CN110497931B - 一种岔区轨道状态检测方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种岔区轨道状态检测方法，通过第一检测装置获取岔区轨道检测系统的行进距离，通过第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数，并根据行进距离和/或相对状态参数控制第三检测装置移动至中间轨的上方。同时，通过第二检测装置标定检测系统的行进初始点，可修正第一检测装置对行进距离的测量偏差。由此本发明实施例的方法代替了现有测量方法，自动化程度较高，提高了轨道测量精度。

Description

一种岔区轨道状态检测方法

本申请要求于2019年4月16日提交中国国家知识产权局、申请号为201910304044.6、发明名称为“岔区轨道检测系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，具体涉及一种岔区轨道状态检测方法。

背景技术

随着高速、重载铁路和城市轨道交通的发展建设，岔区轨道的数量越来越多。随着轨道的长时间运行，岔区轨道的各种状态参数会随之发生变化，影响列车的正常运行，因此通过对岔区轨道的状态参数进行测量，然后根据检测的参数进行相应地检修，以保证列车的安全运营。现有的岔区轨道状态测量以人工测量、记录和分析为主，将测量数据输入计算机，通过计算机统计分析为辅，这种测量方法主要依靠人工的测量水平，其测量的数据精度差，自动化程度低，劳动强度大，同时人工测量还容易造成数据漏测，从而造成岔区轨道状态测量数据不准，进而造成列车运行的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种岔区轨道状态检测方法，能够提高岔区轨道检测系统的自动化程度和检测结果的准确性。

本发明实施例提供了一种岔区轨道状态检测方法，用于控制岔区轨道检测系统，所述岔区轨道检测系统受控在第一行进轨和第二行进轨上移动，中间轨与所述第一行进轨和/或所述第二行进轨连接，所述第一行进轨与所述第二行进轨不相交，所述方法包括：

控制第一检测装置获取岔区轨道检测系统沿第一行进轨或第二行进轨的行进距离；

控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数；

根据所述行进距离和/或所述相对状态参数控制第三检测装置移动，使所述第三检测装置位于所述中间轨的上方；

控制第三检测装置检测中间轨；

其中，所述第一检测装置和第二检测装置固定在所述岔区轨道检测系统上，所述第三检测装置可移动地设置在所述岔区轨道检测系统上。

优选地，所述第一检测装置包括第一检测单元，所述第一检测单元为增量式编码器，安装在所述岔区轨道检测系统的滚轮处；

控制第一检测单元检测岔区轨道检测系统沿第一行进轨或第二行进轨的行进距离包括：

获取所述滚轮的半径；

控制第一检测单元获取滚轮的转动圈数；

根据所述滚轮的半径和转动圈数计算行进距离。

优选地，所述根据所述行进距离和/或所述相对状态参数控制第三检测装置移动，使所述第三检测装置位于所述中间轨的上方包括：

获取中间轨与第一行进轨的第一夹角；

根据所述行进距离和所述第一夹角，计算中间轨与第一行进轨的第一距离参数；

根据所述第一距离参数控制第三检测装置移动，使第三检测装置位于中间轨的上方。

优选地，所述根据所述行进距离和所述第一夹角，计算中间轨与第一行进轨的第一距离参数之前还包括：

记录岔区轨道检测系统的行进初始点；

控制第二检测装置获取岔区轨道检测系统的当前位置；

根据所述行进初始点和所述当前位置修正所述行进距离。

优选地，所述基准线由所述岔区轨道旁的多个CPⅢ控制点确定；

所述第二检测装置为全站仪，固定在所述岔区轨道检测系统上并位于所述第一行进轨的正上方。

优选地，所述第一检测装置包括第二检测单元，所述方法还包括：

获取设计轨距；

控制第二检测单元获取实际轨距参数，所述实际轨距参数用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距；

根据设计轨距与实际轨距参数计算第一轨距偏差，所述第一轨距偏差用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距与设计轨距之间的偏差。

优选地，所述控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数包括：

控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的第二距离参数；

所述方法还包括：

获取第一行进轨的第一设计位置参数；

根据第一设计位置参数、第二距离参数和实际轨距参数计算第一行进轨的第一绝对位移量和第二行进轨的第二绝对位移量；

优选地，所述方法还包括：

获取中间轨的第二设计位置参数；

根据第一距离参数、第二距离参数、设计轨距和第二设计位置参数计算中间轨的第三绝对位移量。

优选地，所述方法还包括：

控制第一检测装置检测第一行进轨和第二行进轨的结构状态。

优选地，所述第一检测装置包括三维激光位移传感器。

本发明实施例的岔区轨道状态检测方法，通过第一检测装置获取岔区轨道检测系统的行进距离，通过第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数，并根据行进距离和/或相对状态参数控制第三检测装置移动至中间轨的上方。同时，通过第二检测装置标定检测系统的行进初始点，可修正第一检测装置对行进距离的测量偏差。由此本发明实施例的方法代替了现有测量方法，自动化程度较高，提高了轨道测量精度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的岔区轨道检测系统和岔区轨道的立体示意图；

