CN110088402B - 一种用于记录轨道几何形状的测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在通过轨道维护机器(1)处理轨道(5)之后立即记录轨道(5)的轨道几何形状的测量装置(13)，其中所述测量装置包括用于在轨道(5)上行进的轮轴(16)、用于安装到轨道维护机器(1)上的连接元件(15)以及用于与轨道维护机器(1)交换数据的数据接口(41)。进一步地，所述测量装置(13)包括组装框架(22)，在组装框架(22)上布置有惯性测量单元(14)，其中在组装框架(22)上安装有前轮轴(16)和后轮轴(16)，所述前轮轴和所述后轮轴用于围绕与轮轴(16)正交延伸的旋转轴线(21)相对于彼此旋转。因此，可以有效地检查测量轨道(5)的横向位置、纵向位置和竖直位置。

Description

一种用于记录轨道几何形状的测量装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在通过轨道维护机器处理轨道之后立即记录轨道的轨道几何形状的测量装置，其中所述测量装置包括用于在轨道上行进的轮轴、用于安装到轨道维护机器上的连接元件以及用于与轨道维护机器交换数据的数据接口。本发明还涉及一种用于通过所述测量装置记录轨道几何形状的方法。
背景技术
在轨道维护操作期间，通常需要进行验收测量以验证是否符合标准和其它规范。为此，在较短的施工区段中，通常采用手动测量仪器。在大范围的施工活动或维护活动的情况下，在完成所述操作之后使用测量车辆以记录经处理的轨道区段的轨道几何形状。还已知在结束轨道维护作业之后第二次经过已经通过轨道维护机器处理的轨道区段，以进行检查测量。
还已知一种测量装置，该测量装置可以附接到轨道维护机器并且能够在用轨道维护机器执行处理之后立即进行轨道的检查测量。例如，EP 0 952 254 A1公开了一种带有拖车的轨道捣固机，在该轨道捣固机上安装有这样的测量装置。该测量装置包括三个测量小车。在外部测量小车之间拉伸测量线，其中记录线到中央测量小车上的测量装置的距离。因此，可以通过移动线测量原理(三点测量)来检查测量轨道几何形状。另外，可以通过附接到测量小车上的倾斜传感器(摆锤)来测量轨道超高。
发明内容
本发明的目的是相对于现有技术改进开头所述类型的测量装置。进一步地，将示出通过测量装置执行的方法。
根据本发明，这些目的通过以下方面实现。
本发明的一方面提供一种用于在通过轨道维护机器处理轨道之后立即记录所述轨道的轨道几何形状的测量装置，其中，所述测量装置包括用于在所述轨道上行进的轮轴、用于安装到所述轨道维护机器上的连接元件以及用于与所述轨道维护机器交换数据的数据接口。在此，测量装置包括组装框架，在该组装框架上布置有惯性测量单元，其中在组装框架上安装有前轮轴和后轮轴，前轮轴和后轮轴用于围绕与轮轴正交延伸的旋转轴线相对于彼此旋转。这种紧凑的测量装置可以以简单的方式紧固到现有的轨道维护机器上，以便在轨道处理之后立即对轨道的横向位置、纵向位置和竖直位置进行有效的检查测量。不需要拖车。轮轴相对于彼此的可旋转性确保具有惯性测量装置的组装框架精确地沿着轨道路线行进。
在此期间，如果为了形成旋转轴线，组装框架被旋转接头分成前框架部分和后框架部分，则是有利的。这种设计耐冲击，并且通过旋转接头的无间隙实施例，这种设计确保检查测量非常精确。
进一步的改进提出，连接元件包括用于在横向方向上引导组装框架的第一瓦特连杆。如果测量装置被紧固到轨道维护机器上，则测量装置相对于轨道维护机器的位置在纵向方向上保持恒定，并且可以在轨道的纵向方向上简单地分配测量结果。
为了使测量装置能够用作轨道维护机器的整平测量系统的后测量小车，测量装置有利地包括用于每个铁轨的、以联接到整平线的连杆上的支撑托架。
为了用作轨道维护机器的拨道测量系统的后测量小车，如果测量装置包括用于夹紧拨道线的线张紧装置，则是有用的。在此，测量装置具有双重功能。一方面，执行检查测量，另一方面，测量装置用作用于控制轨道处理的测量系统部件。
有利地，在此，线张紧装置经由居中地支撑在组装框架上的转向臂连接到第二瓦特连杆，以连接到轨道维护机器。通过连接元件的这种运动学设计，确保由于通过拨道线不对称地施加在测量装置上的拉力而没有扭矩作用在测量装置上。这种扭矩可能损害测量精度。
在本发明的一种设计中提出，布置至少一个非接触位置测量装置，用于确定组装框架相对于每个铁轨的位置。由此，建立通过惯性测量单元记录的空间曲线相对于铁轨的路线的关系，继而根据该关系产生每个铁轨的单独的空间曲线。
