置在所述轨检小车(1)垂直于走行方向的侧部边缘的一字线激光器(2)，所述一字线激光器(2)发出的激光线垂直于所述轨检小车(1)的车体侧部边缘；

设置在所述轨检小车(1)上，并对所述一字线激光器(2)进行开关控制的控制器(3)；

设置在所述轨检小车(1)上，并为所述一字线激光器(2)供电的电源(4)；

以及设置在所述轨检小车(1)上的全站仪(14)，所述轨检小车(1)在所述钢轨(6)上走行，当所述一字线激光器(2)发出的激光线通过设置在所述钢轨(6)旁的CPⅢ桩点或固定点时，所述激光线投射在所述钢轨(6)表面的位置即为所述轨检小车(1)需停靠的标记点位置；所述轨检小车(1)停靠在标记点位置，所述全站仪(14)测量所述棱镜(9)中心或所述固定标识(11)中心所处位置的坐标；

当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为缓和曲线时，直线EF为所述轨检小车(1)的车体边缘(12)，弧线AB为所述钢轨(6)的缓和曲线；所述一字线激光器(2)发出的激光线垂直于所述直线EF，并与所述弧线AB相交于M点，直线MN为圆曲线上M点处的切线，所述激光线不垂直于所述直线MN，则M点即为所述轨检小车(1)需停靠的标记点位置。

3.根据权利要求1或2所述的铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于：当所述CPⅢ桩点或固定点对应处的铁路线路为直线时，直线EF为所述轨检小车(1)的车体边缘(12)，所述直线AB为所述钢轨(6)的直线段；当所述轨检小车(1)进行测量作业时，所述轨检小车(1)的走行轮(13)紧靠所述钢轨(6)的内沿，所述轨检小车(1)的车体边缘(12)与所述钢轨(6)平行；所述一字线激光器(2)发出的激光线垂直于所述直线EF，激光线同时垂直于所述直线AB，则M点即为所述轨检小车(1)需停靠的标记点位置。

4.根据权利要求3所述的铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于：在所述轨检小车(1)垂直于走行方向两侧的车体边缘(12)均设置有所述一字线激光器(2)，所述一字线激光器(2)位于所述车体边缘(12)的中心位置。

5.根据权利要求1、2或4任一项所述的铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于：所述一字线激光器(2)的安装高度高于所述钢轨(6)的上表面。

6.根据权利要求5所述的铁路轨道测量标记点定位装置，其特征在于：所述控制器(3)设置在所述轨检小车(1)的推杆(5)上。