图2是本发明实施例的岔区轨道检测系统的立体示意图一；

图3是本发明实施例的岔区轨道检测系统的立体示意图二；

图4是本发明实施例的岔区轨道检测系统的主视图；

图5是本发明实施例的岔区轨道检测系统的俯视图；

图6是本发明实施例的岔区轨道检测系统的左视图；

图7是本发明实施例的岔区轨道检测系统的右视图；

图8是本发明实施例的岔区轨道的示意图；

图9是本发明实施例的岔区轨道状态检测方法的流程图；

图10是本发明实施例的步骤S100的流程图；

图11是本发明实施例的步骤S300的流程图；

图12是本发明实施例的修正步骤的流程图；

图13是本发明实施例的轨距检测步骤的流程图；

图14是本发明实施例的行进轨位移检测步骤的流程图；

图15是本发明实施例的中间轨位移检测步骤的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。

本发明实施例的岔区轨道状态检测方法用于控制岔区轨道检测系统检测岔区轨道的状态。机车车辆在运行过程中，常常需要由一条线路转入另一条线路，或跨越其他线路，这就需要设置线路的连接与交叉设备比，即道岔。道岔按功能和用途分类有单开道岔、对称道岔、三开道岔、交叉渡线、复式交分道岔5种标准类型，其中单开道岔是最常用的类型。岔区轨道可分为道岔主线和道岔侧线，道岔主线为主要方向的轨道，道岔侧线为从主线分出来的轨道。使用岔区轨道检测系统检测岔区轨道的状态时，所述检测系统的滚轮沿着道岔主线或道岔侧线行进。所述检测系统的行进既可由工作人员使用人力推行，也可使用电机等驱动装置驱动所述滚轮转动而是所述检测系统行进。则所述道岔主线或道岔侧线为本申请所述第一行进轨和第二行进轨，位于所述道岔主线或道岔侧线之间的道岔侧线或道岔主线为本申请所述中间轨。所述检测系统包括控制装置。

图1-图7为本发明实施例的岔区轨道检测系统的结构示意图。如图1所示，岔区轨道检测系统包括走形装置1、执行装置2、第三检测装置3、第二检测装置(图中未示出)、第一检测装置4和控制装置5。走形装置1被配置为沿行进轨移动。其中，执行装置2固定于走形装置1上，第三检测装置3与执行装置2可移动地连接，第一检测装置4固定于所述走形装置1上。控制装置5分别与执行装置2、第三检测装置3、第二检测装置、第一检测装置4通信连接。

图8为本发明实施例的岔区轨道的示意图。如图8所示，在本实施例中，以单开道岔为例，岔区轨道包括两条平行的第一岔区直线轨道A1、第二岔区直线轨道A2和两条距离相同的第一岔区曲线轨道B1、第二岔区曲线轨道B2。所述两条岔区直线轨道A1、A2之间的距离与两条岔区曲线轨道B1、B2之间的距离相同。其中，第一岔区直线轨道A1和第一岔区曲线轨道B1相交连接，第二岔区直线轨道A2和第二岔区曲线轨道B2相连接，如图1和图8所示。走形装置1可以沿两条平行的第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动，此时第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2分别为第一行进轨和第二行进轨，第二岔区曲线轨道B2为中间轨。走形装置1也可以沿两条距离相同的第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动，此时第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2分别为第一行进轨和第二行进轨，第一岔区直线轨道A1为中间轨。

当走形装置1沿第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动时，走形装置1带动第一检测装置4移动，以使得第一检测装置4始终位于第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2的上方，通过第一检测装置4可以检测第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2的状态。控制装置5根据第一检测装置4检测获取的岔区曲线轨道的状态，控制第三检测装置3与执行装置2相对横向移动，以使得第三检测装置3始终位于第一岔区直线轨道A1的上方，通过第三检测装置3可以检测第一岔区直线轨道A1的状态。

当走形装置1沿第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动时，走形装置1带动第一检测装置4移动，以使得第一检测装置4始终位于第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2的上方，通过第一检测装置4可以检测第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2的状态。控制装置5根据第一检测装置4检测获取的岔区直线轨道的状态，控制第三检测装置3与执行装置2相对横向移动，以使得第三检测装置3始终位于第二岔区曲线轨道B2的上方，通过第三检测装置3可以检测第二岔区曲线轨道B2的状态。

走形装置1包括第一走形机构11、第二走形机构12和连接架13，如图2和图3所示。其中，第一走形机构11与第二走形机构12相对设置，两者通过连接架13固定连接。第一走形机构11和第二走形机构12分别可以沿第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动或者分别沿第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动以完成轨道检测。