在稳固的替代实施例中，每个轮轴被设计为伸缩轴，在该伸缩轴上布置有具有圆柱形运行表面的测量轮。由此，在测量操作期间，确定紧固到组装框架的惯性测量单元相对于铁轨的位置，以便将该铁轨的路线记录为空间曲线。
有利地是，用于记录轨距的测量传感器与至少一个伸缩轴相关联。利用所记录的轨距的路线(Spurweitenverlauf)，还可以根据通过惯性测量单元记录的空间曲线导出另一个铁轨的路线。
为了在道岔和交叉口上行进而不出现脱轨的危险，如果用于沿着护轨(Radlenkers)引导的引导叶片与每个测量轮相关联，则是有用的。一旦特定的引导叶片沿着护轨被引导，则该特定的引导叶片就向内拉动相关联的测量轮。以这种方式，避免通过伸缩轴将测量轮挤压到铁轨间隙中。
有用地是，至少一个测量轮被设计为路径测量装置的元件，以便将由惯性测量单元记录的位置变化分配到在轨道上走过的路径。
对于低磨损和精确测量，如果每个测量轮包括安装在轴上、以相对于彼此旋转的运行轮和凸缘，则是有利的。在弯道行进期间，运行轮与铁轨之间的接触线以及凸缘与铁轨之间的接触线具有不同的弧长。通过将测量轮分离成运行轮和凸缘，不会产生摩擦。
在本发明的另一方面，根据本发明的用于通过测量装置记录轨道几何形状的方法提出，在轨道捣固机的轨上行走机构在轨道上行进之后，立即将测量装置的轮轴从上方挤压到铁轨上以检查测量轨道几何形状，并且提出，通过惯性测量单元记录组装框架的位置。以这种方式，在轨道处理之后记录轨道几何形状，其中轨道捣固机的轨上行走机构在测量之前立即使轨道稳定。
在所述方法的有利的进一步改进中，根据通过惯性测量单元记录的空间曲线以及根据所记录的轨距在评估装置中建立单独的空间曲线。
当测量装置用作拨道测量系统的测量小车时，如果将布置在测量装置上并在两个挡块之间被横向引导的线张紧装置压靠在两个挡块中的一个上以相对于铁轨进行定位，则是有用的。以这种方式，拨道测量系统可以选择性地施加到轨道的铁轨中的一个铁轨上。
附图说明
下面将参考附图通过实例描述本发明。在附图中示意地示出了：
图1是根据现有技术的具有测量装置的轨道捣固机；
图2是紧固到轨道捣固机上的测量装置；
图3是测量装置的侧视图；
图4是测量装置的俯视图；以及
图5是具有线张紧装置的测量装置。
具体实施方式
作为轨道维护机器1的实例，图1和图2中示出了轨道捣固机。轨道捣固机包括机架2，机架2能够通过轨上行走机构3在轨道5的铁轨4上移动。捣固单元6和起拨道单元7布置为作业单元。以已知的方式，拨道测量系统和整平测量系统包括三个测量小车8、拨道线9和两条整平线10。使用这些测量系统，在轨道5的拨道和整平期间控制起拨道单元7。
在捣固之后，检查所达到的轨道位置。对于该检查测量，图1中的轨道维护机器1根据现有技术包括具有两个另外的测量小车8的拖车11。在此，拉伸附加的测量线12以根据移动线测量原理进行三点测量。
根据本发明，如果采用具有惯性测量单元14的测量装置13(图2)，而不是采用配备有附加测量小车8的拖车11，则可以改进检查测量。该测量装置13可以通过若干个连接元件15紧固到轨道维护机器1上，并且能够通过轮轴16在轨道5上移动。可选地，测量装置13另外用作拨道测量系统和整平测量系统的测量小车。
在本发明的一个实施例中，测量装置13包括非接触式位置测量装置17(例如，激光行扫描仪)。在此，两个彼此间隔开的位置测量装置17对准每个铁轨4，以便准确地确定惯性测量单元14相对于铁轨4的位置。以这种方式，可以根据通过惯性测量单元14记录的空间曲线导出两个铁轨4的路线。
图3至图5示出了具有被设计为伸缩轴18、19的轮轴16的测量装置13的实施例。在前伸缩轴18和后伸缩轴19处布置有具有圆柱形运行表面的测量轮20。伸缩轴18、19安装成围绕正交延伸的旋转轴线21相对于彼此旋转。为此，组装框架22通过无间隙的旋转接头23被分成前框架部分24和后框架部分25。例如，在旋转接头23中布置有若干个彼此抵靠地张紧的锥形滚子轴承。
惯性测量单元14居中地布置在前框架部分24上。因此，当惯性测量单元14沿轨道5移动时，惯性测量单元14检测前框架部分24的每个位置变化。测量结果是准确地对应于每个铁轨4的路线的空间曲线，具有测量轮20的组装框架22横向地抵靠每个铁轨4。
