CN111486831B - 一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法，可有效地检测承轨台测量精度，并对检测的偏差值进行修正。包括升降支架一与承轨台检测模具通过弹性连接装置进行弹性连接，升降支架一由液压控制系统控制其升降；承轨台检测模具包括精密棱镜、托盘、接触传感器，精密棱镜杆固定在托盘底部中心位置，与托盘底面垂直，接触传感器分别安装在托盘底部和侧面，每个托盘底部安装3个接触传感器，按等边三角形设计安装，托盘2个侧面各安装2个接触传感器，每个侧面传感器安装在同一高度。本发明模拟标准轨道结构建立数学计算模型、并建立标准轨道板承轨台的相对坐标系，减化了轨道板各测量关键点位的计算过程，提高了计算效率及计算精度。

Description

一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及高速铁路无砟轨道施工技术领域，具体涉及一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法。

背景技术

无砟轨道承轨台测量，是轨道铺设前一项重要工序，根据测量数据、合理配置轨道铺设的扣配件材料，可减少后期轨道精调工作量、降低轨道扣配件更换率。然而，承轨台测量工作量大、精度要求高，目前国内外用于测量承轨台的测量工装(模具)种类较多，但这些测量工装(模具)的标称精度，得不到有效的方法来进行检测。特别是长时间使用后，测量工装(模具)精度下降，如果得不到及时有效的检测方法来检测其精度，将导致测量的承轨台数据不真实、质量得不到保障，导致铺设的轨道平顺性差。

发明内容

本发明提出的一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法，可有效地检测承轨台测量精度，并对检测的偏差值进行修正，可提高承轨台的测量精度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置，包括升降支架一、承轨台检测模具及弹性连接装置；

所述升降支架一与承轨台检测模具通过弹性连接装置进行弹性连接，升降支架一由液压控制系统控制其升降；弹性连接装置确保了检测模具在轨道板的承轨槽内定位时自由调整；

所述承轨台检测模具包括精密棱镜、托盘、接触传感器，精密棱镜杆固定在托盘底部中心位置，与托盘底面垂直，接触传感器分别安装在托盘底部和侧面，每个托盘底部安装3个接触传感器，按等边三角形设计安装，托盘2个侧面各安装2个接触传感器，每个侧面传感器安装在同一高度。

进一步的，所述承轨台检测模具精度检测校准方法包括：

S1、标准轨道板安装在标准检测平台上；安装之前，采用精密电子水准仪对检测平台面的高程及平整度进行检测，确保平台面平整水平；

S2、建立标准轨道板相对坐标系，以标准轨道板同排左右承轨台中心连线方向为Y轴，左右承轨台中心线的中心O为坐标系原点，过O点垂直Y轴方向为X轴；设定坐标原点O坐标为(0，0)，根据标准轨道板设计结构尺寸，同排左右承轨台中心距为1.5156m，则推算出左承轨台中心B_左坐标为(0，-0.7578)，右承轨台中心B_右坐标(0，0.7578)；

S3、推算轨道板铺设标准轨之后的钢轨顶面中心坐标方法：根据承轨台及标准轨道结构设计图，承轨台面设计1/40的坡度，同排左右承轨台中心距为1.5156m，轨道结构设计高度为0.21m；左钢轨中心G_左理论坐标设为(X_左，Y_左)，右钢轨中心G_右理论坐标设为(X_右，Y_右)，采用解析几何法：

X_左＝0.21·cosα

Y_左＝-0.7578+0.21·sinα

X_右＝0.21·cosα

Y_右＝-0.7578－0.21·sinα

左右钢轨中心距：

通过上述计算得出：左钢轨中心理论坐标C_左(0.2099，-0.7526)，右钢轨中心理论坐标G_右(0.2099，0.7526)；左右轨距L＝1.5052m；

S4、全站仪建站：高精度智能全站仪架设在检测平台轴线方向上的设定距离处，全站仪高度与检测平台上的轨道板高度基本相平；

将2个精密球棱镜分别安放到左右承轨台中心孔中，球棱镜中心为承轨台中心，根据S2推算的左右承轨台中心B_左、B_右坐标即为左、右球棱镜中心坐标，全站仪利用左右承轨台中心孔内的球棱镜及坐标进行测量建站，通过计算得出全站仪站点坐标系与轨道板坐标系一致；

S5、检测模具精度检测：取出承轨台上的精密球棱镜，将检测模具分别安放在左右承轨台上，所有接触传感器触点与承轨台底面、各钳口面完全密贴；全站仪分别对左右模具上的精密棱镜进行测量，得出左右棱镜的中心实际坐标，与上述S3中推算的G_左、G_右理论坐标值进行对比分析，差值均小于0.3mm，检测模具合格，否则应对检测模具进行校准，再次检测，直至满足要求。