第一走形机构11包括第一固定架111、第一滚轮112和第二滚轮113，如图2和图3所示。其中，第一滚轮112和第二滚轮113分别设置于第一固定架111的两端，所述第一滚轮112设置于第二滚轮113的前侧。第一滚轮112和第二滚轮113均沿第一岔区直线轨道A1或第一岔区曲线轨道B1移动。第二走形机构12包括第二固定架121和第三滚轮122，第三滚轮122设置于第二固定架121的下方，沿第二岔区直线轨道A2或第二岔区曲线轨道B2移动。连接架13的两端分别与第一固定架111和第二固定架121固定连接，以使得三个滚轮可以同时沿对应的轨道移动，以完成检测。在本实施例中，第一滚轮112、第二滚轮113和第三滚轮122可以形成三角形，利用三角形稳定原理，三个滚轮可以在运动中为整个检测系统提供良好的稳定性。优选地，第一滚轮112、第二滚轮113和第三滚轮122可以形成等腰三角形，即第三滚轮122到第一滚轮112的距离和到第二滚轮113的距离相等。

在本实施例中，第一固定架111可以设置为“门”形结构，可以通过两个相同结构的纵向杆和一个横向杆连接形成。其中，第一滚轮112和第二滚轮113分别与两个纵向杆转动连接。优选地，由纵向杆和横向杆形成的第一固定架111可以设置为中空结构，第一滚轮112和第二滚轮113的部分轮毂设置于中空结构内，通过转轴与第一固定架111转动连接，提高了检测系统的美观性。

对应地，第二固定架121可以设置为柱状结构，第三滚轮122与第二固定架121转动连接。优选地，所述第二固定架121也可以设置为中空结构，第三滚轮122的部分轮毂设置于中空结构内，通过转轴与第二固定架121转动连接，与第一滚轮112、第二滚轮113的设置方式相同，提高了检测系统的美观性。

连接架13的两端分别与第一固定架111和第二固定架121固定连接，如图5所示。其中，连接架13设置于第一固定架111和第二固定架121的顶部。所述连接架13用于连接第一固定架111和第二固定架121，以使得三个滚轮可以同时沿着第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动，或者同时沿着第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动。在本实施例中，连接架13包括第一连接杆131和第二连接杆132，第一连接杆131和第二连接杆132平行，且距离地面的高度相等。也即，第一连接杆131和第二连接杆132形成的平面与轨道的顶面平行。在本实施例中，第一连接杆131和第二连接杆132的两端分别与第一固定架111、第二固定架121连接。

执行装置2包括第一执行机构21和第二执行机构22，如图4所示。第一执行机构21的一端与第一固定架111固定连接，另一端向第二走形机构12所在的一侧延伸，第二执行机构22的一端与第二固定架121固定连接，另一端向所述第一走形机构11所在的一侧延伸。具体地，第一执行机构21设置于第一连接杆131的下方，第二执行机构22设置于第二连接杆132的下方。也就是说，第一执行机构21和第二执行机构22在与轨道顶面平行的投影面上平行。所述第一执行机构21和第二执行机构22距离轨道顶面的高度可以相同或不同，可以根据实际进行设计和安装。在本实施例中，第一执行机构21和第二执行机构22均为滚珠丝杠单线轨滑台，滚珠丝杠单线轨滑台包括单根的滚珠丝杠以及与滚珠丝杠螺旋连接的滑台。当滚珠丝杠受控旋转时，滑台与滚珠丝杠发生相对直线移动。可选地，执行机构2和连接架13之间还设置有支撑装置23，可以用于固定执行机构2。

在本实施例中，第三检测装置3固定于执行装置2的滑台上，可以随滑台一起与滚珠丝杠相对移动。具体地，第三检测装置3包括第三检测单元31和第四检测单元32，如图3所示。其中，第三检测单元31与第一执行机构21可移动地连接，第四检测单元32与第二执行机构22可移动地连接。也就是说，当第一执行机构21和第二执行机构22均为滚珠丝杠单线轨滑台时，第三检测单元31和第四检测单元32分别与第一执行机构21和第二执行机构22上的滑台固定连接。当滚珠丝杠受控旋转时，第三检测单元31和第四检测单元32在对应的滑台带动下与对应的滚珠丝杠相对移动，以使得所述第三检测单元31和第四检测单元32位于第一岔区直线轨道A1或第二岔区曲线轨道B2的上方，可以检测获取第一岔区直线轨道A1或第二岔区曲线轨道B2的状态。

在本实施例中，所述第一执行机构21和第二执行机构22的延伸的末端均超过了连接架13的中点。也就是说，当第一执行机构21和第二执行机构22均为滚珠丝杠单线轨滑台时，滑台在滚珠丝杠上可移动的距离大于连接架13长度的一半。