作为连接元件15的示例，布置有两个连接托架26、四个竖直气动缸27和第一瓦特连杆28。通过竖直气动缸27，可以将测量装置13从运输位置降低到作业位置，其中长度测量传感器可以与每个竖直气动缸27相关联。由此，可以确定测量装置13相对于轨道维护机器1的位置。以这种方式，可以通过远程控制使测量装置13在轨道上或脱离轨道，并且在测量操作期间，可以以恒定的压力将测量装置13从上方压到铁轨4上。
在此，如果提供用于固定在运输位置的远程控制的锁定元件29，则是有利的。锁定元件例如是钩，钩可以通过单独的驱动装置枢转并且可以钩在伸缩轴18、19的轴端30处。
第一瓦特连杆28(具有水平移动平面的双纽线转向臂)实现测量装置13相对于轨道维护机器1的横向引导。第一瓦特连杆包括两个等长的操作杆31，操作杆31可以分别在一端铰接地紧固到轨道维护机器1或连接托架26上。另一端经由联接元件32彼此连接。在此，联接元件32安装在测量装置13的中心，以便围绕引导旋转轴线33对称地旋转。
以这种方式，引导旋转轴线33在弯道行进期间在与轨道维护机器的纵向轴线正交的方向上被引导。因此，测量装置13在纵向方向上相对于轨道维护机器1的位置始终保持不变，从而可以在纵向方向上简单地分配检查测量结果。
水平气动缸34与每个伸缩轴18、19相关联，以便在测量操作期间将测量轮20压靠在铁轨4的相应内侧上。利用气动缸34，可以实现稳定的挤压力。另外，可以在提升测量装置13之前向内拉动测量轮20。特别地，每个伸缩轴18、19上的一个测量轮20可以相对于组装框架22横向移位。不可移位的测量轮20分别利用组装框架22沿着相关联的铁轨4被引导，其中相应的可移位的测量轮20补偿轨道5的变化轨距。
为了记录轨距，测量传感器35与每个伸缩轴18、19相关联，测量传感器35连续地测量特定的伸缩轴18、19的可变长度。根据用惯性测量单元14记录的铁轨4的空间曲线，经由轨距确定第二铁轨4的空间曲线。以这种方式，可以对两个铁轨进行准确的检查测量。
引导叶片36与每个测量轮20相关联，以确保安全行进通过道岔和交叉口。在此，与特定测量轮20相关联的引导叶片36位于测量装置13的另一侧，并且在与护轨接触时向内拉动测量轮20。通过以虚线示出的连接件37，可移位的测量轮20分别与相关联的引导叶片36联接，使得测量轮20和引导叶片36可以一起移位。
另外，每个测量轮20都是分体式设计。在此，运行轮38和凸缘39单独安装在轴40上。在弯道中行进期间，运行轮38和凸缘39可以以不同的旋转速度旋转，并且因此可以补偿与铁轨4的接触线的不同弧长。
除了气动连接之外，测量装置13包括用于与轨道维护机器1进行数据交换的数据接口41。例如，轨道维护机器1的总线系统用于传递测量数据和控制数据。测量装置13相对于轨道维护机器1的不可改变的纵向定位便于与轨道维护机器1的其它测量装置进行数据比较。
优选地，用于每个铁轨4的一个测量轮20被设计为路径测量装置42的元件。由此，实现了测量结果到轨道5的千米标记处的改进分配。例如，在相关联的测量轮20的外侧，相应的路径测量装置42布置有扭矩支撑件。
在图5中，测量装置13被设计为轨道维护机器1的拨道测量系统和整平测量系统的后测量小车。为此，测量装置13包括具有横梁44的线张紧装置43，滑架45在线张紧装置43被引导。拨道线9的后端可以夹紧在滑架45中。当在弯道中行进时，滑架45通过驱动装置横向移位，以便能够跟踪线。
为了防止拨道线9的偏心拉应力在测量装置13上施加破坏性扭矩，布置第二瓦特连杆46，通过该第二瓦特连杆46可以将居中安装的转向臂47联接到轨道维护机器1。因此，在弯道行进期间转向臂47的位置始终保持与轨道机器的纵向轴线正交地对准。
线张紧装置43的横梁44经由两个联接杆48连接到转向臂47。这样，由偏心拨道线张力引起的扭矩经由联接杆48、转向臂47、第二瓦特连杆46和连接托架26支承在轨道维护机器1上。在该过程中在中央的引导旋转轴线33处出现的沿纵向方向的反作用力经由第一瓦特连杆28被轨道维护机器1吸收，使得测量装置13保持完全不受拨道线9的拉力的影响。
为了能够将拨道测量系统选择性地与轨道5的两个铁轨4中的一个相关，横梁44在两个挡块49、50之间横向地被引导，其中仅一个挡块49刚性连接到组装框架22上。在第一操作位置，致动器将横梁44压靠在该挡块49上，使拨道测量系统和组装框架22作用到同一铁轨4上。
第二挡块50联接到可横向移位的测量轮20和属于该测量轮20的引导叶片36。当横梁44在第二操作位置中压靠在该挡块50上时，另一个铁轨4用作拨道测量系统的参考。以这种方式，在弯道中，始终可以选择内侧铁轨作为拨道测量系统的参考基准。
