CN107228657A - 电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统 - Google Patents
电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其中，系统包括：处理设备(1)和设置在两条预设轨道线路(R)中间的测量设备(2)，所述测量设备(2)与所述处理设备(1)无线连接。其中，所述测量设备(2)根据所述处理设备(1)下发的测量指令，测量所述测量设备(2)相对于接触网支柱(E)的特征点(P)的位置信息；所述处理设备(1)根据所述测量设备(2)测量的所述位置信息确定所述测量设备(2)的位置坐标。本发明降低了测量难度、提高了测量效率和测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及电气化铁路测绘技术领域，尤其涉及基于CPIII(第三级为轨道控制网，主要为轨道铺设、运营、维护提供控制基准)数据精确测量电气化铁路接触网支柱参数，具体来说就是一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统。
背景技术
电气化铁道是我国铁路中的重要组成部分，我国主要的铁路干线、所有的客运专线和高速铁路全是电气化铁道。我国电气化铁道发展迅速，截止2010年底，我国电气化铁道运营里程已达4.2万公里，居世界第二位。到2020年，我国铁路营业里程将达到12万公里以上，其中电气化铁道比重将达到60％，总长7万多公里，电气化铁道承担的铁路运量比重将超过80％。
接触网是电气化铁道的主要供电设施，列车高速运行时通过牵引机车上方的受电弓给接触网接触供电。其状态的好坏直接决定着牵引机车的运行状况，是列车运行速度与行车安全的主要影响因素。高速铁路设备故障中，接触网故障所占比例相当大。所以，为了有效地保证高速铁路行车安全，在设计施工时需要精确测量接触网支柱的装配参数，从而使接触网的悬挂状态符合要求。
电气化铁路接触网支柱的装配参数测量主要涉及支柱侧面限界、轨面标高、曲线外轨超高和支柱斜率四项数据，其中，支柱侧面限界、轨面标高与轨道的最终位置密切相关。现有的支柱装配参数测量方法主要有三种：其一是轨道在现场调整到设计最终位置后，根据现场轨道位置测量支柱侧面限界及底座安装高度，此种方法需要轨道在现场的位置稳定后，才能测量，从目前的建设组织模式来看，很难满足工期要求，所以一般不予采取；其二是根据轨道设计数据及现场交桩资料，利用经纬仪测出轨道中心线后，测量支柱侧面限界，利用水准仪测量轨面标高，此种方法测量精度低，腕臂及定位装置预配容易出现不合格品，且测量效率低，影响接触网工程的整体施工质量；其三是根据轨道设计数据，利用全站仪测量多个坐标，坐标数据存储在全站仪的存储器中，然后将存储器中的坐标数据拷贝到计算机中进行处理，将计算出来的接触网支柱的装配参数与设计的装配参数比较，测量人员根据坐标差值调整装配参数，直到满足要求，此种方法测量过程繁琐、效率低下，而且无法实现装配参数的精准测量。
因此，本领域技术人员亟需研发一种精确、高效测量电气化铁路接触网支柱装配参数的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，解决了现有技术中不能精确测量电气化铁路接触网支柱装配参数，以及测量效率低下的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，包括：处理设备和设置在两条预设轨道线路中间的测量设备，所述测量设备与所述处理设备无线连接。其中，所述测量设备根据所述处理设备下发的测量指令，测量所述测量设备相对于接触网支柱的特征点的位置信息；所述处理设备根据所述测量设备测量的所述位置信息确定所述测量设备的位置坐标。
根据本发明的上述具体实施方式可知，电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统至少具有以下有益效果：在没有轨道的情况下，计算设备向全站仪传送测量指令，全站仪测量接触网支柱特征点的位置信息，并将测量的位置信息回传给计算设备，计算设备根据传回的数据和事先输入的线路设计参数进行计算，并将计算结果直观地显示在处理设备上，供设计、施工人员参考，极大地提高了测量精度及测量效率，提高了接触网支柱装配预制的合格率，确保了接触网的整体施工质量；载运车运送全站仪，可以连续实现多个接触网支柱的测量，并且保证全站仪的测量单元在固定高度处于水平状态，进一步提高了测量精度及测量效率。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明具体实施方式提供的一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统的实施例一的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式提供的一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统的实施例二的结构示意图。
图3为本发明具体实施方式提供的一种全站仪位置坐标的几何示意图。
图4为本发明具体实施方式提供的一种全站仪的实施例一的结构示意图。
图5为本发明具体实施方式提供的一种全站仪的实施例二的结构示意图。