同时本发明还公开一种无砟轨道承轨台测量工装的检测方法，基于上述的无砟轨道承轨台测量工装的检测装置，包括以下步骤：

当轨道板精调装置精确定位后，升降支架下降，检测模具随支架下落到承轨槽内，在弹性连接装置作用下，检测模具对自身位置进行精密调整，直至托盘底面、侧面与检测的承轨台底面、各钳口面完全密贴；

接触传感器进一步实时检测托盘底面和侧面与承轨台检测面的密贴情况，若某一个面没有密贴，则传感器实时显示数据异常报警，确保了检测模具的定位精度；

所述承轨台检测模具模拟承轨台上标准轨道2个结构尺寸进行设计制造，一个是轨道结构高度H，一个是标准轨距L；

检测模具放入标准轨道板的承轨台内，托盘底部和托盘侧面的所有接触传感器与承轨台面、钳口面完全密贴状态下，检测模具的棱镜中心就是承轨台铺设标准轨道后的钢轨中心。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及检测方法，优点如下：

(1)室内建立了标准轨道板检测平台，室内温度、温度恒定、无振动条件下进行检测，提高了全站仪的测量精度；

(2)模拟标准轨道结构建立数学计算模型、并建立标准轨道板承轨台的相对坐标系，减化了轨道板各测量关键点位的计算过程，提高了计算效率及计算精度；

(3)承轨台测量工装(模具)精度检测方法，为国内外首创，结合高精度全站仪绝对测量、建立理论结构模型、及计算方法，实现了承轨台测量工装(模具)的精度快速检测。填补了无砟轨道承轨台测量设备精度检测的空白。

附图说明

图1、图2是本发明的检测装置的结构示意图；

图3、图4是本发明的检测模具精度检测方法示意图。

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，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的无砟轨道承轨台测量工装的检测装置，包括：

升降支架03141、承轨台检测模具03142及弹性连接装置03143组成。升降支架03141与检测模具03142通过弹性连接装置03143进行弹性连接，升降支架03141由液压控制系统控制其升降；

弹性连接装置03143确保了检测模具在轨道板的承轨槽内定位时可以自由调整；

承轨台检测模具03142由精密棱镜031421、托盘031422、接触传感器031423组成，精密棱镜杆固定在托盘底部中心位置，与托盘底面垂直，接触传感器分别安装在托盘底部和侧面，每个托盘底部安装3个接触传感器，按等边三角形设计安装，托盘2个侧面各安装2个接触传感器，每个侧面传感器安装在同一高度。

在施工时，当轨道板上的精调装置精确定位后，升降支架下降，检测模具随支架下落到承轨槽内，在弹性连接装置作用下，检测模具对自身位置进行精密调整，直至托盘底面、侧面与检测的承轨台底面、各钳口面完全密贴；接触传感器进一步实时检测托盘底面和侧面与承轨台检测面的密贴情况，若某一个面没有密贴，则传感器实时显示数据异常报警，确保了检测模具的定位精度。

承轨台检测模具是检测装置的核心部分，模拟承轨台上标准轨道2个重要结构尺寸进行设计制造，一个是轨道结构高度H(钢轨顶面中心至承轨台面中心距离0.21m)，一个是标准轨距L(2根钢轨中心之间距离1.505m)。检测模具放入标准轨道板的承轨台内，托盘底部和托盘侧面的所有接触传感器与承轨台面、钳口面完全密贴状态下，检测模具的棱镜中心就是承轨台铺设标准轨道后的钢轨中心(也就是说，棱镜中心至承轨台面中心距离为0.21m，2个检测模具的棱镜中心之间距离为1.505m)；如果检测模具制造精度存在偏差，那么检测模具的棱镜中心就不能够准确地说明是钢轨的中心，检测模具出厂使用前，应进行精度检测。

承轨台检测模具精度检测校准方法：

(1)标准轨道板安装在标准检测平台上；安装之前，采用精密电子水准仪对检测平台面的高程及平整度进行检测，确保平台面平整水平；

(2)建立标准轨道板相对坐标系，以标准轨道板同排左右承轨台中心连线方向为Y轴，左右承轨台中心线的中心O为坐标系原点，过O点垂直Y轴方向为X轴；设定坐标原点O坐标为(0，0)，根据标准轨道板设计结构尺寸，同排左右承轨台中心距为1.5156m，则可推算出左承轨台中心B_左坐标为(0，-0.7578)，右承轨台中心B_右坐标(0，0.7578)；

(3)推算轨道板铺设标准轨之后的钢轨顶面中心坐标方法：根据承轨台及标准轨道结构设计图，承轨台面设计1/40的坡度，同排左右承轨台中心距为1.5156m，轨道结构设计高度为0.21m。左钢轨中心G_左理论坐标设为(X_左，Y_左)，右钢轨中心G_右理论坐标设为(X_右，Y_右)，采用解析几何法：