另外，在该测量装置13上的组装框架22上布置有两个支撑托架51，以便能够经由连杆将测量装置13的竖直位置传递到整平测量系统的整平线10。
在光学轨道测量系统(例如根据奥地利专利申请325/2016)中，不需要线张紧装置43。而是，例如在测量装置13上布置用于紧固摄像机的托架。
评估装置52直接布置在测量装置13中或直接布置在轨道维护机器1中，以便评估惯性测量单元14、位置测量装置17或用于记录轨距的测量传感器35的数据，并且编制每个铁轨4的空间曲线。

Claims (15)

1.一种用于在通过轨道维护机器(1)处理轨道(5)之后立即记录所述轨道(5)的轨道几何形状的测量装置(13)，其中，所述测量装置包括用于在所述轨道(5)上行进的轮轴(16)、用于安装到所述轨道维护机器(1)上的连接元件(15)以及用于与所述轨道维护机器(1)交换数据的数据接口(41)，其特征在于，所述测量装置(13)包括组装框架(22)，在所述组装框架(22)上布置有惯性测量单元(14)，并且在所述组装框架(22)上安装有前轮轴和后轮轴，所述前轮轴和所述后轮轴用于围绕与所述轮轴(16)正交延伸的旋转轴线(21)相对于彼此旋转。
2.根据权利要求1所述的测量装置(13)，其特征在于，为了形成所述旋转轴线(21)，所述组装框架(22)通过旋转接头(23)被分成前框架部分(24)和后框架部分(25)。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置(13)，其特征在于，所述连接元件(15)包括用于沿横向方向引导所述组装框架(22)的第一瓦特连杆(28)。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置(13)，其特征在于，所述测量装置(13)包括用于每个铁轨(4)的、用于联接到整平线(10)的连杆上的支撑托架(51)。
5.根据权利要求1或2所述的测量装置(13)，其特征在于，所述测量装置(13)包括用于夹紧拨道线(9)的线张紧装置(43)。
6.根据权利要求5所述的测量装置(13)，其特征在于，所述线张紧装置(43)经由居中地支撑在所述组装框架(22)上的转向臂(47)连接到第二瓦特连杆(46)，以连接到所述轨道维护机器(1)。
7.根据权利要求1或2所述的测量装置(13)，其特征在于，布置有至少一个非接触位置测量装置(17)，用于确定所述组装框架(22)相对于每个铁轨(4)的位置。
8.根据权利要求1或2所述的测量装置(13)，其特征在于，每个轮轴(16)被设计为伸缩轴(18，19)，在所述伸缩轴(18，19)上布置有具有圆柱形运行表面的测量轮(20)。
9.根据权利要求8所述的测量装置(13)，其特征在于，用于记录轨距的测量传感器(35)与至少一个伸缩轴(18，19)相关联。
10.根据权利要求8所述的测量装置(13)，其特征在于，用于沿着护轨引导的引导叶片(36)与每个测量轮(20)相关联。
11.根据权利要求8所述的测量装置(13)，其特征在于，至少一个测量轮(20)被设计为路径测量装置(42)的元件。
12.根据权利要求8所述的测量装置(13)，其特征在于，每个测量轮(20)包括安装在轴(40)上以相对于彼此旋转的运行轮(38)和凸缘(39)。
13.一种用于通过根据权利要求1至12中任一项所述的测量装置(13)记录轨道(5)的轨道几何形状的方法，其特征在于，在所述轨道维护机器(1)的轨上行走机构(3)在所述轨道(5)上行进之后，立即将所述测量装置(13)的所述轮轴(16)从上方挤压到铁轨(4)上以检查测量所述轨道几何形状，并且通过所述惯性测量单元(14)记录所述组装框架(22)的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据通过所述惯性测量单元(14)记录的空间曲线以及根据所记录的轨距在评估装置(52)中建立每个铁轨(4)的单独的空间曲线。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，布置在所述测量装置(13)上并且在两个挡块(49，50)之间被横向引导的线张紧装置(43)压靠在所述两个挡块(49，50)中的一个上以相对于铁轨(4)进行定位。
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