附图标记说明：
1 处理设备 2 测量设备
3 载运车 R 预设轨道线路
E 接触网支柱 P 特征点
21 水平基座 22 水平转台
23 伸缩台 24 定位器
25 测量单元 26 控制单元
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1为本发明具体实施方式提供的一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统的实施例一的结构示意图，如图1所示，测量设备与处理设备无线连接，可以边测量边显示测量设备的位置坐标，供测量人员观看，提高了测量效率。
该附图所示的具体实施方式中，电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统包括：处理设备1和设置在两条预设轨道线路R中间的测量设备2，所述测量设备2与所述处理设备1无线连接。其中，所述测量设备2根据所述处理设备1下发的测量指令，测量所述测量设备2相对于接触网支柱E的特征点P的位置信息；所述处理设备1根据所述测量设备2测量的所述位置信息确定所述测量设备2的位置坐标。本发明的具体实施例中，测量设备2可以为全站仪等，全站仪的型号可以为NTS-342R6L；处理设备1可以为台式计算机或者笔记本电脑，处理设备1中装有支柱装配参数测量程序；特征点P(即CPIII控制点)可以为反射片，即反射片设置在特征点P上，反射片可以为棱镜，例如，徕卡棱镜。接触网支柱E的装配参数具体包括：里程、支柱侧面限界、支柱侧面限界高差、支柱斜率、承力索拉出值、承力索高度和腕臂偏移值等。测量设备2只需要位于两条预设轨道线路R中间即可，并不严格要求在中线上。
参见图1，可以通过处理设备1远程控制测量设备2，不需要人工辅助，节省人力成本；通过接触网支柱E已知的两个特征点P的位置信息，可以获得全站仪的位置坐标，然后再利用全站仪测量接触网支柱E的装配参数，通过短距离通信传送给处理设备1，可以显著提高接触网支柱E的装配参数的测量精度及效率，提高了接触网支柱E预制的合格率，确保了接触网的整体施工质量。
图2为本发明具体实施方式提供的一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统的实施例二的结构示意图，利用载运车沿预设轨道线路运输测量设备，可以连续对多个接触网支柱的进行测量，提高了测量效率，节省人力资源。
该附图所示的具体实施方式中，电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统还包括：载运车3。其中，载运车3与所述处理设备1连接，载运车3用于根据所述处理设备1下发的移动指令携带着所述测量设备2沿所述预设轨道线路R移动。
参见图2，通过处理设备1远程控制载运车3移动，不需要人为去干扰，节省人力成本；不需要人工搬运测量设备2，降低测量人员的工作量，可以连接测量多个接触网支柱E，测量效率高。
图3为本发明具体实施方式提供的一种全站仪位置坐标的几何示意图，如图3所示，两个特征点的位置信息已知，并且测量设备到两个特征点的水平角、竖直角和斜距，另外结合两个特征点的坐标可以确定测量设备的位置坐标。
该附图所示的具体实施方式中，所述全站仪2的所述位置坐标(X，Y，Z)的具体计算公式为：
X＝X1+AP1*cos(θ)
Y＝Y1+AP1*sin(θ)
θ＝2*π-α-β
AP1＝S1*sin(Hangle1)
AP2＝S2*sin(Hangle2)
其中，全站仪A的坐标为(X，Y，Z)；特征点P1的坐标为(X1,Y1,Z1)；特征点P2的坐标为(X2,Y2,Z2)；θ为AP1与X轴的夹角；β为P1P2与X轴的夹角；α为AP1与P1P2之间的夹角；全站仪A测量P1点的水平角、竖直角及斜距分别Hangle1，Vangle1，S1；全站仪A测量P2点的水平角、竖直角及斜距分别Hangle2，Vangle2，S2。
图4为本发明具体实施方式提供的一种全站仪的实施例一的结构示意图，如图4所示，无论地面是否平坦，载运车运送全站仪时，通过全站仪的水平基座及伸缩台的调控，测量单元可以在固定高度上保持水平，从而提高了测量精度。
该附图所示的具体实施方式中，所述全站仪具体包括：设置在所述载运车3上的水平基座21、设置在所述水平基座21上的水平转台22、设置在所述水平转台22上的伸缩台23、设置在所述伸缩台23上的定位器24和测量单元25，以及控制单元26。其中，所述水平基座21用于保持所述水平转台22的旋转面与水平面平行，水平基座21内具有平衡弹簧，始终保持水平基座21的顶面处于水平状态；所述水平转台22用于控制所述测量单元25的测量方向；所述伸缩台23用于锁定所述定位器24和所述测量单元25的高度，伸缩台23内安装有伸缩杆，可以保证定位器24和测量单元25的高度不变；所述定位器24用于确定所述测量单元25的所述位置坐标，本发明的实施例中，定位器24可以为GPS(全球定位系统)单元；所述测量单元25用于测量所述特征点P的距离以及观看所述特征点P的仰角，本发明的实施例中，测量单元25具有现有全站仪的所有功能。
参见图4，不论地面是否平坦，全站仪2的测量单元25总能在恒定高度上保持水平，极大提高测量精度，而且不需要测量人员手工调整测量单元25的高度和仰角，节省了人力成本，提高了测量效率。