X_左＝0.21·cosα

Y_左＝-0.7578+0.21·sin α

X_右＝0.21·cos α

Y_右＝0.7578-0.21·sin α

左右钢轨中心距(轨距)：

通过上述计算得出：左钢轨中心理论坐标G_左(0.2099，-0.7526)，右钢轨中心理论坐标G_右(0.2099，0.7526)；左右轨距L＝1.5052m。

(4)全站仪建站：

高精度智能全站仪架设在检测平台轴线方向上，约20米处，全站仪高度与检测平台上的轨道板高度基本相平；将2个精密球棱镜分别安放到左右承轨台中心孔中，球棱镜中心为承轨台中心，根据(2)推算的左右承轨台中心B_左、B_右坐标即为左、右球棱镜中心坐标，全站仪利用左右承轨台中心孔内的球棱镜及坐标进行测量建站，通过计算可得出全站仪站点坐标系与轨道板坐标系一致；

(5)检测模具精度检测：

取出承轨台上的精密球棱镜，将检测模具分别安放在左右承轨台上，所有接触传感器触点与承轨台底面、各钳口面完全密贴；全站仪分别对左右模具上的精密棱镜进行测量，得出左右棱镜的中心实际坐标，与上述步骤(3)中推算的G_左、G_右理论坐标值进行对比分析，差值均小于0.3mm，检测模具合格，否则应对检测模具进行校准，再次检测，直至满足要求。

通过上述检测装置的创新设计及方法，确保了检测模具的自身制造精度以及在承轨台中的定位精度，提高了检测模具定位功效，在控制系统自动控制下，实现了检测模具对承轨台的智能精准检测。

综上所述，本发明实施例的无砟轨道承轨台测量工装的检测装置模拟标准轨道结构建立数学计算模型、并建立标准轨道板承轨台的相对坐标系，减化了轨道板各测量关键点位的计算过程，提高了计算效率及计算精度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种用于无砟轨道承轨台测量工装的精度检测校准方法，其特征在于：所述无砟轨道承轨台测量工装包括：

升降支架一（03141）、承轨台检测模具（03142）及弹性连接装置（03143）；

所述升降支架一（03141）与承轨台检测模具（03142）通过弹性连接装置（03143）进行弹性连接，升降支架一（03141）由液压控制系统控制其升降；弹性连接装置（03143）确保了承轨台检测模具在标准轨道板的承轨槽内定位时自由调整；

所述承轨台检测模具（03142）包括精密棱镜（031421）、托盘（031422）、接触传感器（031423），精密棱镜杆固定在托盘底部中心位置，与托盘底面垂直，接触传感器分别安装在托盘底部和侧面，每个托盘底部安装3个接触传感器，按等边三角形设计安装，托盘2个侧面各安装2个接触传感器，每个接触传感器安装在同一高度；

所述承轨台检测模具在出厂前进行精度检测校准，所述精度检测校准方法包括：

S1、标准轨道板安装在标准检测平台上；安装之前，采用精密电子水准仪对标准检测平台的高程及平整度进行检测，确保平台面平整水平；

S2、建立标准轨道板相对坐标系，以标准轨道板同排左右承轨台中心连线方向为Y轴，左右承轨台中心线的中心O为坐标系原点，过O点垂直Y轴方向为X轴；设定坐标系原点O坐标为（0，0），根据标准轨道板设计结构尺寸，同排左右承轨台中心距为1.5156m，则推算出左承轨台中心坐标为（0，-0.7578），右承轨台中心/>坐标（0，0.7578）；

S3、标准轨道板铺设标准轨道之后的钢轨顶面中心坐标方法：根据承轨台及标准轨道设计图，承轨台面设计1/40的坡度，同排左右承轨台中心距为1.5156m，标准轨道设计高度为0.21m；左钢轨中心理论坐标设为（/>，/>），右钢轨中心/>理论坐标设为（/>，/>），采用解析几何法：

左右钢轨中心距：；

通过上述计算得出：左钢轨中心理论坐标（0.2099，-0.7526），右钢轨中心理论坐标（0.2099，0.7526）；左右轨距 />=1.5052m；

S4、全站仪建站：高精度智能全站仪架设在标准检测平台轴线方向上的设定距离处，全站仪高度与标准检测平台上的标准轨道板高度基本相平；

将2个精密球棱镜分别安放到左右承轨台中心孔中，球棱镜中心为承轨台中心，根据S2推算的左右承轨台中心、/>坐标，全站仪利用左右承轨台中心孔内的球棱镜及/>、/>坐标进行测量建站，通过计算得出全站仪站点坐标系与标准轨道板相对坐标系一致；

S5、承轨台检测模具精度检测：取出承轨台上的精密球棱镜，将承轨台检测模具分别安放在左右承轨台上，所有接触传感器触点与承轨台底面、各钳口面完全密贴；全站仪分别对左右模具上的精密棱镜进行测量，得出左右棱镜的中心实际坐标，与上述S3中推算的、理论坐标值进行对比分析，差值均小于0.3mm ，承轨台检测模具合格，否则应对承轨台检测模具进行校准，再次检测，直至满足要求。