当走形装置1在沿着第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动过程中，第一岔区曲线轨道B1和第一岔区直线轨道A1之间的距离越来越大，第一执行机构21的滚珠丝杠在控制装置5的控制下旋转，第三检测单元31与滚珠丝杠发生相对横向移动，从靠近第一固定架111一侧向靠近第二固定架121一侧逐渐移动，使得第三检测单元31始终位于第一岔区直线轨道A1的上方，用于检测第一岔区直线轨道A1的状态。当第一岔区曲线轨道B1和第一岔区直线轨道A1之间的距离大于滑台在滚珠丝杠上可移动的距离时，控制装置5控制第二执行机构22的滚珠丝杠旋转，第四检测单元32与滚珠丝杠发生相对横向移动，从靠近第一固定架111一侧向靠近第二固定架121一侧逐渐移动，使得第四检测单元32位于第一岔区直线轨道A1的上方，代替第三检测单元31继续检测第一岔区直线轨道A1的状态，以避免发生漏检等情况的发生。当走形装置1在沿着第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动过程中，第二岔区直线轨道A2和第二岔区曲线轨道B2之间的距离越来越大，第二执行机构22的滚珠丝杠在控制装置5的控制下旋转，第四检测单元32与滚珠丝杠发生相对横向移动，从靠近第二固定架121一侧向靠近第一固定架111一侧逐渐移动，使得第四检测单元32始终位于第二岔区曲线轨道B2的上方，用于检测第二岔区曲线轨道B2的状态。当第二岔区曲线轨道B2和第二岔区直线轨道A2之间的距离大于滑台在滚珠丝杠上可移动的距离时，控制装置5控制第一执行机构21的滚珠丝杠旋转，第三检测单元31与滚珠丝杠发生相对横向移动，从靠近第二固定架121一侧向靠近第一固定架111一侧逐渐移动，使得第三检测单元31位于第二岔区曲线轨道B2的上方，代替第四检测单元32继续检测第二岔区曲线轨道B2的状态，以避免发生漏检等情况的发生。本实施例采用第三检测单元31和第四检测单元32分段测量第一岔区直线轨道A1的状态、第二岔区曲线轨道B2的状态以及第一岔区直线轨道A1与第一岔区曲线轨道B1的相对位移、第二岔区曲线轨道B2与第二岔区直线轨道A2的相对位移，可以减少累计误差的影响。

第一检测装置4包括第二检测单元41、第二检测单元42和第一检测单元43，如图3所示。其中，第二检测单元41固定于第一固定架111上，第二检测单元42固定于第二固定架121上。当走形装置1在沿着第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动时，第二检测单元41用于检测获取第一岔区曲线轨道B1的状态，第二检测单元42用于检测获取第二岔区曲线轨道B2的状态。当走形装置1在沿着第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动时，第二检测单元41用于检测获取第一岔区直线轨道A1的状态，第二检测单元42用于检测获取第二岔区直线轨道A2的状态。优选地，第二检测单元41、第二检测单元42、第三检测单元31和第四检测单元32为三维激光位移传感器，可以检测岔区轨道表面的结构形态(例如，是否存在凹陷、坑洞等)、岔区轨道内侧的磨损规律、以及岔区轨道的高度变化情况等。

第一检测单元43与第二滚轮113同轴连接，用于测量第二滚轮113的状态。所述第一检测单元43为增量式编码器，可以用于检测第二滚轮113的转动圈数，可以根据第二滚轮113转动的圈数计算第二滚轮113移动的距离。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。其主要原理为：在一个码盘的边缘上开有相等角度的缝隙(分为透明和不透明部分)，在开缝码盘两边分别安装光源及光敏元件。当码盘随工作轴一起转动时，每转过一个缝隙就产生一次光线的明暗变化，再经整形放大，可以得到一定幅值和功率的电脉冲输出信号，脉冲数就等于转过的缝隙数。将该脉冲信号送到计数器中去进行计数，从测得的数码数就能知道码盘转过的角度。

在本实施例中，相邻的岔区直线轨道和岔区曲线轨道可以看成具有预定的第一夹角α的两条直线。所述预定的第一夹角α已知，当获得第二滚轮113在其中一条轨道上移动的距离时，根据三角函数的原理，可以计算获取到当前第二滚轮113所在位置相邻轨道之间的距离。控制装置5可以根据该距离控制第三检测单元31或第四检测单元32移动，以检测第一岔区直线轨道A1或第二岔区曲线轨道B2的状态。

具体地，当走形装置1在沿着第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2移动时，第一检测单元43用于检测第二滚轮113在第一岔区曲线轨道B1移动的距离M1。根据三角函数的原理，可以计算获取到第一岔区曲线轨道B1到第一岔区直线轨道A1的实时距离N1为M1乘以cosα，控制装置5可以根据最后获得的实时距离N1控制第一执行机构21或第二执行机构22(即滚珠丝杠单线轨滑台)的丝杠旋转，使得第三检测单元31或第四检测单元32沿着滚珠丝杠横向移动至第一岔区直线轨道A1的上方，第三检测单元31和第四检测单元32的扫描光束垂直于轨道的轨断面，以使得走形装置1在移动过程中，可以通过第三检测单元31和第四检测单元32实时检测获取第一岔区直线轨道A1的相关状态参数。