图5为本发明具体实施方式提供的一种全站仪的实施例二的结构示意图，如图5所示，利用短距离无线通信单元向处理设备传送测量数据，可以边测量，边计算，提高测量效率。
该附图所示的具体实施方式中，所述全站仪还包括短距离通信单元26。其中，短距离通信单元26与所述测量单元25连接，短距离通信单元26用于向所述处理设备1传送所述距离和所述仰角。本发明的具体实施例中，所述短距离通信单元26为蓝牙单元或者射频(RF)通信单元等。
参见图5，利用短距离通信单元26实时将测量单元25测量的数据传送给处理设备1，处理设备1可以实时运算，向测量人员显示测量结果，可以不间断测量，提高了测量效率。
本发明提供一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，在没有轨道的情况下，计算设备向全站仪传送测量指令，全站仪测量接触网支柱特征点的位置信息，并将测量的位置信息回传给计算设备，计算设备根据传回的数据和事先输入的线路设计参数进行计算，并将计算结果直观地显示在处理设备上，供设计、施工人员参考，极大地提高了测量精度及测量效率，提高了接触网支柱装配预制的合格率，确保了接触网的整体施工质量；改变了传统的施工方法，能够提前进行施工测量，消除了轨道精调对接触网支柱装配参数测量的制约，大大提高了施工效率，降低了测量难度，降低测量人员的技术要求；载运车运送全站仪，可以连续实现多个接触网支柱的测量，并且保证全站仪的测量单元在固定高度处于水平状态，进一步提高了测量精度及测量效率。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，该系统包括：处理设备(1)和设置在两条预设轨道线路(R)中间的测量设备(2)，所述测量设备(2)与所述处理设备(1)无线连接，其中，
所述测量设备(2)根据所述处理设备(1)下发的测量指令，测量所述测量设备(2)相对于接触网支柱(E)的特征点(P)的位置信息；
所述处理设备(1)根据所述测量设备(2)测量的所述位置信息确定所述测量设备(2)的位置坐标。
2.如权利要求1所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，该系统还包括：
载运车(3)，与所述处理设备(1)连接，用于根据所述处理设备(1)下发的移动指令携带着所述测量设备(2)沿所述预设轨道线路(R)移动。
3.如权利要求2所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述测量设备(2)为全站仪。
4.如权利要求3所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述全站仪(2)的所述位置坐标(X，Y，Z)的具体计算公式为：
X＝X1+AP1*cos(θ)
Y＝Y1+AP1*sin(θ)
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其中，全站仪A的坐标为(X，Y，Z)；特征点P1的坐标为(X1,Y1,Z1)；特征点P2的坐标为(X2,Y2,Z2)；θ为AP1与X轴的夹角；β为P1P2与X轴的夹角；α为AP1与P1P2之间的夹角；全站仪A测量P1点的水平角、竖直角及斜距分别Hangle1，Vangle1，S1；全站仪A测量P2点的水平角、竖直角及斜距分别Hangle2，Vangle2，S2。
5.如权利要求3所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述全站仪具体包括：设置在所述载运车(3)上的水平基座(21)、设置在所述水平基座(21)上的水平转台(22)、设置在所述水平转台(22)上的伸缩台(23)、设置在所述伸缩台(23)上的定位器(24)和测量单元(25)，以及控制单元(26)，其中，
所述水平基座(21)用于保持所述水平转台(22)的旋转面与水平面平行；
所述水平转台(22)用于控制所述测量单元(25)的测量方向；
所述伸缩台(23)用于锁定所述定位器(24)和所述测量单元(25)的高度；
所述定位器(24)用于确定所述测量单元(25)的所述位置坐标；
所述测量单元(25)用于测量所述特征点(P)的距离以及观看所述特征点(P)的仰角。
6.如权利要求5所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述全站仪还包括：
短距离通信单元(26)，与所述测量单元(25)连接，用于向所述处理设备(1)传送所述距离和所述仰角。
7.如权利要求6所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述短距离通信单元(26)为蓝牙单元或者射频通信单元。
8.如权利要求1所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述处理设备(1)为台式计算机或者笔记本电脑。
9.如权利要求1所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述特征点(P)为反射片。
10.如权利要求9所述的电气化铁路接触网支柱装配参数测量系统，其特征在于，所述反射片为徕卡棱镜。
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