当走形装置1在沿着第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2移动时，第一检测单元43用于检测第二滚轮113在第一岔区直线轨道A1上移动的距离，也即，走形装置1在第二岔区直线轨道A2上移动的距离。根据三角函数的原理，可以计算获取到第二岔区直线轨道A2到第二岔区曲线轨道B2的实时距离N2为M2除以cosα，控制装置5可以根据最后获得的实时距离N2控制第二执行机构22或第一执行机构21(即滚珠丝杠单线轨滑台)的丝杠旋转，使得第四检测单元32或第三检测单元31沿着滚珠丝杠横向移动至第二岔区曲线轨道B2的上方，第三检测单元31和第四检测单元32的扫描光束垂直于轨道的轨断面，以使得走形装置1在移动过程中，可以通过第三检测单元31和第四检测单元32实时检测获取第二岔区曲线轨道B2的相关状态参数。

由于在实际生活中，相邻的岔区曲线轨道和岔区直线轨道之间的距离会发生变化，但是变化量较小，而三维激光位移传感器检测的时候是向轨道投射一个扫描面，因此，只要当三维激光位移传感器的扫描光束覆盖在轨道上时，都可以进行正常的检测，不会影响其检测精度。在另一可选实现方式中，第一检测单元43可以与第一滚轮112同轴连接，用于测量第一滚轮112的状态；或者，第一检测单元43也可以与第三滚轮122同轴连接，用于测量第三滚轮122的状态。

在本实施例中，第一岔区曲线轨道B1和第二岔区曲线轨道B2之间的距离或者第一岔区直线轨道A1和第二岔区直线轨道A2之间的距离可以根据第二检测单元41、42检测获得。

第二检测装置可以为全站仪、测距仪和经纬仪，或者其他测量仪器，优选地，第二检测装置为全站仪。第二检测装置固定设置在岔区轨道检测系统上，可设置在第一走形机构11或第二走形机构12的上方，即处于其中一条行进轨的上方。

全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。

通过固定在岔区轨道检测系统上的全站仪，在行进预定的距离后设站观测CPIII控制点处的棱镜，可以获取岔区轨道检测系统的准确位置，即获得其中一条行进轨的准确位置，与上一次设站测量的位置相比较，可以得出岔区轨道检测系统在此期间内的行进距离，从而能够对第一检测单元43的测量误差进行修正。

三级控制网(CPⅢ)主要是为无砟轨道的铺设和运营维护提供控制基准，所以又叫轨道控制网。CPIII控制点是沿着线路布设在路基两侧的接触网杆或者基础、桥梁防护墙、隧道边墙上。CPIII控制网的布设是在一级控制网(CPI)、二级控制网(CPII)的基础上进行的，CPIII控制点沿轨道的两侧分布，约为50米-70米设置一对CPIII控制点。在本实施例中，CPIII控制点作为静止的坐标系。

岔区轨道检测系统还包括多个三维加速度传感器6、运动姿态检测装置7。

控制装置5还用于存储并处理第三检测装置3、第二检测装置、第一检测装置4、三维加速度传感器6、运动姿态检测装置7测量获得的参数，以使得岔区工作人员可以对岔区轨道状态进行精确的维护或者大修。

具体地，多个三维加速度传感器6分别与走形装置1、执行装置2连接，用于检测走形装置1和执行装置2在运动过程中的加速度信号。运动姿态检测装置7固定于连接架13上，用于检测所述走形装置1沿岔区轨道运动时的运动参数(姿态参数)。走形装置1和执行装置2在运动过程中的速度不同以及由于轨道不平顺性造成走形装置1的跳动幅度不同，均会对第三检测装置3和第一检测装置4的检测造成一定的干扰，影响两者分别检测的数据，进而影响工作人员对轨道后期的维修工作。因此，本实施例通过三维加速度传感器6和运动姿态检测装置7对岔区轨道检测系统进行测量，控制装置5根据三维加速度传感器6和运动姿态检测装置7测量的数据对第三检测装置3和第一检测装置4检测的轨道状态参数进行修正，以计算获得岔区轨道的实际状态参数等，提高测量精度。

在本实施例中，岔区轨道检测系统包括四个三维加速度传感器6，分别与第二检测单元41、第二检测单元42、第三检测单元31、第四检测单元32固定连接，可以检测走形装置1在运动过程中每个检测单元的加速度信号，便于后续控制装置5进行干扰信号处理，提高了检测单元的测量精度。可选地，运动姿态检测装置7可以为激光陀螺仪，可以检测走形装置1沿轨道方向上的运动时的走形装置1的俯仰角及横滚角(用于表示轨道的不平顺性状态)。

控制装置5还与执行装置2连接，用于根据接收到第一检测单元43采集的轨道状态数据控制执行装置2旋转，以使得第三检测装置3可以相对横向移动至第一岔区直线轨道A1或第二岔区曲线轨道B2的上方，可以实时检测获取第一岔区直线轨道A1或第二岔区曲线轨道B2的相关状态参数。可选地，所述控制装置5还包括显示器，可以显示当前检测装置检测到的岔区轨道状态数据和轨道结构等，更加具有直观性。所述控制装置5可以为工业工控机等。

岔区轨道检测系统还包括推力机构8。推力机构8与走形装置1固定连接，用于推动走形装置1沿轨道移动。

控制装置5存储和处理所述岔区轨道的检测信息，所述岔区轨道的检测信息包括岔区轨道表面的结构形态(例如，是否存在凹陷、坑洞等)、岔区轨道内侧的磨损规律以及岔区轨道的高度变化情况等。除此之外，控制装置5还可以根据获取到的岔区轨道的检测信息计算获得相邻的岔区曲线轨道与岔区直线轨道之间的实际偏移距离以及两个岔区曲线轨道之间的实际距离、两个岔区直线轨道之间的实际距离。同时，工作人员可以根据获取的岔区轨道的检测信息判断轨道的使用情况，对其进行相应地维修或更换，以满足列车正常运营的需求。

图9是本发明实施例的岔区轨道状态检测方法的流程图。如图9所示，所述控制装置5执行所述岔区轨道状态检测方法包括如下的步骤S100至步骤S400：

步骤S100、控制第一检测装置获取岔区轨道检测系统沿第一行进轨或第二行进轨的行进距离。

具体地，在一种可选的实施方式中，第一检测装置4包括第一检测单元43，第一检测单元43为增量式编码器，安装在所述岔区轨道检测系统的第二滚轮113处。

图10是本发明实施例的步骤S100的流程图。如图10所示，步骤S100包括如下的步骤S110至步骤S130：

步骤S110、获取所述滚轮的半径。

通过人机交互接口获取滚轮113的半径，具体地，滚轮113的半径可由工作人员通过测量仪器测量或者获取滚轮113相应的设计参数获得。

步骤S120、控制第一检测单元获取滚轮的转动圈数。

根据所述增量式编码器测得的数码数可得知码盘转过的角度，从而可得出滚轮113的转动圈数。

步骤S130、根据所述滚轮的半径和转动圈数计算行进距离。

行进距离可通过以下公式计算得出：行进距离＝π×滚轮的半径²×滚轮的转动圈数，其中，π为圆周率。

步骤S200、控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数。

其中，第二检测装置可以为全站仪、测距仪和经纬仪，或者其他测量仪器，优选地，第二检测装置为全站仪。

所述基准线可以根据靠近第一行进轨一侧的多个CPⅢ控制点确定，是一条虚拟的线。全站仪固定在所述岔区轨道检测系统上，并位于第一行进轨的正上方。

具体地，步骤S200包括如下的步骤S210：

步骤S210、控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的第二距离参数。

根据全站仪测量CPIII控制点所得的数据，获取第一行进轨与基准线之间的第二距离参数。所述全站仪进行CPIII平面测量可采取8点法或12点法，至少应观测6个控制点，以保证测量精度。在本实施例中，采取8点法，即每次设站观测8个CPIII控制点，可获得较高的精度。

步骤S300、根据所述行进距离和/或所述相对状态参数控制第三检测装置移动，使所述第三检测装置位于所述中间轨的上方。

图11是本发明实施例的步骤S300的流程图。如图11所示，具体地，步骤S300包括如下的步骤S310至步骤S330：

步骤S310、获取中间轨与第一行进轨的第一夹角。

为保证机车车辆平稳行驶，岔区轨道的曲线轨的半径较大，因此在岔区轨道测量实例中，相邻的岔区行进轨和中间轨可以看成具有预定的第一夹角的两条直线。通过人机交互接口获取第一夹角，所述第一夹角可由工作人员进行实地测量或根据岔区轨道的设计参数获得。

步骤S320、根据所述行进距离和所述第一夹角，计算中间轨与第一行进轨的第一距离参数。

根据三角函数的原理，所述第一距离参数可由以下公式计算得出：第一距离参数＝行进距离×cosα，其中，α为第一夹角。

步骤S330、根据所述第一距离参数控制第三检测装置移动，使第三检测装置位于中间轨的上方。

由于第三检测装置3通过执行装置2可移动地设置在所述检测系统上，根据第一距离参数，控制第三检测装置在所述检测系统上移动，即可使第三检测装置位于中间轨的上方。具体地，可以通过获取第三检测装置移动轨道的初始点与第一行进轨的距离，然后使第三检测装置运动到特定位置，使第三检测装置与所述移动轨道的初始点的距离＝第一距离参数－所述移动轨道的初始点与第一行进轨的距离，从而可以使第三检测装置位于中间轨的上方。

图12是本发明实施例的修正步骤的流程图。优选地，由于所述检测系统的滚轮在行进过程中可能出现打滑或空转，使步骤S130计算所得的行进距离与所述检测系统实际的行进距离存在误差。如图12所示，为减小误差，在步骤S320之前，所述检测方法还包括修正步骤，即如下的步骤S311至步骤S313：

步骤S311、记录岔区轨道检测系统的行进初始点。

在所述岔区轨道附近设置一个基准点，并以基准点为每次岔区轨道测量的原点，所述基准点需要定期进行校准，以确保检测结果的准确度。在一种可选的实施方式中，可以在全站仪的一个设站位置观测相应的CPIII控制点以获取所述测量系统的位置作为行进初始点。

步骤S312、控制第二检测装置获取岔区轨道检测系统的当前位置。

当所述检测系统移动到下一个设站位置时，通过第二检测装置对相应的CPIII控制点的观测结果，可获取所述检测系统的当前位置。

步骤S313、根据所述行进初始点和所述当前位置修正所述行进距离。

根据所述行进初始点和所述当前位置，计算前述两点之间的距离，作为所述检测系统在两点之间的实际行进距离，对步骤S130计算所得的行进距离进行修正。

前述步骤S311至步骤S313可以在所述全站仪随所述检测系统的每个移站和设站的过程中循环进行。

步骤S400、控制第三检测装置检测中间轨。

第三检测装置3可以为三维激光位移传感器，所述第三检测装置3可以检测中间轨的结构状态，包括轨道的表面形态(例如，是否存在凹陷、坑洞等)、岔区轨道内侧的磨损规律以及岔区轨道的高度变化情况等。

图13是本发明实施例的轨距检测步骤的流程图。如图13所示，优选地，所述方法还包括轨距检测的步骤，即如下的步骤S510至步骤S530：

步骤S510、获取设计轨距。

根据岔区轨道的设计参数获取所述设计轨距。

步骤S520、控制第二检测单元获取实际轨距参数。

其中，所述第一检测装置4包括第二检测单元41、42，第二检测单元41、42可以为三维激光位移传感器，或者，第一检测装置4还包括其他可以用于测距的传感器，用于测量第一行进轨和第二行进轨之间的实际轨距参数。所述实际轨距参数用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距。

步骤S530、根据设计轨距与实际轨距参数计算第一轨距偏差。

其中，所述第一轨距偏差用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距与设计轨距之间的偏差。

图14是本发明实施例的行进轨位移检测步骤的流程图。如图14所示，优选地，在步骤S530之后，所述方法还包括行进轨位移检测的步骤，即如下的步骤S610至步骤S620：

步骤S610、获取第一行进轨的第一设计位置参数。

根据所述岔区轨道的设计数据获取第一行进轨的第一设计位置参数。

步骤S620、根据第一设计位置参数、第二距离参数、设计轨距和实际轨距参数计算第一行进轨的第一绝对位移量和第二行进轨的第二绝对位移量。

由于所述基准线，即CPIII控制点被视为静止坐标系，则所述第一绝对位移量和第二绝对位移量可由第一行进轨与基准线的距离和第二行进轨与基准线的距离得出。

根据第一设计位置参数可以得出第一行进轨与基准线之间的第一设计距离。

第一绝对位移量为第二距离参数与第一设计距离之间的差值。第二绝对位移量可由以下公式计算得出：第二绝对位移量＝第一设计距离+设计轨距－第二距离参数－实际轨距。计算所得的第一绝对位移量或第二绝对位移量的值为负时，表明所述第一行进轨或第二行进轨相对于设计位置更偏向于所述基准线，当计算所得的第一绝对位移量或第二绝对位移量的值为正时，表明所述第一行进轨或第二行进轨相对于设计位置更远离于所述基准线。

可选地，还可以通过岔区轨道的设计数据获取第二行进轨的第三设计位置参数，根据第三设计位置参数可以得出第二行进轨与基准线之间的第二设计距离。则所述第二绝对位移量还可以通过如下公式计算得出：第二绝对位移量＝第二距离参数+实际轨距－第二设计距离。

图15是本发明实施例的中间轨位移检测步骤的流程图。如图15所示，优选地，在步骤S620之后，还可以包括中间轨位移检测的步骤，即如下的步骤S710至步骤S720：

步骤S710、获取中间轨的第二设计位置参数。

根据岔区轨道的设计数据获取中间轨的第二设计位置参数。

步骤S720、根据第一距离参数、第二距离参数和第二设计位置参数计算中间轨的第三绝对位移量。

根据所述第二设计位置参数可以得出中间轨与基准线之间的第三设计距离。

所述第三绝对位移量可由以下公式计算得出：第三绝对位移量＝第一距离参数+第二距离参数－第三设计距离。计算所得的第三绝对位移量的值为负时，表明所述中间轨相对于设计位置更偏向于所述基准线，计算所得的第三绝对位移量的值为正时，表明所述中间轨相对于设计位置更远离于所述基准线。

可选地，根据所述第一距离参数、第一设计距离和第三设计距离还可以计算出中间轨与第一行进轨之间的相对位移。所述相对位移＝第一距离参数－(第三设计距离－第一设计距离)。计算所得的相对位移的值为负时，表明所述中间轨与第一行进轨之间的距离变小，计算所得的相对位移的值为正时，表明所述中间轨与第一行进轨之间的距离变大，

优选地，所述方法还包括如下的步骤S810：

控制第一检测装置检测第一行进轨和第二行进轨的结构状态。

所述第一检测装置4包括三维激光位移传感器，所述结构状态包括轨道的表面形态(例如，是否存在凹陷、坑洞等)、岔区轨道内侧的磨损规律以及岔区轨道的高度变化情况等。

应理解，本发明实施例的岔区轨道状态检测方法并非一定严格按照上述步骤进行，也可做一些适应性的调整，例如步骤S100和步骤S200的顺序并无明显的界限，既可在较小的时间差内先后进行，也可同时进行。

本发明实施例的岔区轨道状态检测方法，通过第一检测装置获取岔区轨道检测系统的行进距离，通过第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数，并根据行进距离和/或相对状态参数控制第三检测装置移动至中间轨的上方。同时，通过第二检测装置标定检测系统的行进初始点，可修正第一检测装置对行进距离的测量偏差。由此本发明实施例的方法代替了现有测量方法，自动化程度较高，提高了轨道测量精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岔区轨道状态检测方法，用于控制岔区轨道检测系统，所述岔区轨道检测系统受控在第一行进轨和第二行进轨上移动，中间轨与所述第一行进轨和/或所述第二行进轨连接，所述第一行进轨与所述第二行进轨不相交，其特征在于，所述方法包括：

控制第一检测装置获取岔区轨道检测系统沿第一行进轨或第二行进轨的行进距离；

控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数；

根据所述行进距离和/或所述相对状态参数控制第三检测装置移动，使所述第三检测装置位于所述中间轨的上方；

控制第三检测装置检测中间轨；

其中，所述控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的相对状态参数包括：控制第二检测装置获取第一行进轨与基准线之间的第二距离参数；

所述第一检测装置和第二检测装置固定在所述岔区轨道检测系统上，所述第三检测装置可移动地设置在所述岔区轨道检测系统上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一检测装置包括第一检测单元，所述第一检测单元为增量式编码器，安装在所述岔区轨道检测系统的滚轮处；

控制第一检测单元检测岔区轨道检测系统沿第一行进轨或第二行进轨的行进距离包括：

获取所述滚轮的半径；

控制第一检测单元获取滚轮的转动圈数；

根据所述滚轮的半径和转动圈数计算行进距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述行进距离和/或所述相对状态参数控制第三检测装置移动，使所述第三检测装置位于所述中间轨的上方包括：

获取中间轨与第一行进轨的第一夹角；

根据所述行进距离和所述第一夹角，计算中间轨与第一行进轨的第一距离参数；

根据所述第一距离参数控制第三检测装置移动，使第三检测装置位于中间轨的上方。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述行进距离和所述第一夹角，计算中间轨与第一行进轨的第一距离参数之前还包括：

记录岔区轨道检测系统的行进初始点；

控制第二检测装置获取岔区轨道检测系统的当前位置；

根据所述行进初始点和所述当前位置修正所述行进距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准线由所述岔区轨道旁的多个CPⅢ控制点确定；

所述第二检测装置为全站仪，固定在所述岔区轨道检测系统上并位于所述第一行进轨的正上方。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一检测装置包括第二检测单元，所述方法还包括：

获取设计轨距；

控制第二检测单元获取实际轨距参数，所述实际轨距参数用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距；

根据设计轨距与实际轨距参数计算第一轨距偏差，所述第一轨距偏差用于表征第一行进轨和第二行进轨的实际轨距与设计轨距之间的偏差。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取第一行进轨的第一设计位置参数；

根据第一设计位置参数、第二距离参数和实际轨距参数计算第一行进轨的第一绝对位移量和第二行进轨的第二绝对位移量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取中间轨的第二设计位置参数；

根据第一距离参数、第二距离参数、设计轨距和第二设计位置参数计算中间轨的第三绝对位移量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制第一检测装置检测第一行进轨和第二行进轨的结构状态。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一检测装置包括三维激光位移传感器。

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