CN111776009A - 一种长大桥轨道的检测方法、系统、可读存储介质及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长大桥轨道的检测方法，应用于对长大桥上的轨道几何状态的检测，包括以下步骤：实时获取所述测量装置沿轨道运行的轨迹；每隔指定距离获取所述测量装置上的第一坐标点的坐标和桥上第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量；获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，判定所述第一坐标点处的轨道存在偏差。本发明直接获得测量装置上的点到桥上指定点的距离，以此判断轨道是否合格，并获得偏差值，较直接获取轨迹精确坐标来判断轨道与桥上设施及构筑物的限界是否合格具有更高精度和可靠性。本发明还公开了采用上述方法的系统、可读存储介质及检测装置。
Description
技术领域
本发明涉及轨道检测技术领域，特别是涉及一种长大桥轨道几何状态的检测方法、系统、可读存储介质及检测装置。
背景技术
随着我国铁路的快速发展，运营速度的不断提升，对铁路轨道几何状态控制的精度要求也越来越高。
铁路线路铺轨后及线路运营过程中，需对轨道的几何状态进行检测，以判断轨道平顺性是否良好，以及与周边设施及构筑物之间是否保持合理的安全限界。在铁路线路的路基段，常用轨道检查仪、轨道测量仪等检测仪器沿轨道移动，实时获取轨道的惯性轨迹，结合对每隔指定距离设置的轨道定位点的精确坐标的测量，并以该精确坐标对惯性轨迹进行坐标约束，实现对轨道全线的坐标控制。
但是，由于长大桥随着天气或季节的影响，自身会产生横摆、下垂、扭曲、漂移等弹塑性变形，如虎门大桥，即长大桥本身的坐标是不确定的，现有的对铁路线路轨道进行精确坐标测量与控制的方法，不能保证长大桥上轨道与周边设施及构筑物之间的安全限界，因此，常用的常用轨道检查仪、轨道测量仪等检测仪器及其典型应用方法在长大桥上存在适用性问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种能降低误差的长大桥轨道几何状态的检测方法。
一种长大桥轨道的检测方法，应用于对长大桥上的轨道的几何状态检测，包括以下步骤：
控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹；
选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直；
获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则判定对应的所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
本发明的有益效果是：直接获得测量装置上的点到桥上指定点的距离，以此判断轨道是否合格，并获得偏差值，较根据精确坐标获取轨迹来判断轨道是否合格精度更高，降低了误差；本发明在获取的坐标无需精确坐标，直接依赖动态差分即可获得准确的距离向量。
另外，根据本发明提供的长大桥轨道的检测方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述实时获取所述测量装置的轨迹为通过设置在所述测量装置上的陀螺仪或惯性导航系统获得。
进一步地，所述第一坐标点为设置在所述测量装置上的一根卫星定位测量天线，在测量时，保持所述第一坐标点和所述第二坐标点的连线与所述测量装置的待行进方向垂直。
进一步地，所述测量装置的前端和后端分别设有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的连线平行于所述测量装置的行进方向，分别用于获得第三坐标点和第四坐标点的坐标，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点组成三角形，所述第二坐标点在所述第三坐标点和所述第四坐标点的连线上的垂足即为所述第一坐标点。
进一步地，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点的坐标为通过基准站-移动站差分系统获得，或通过移动站-移动站相对定位获得。
进一步地，所述偏差值包括所述轨道的横向偏差和垂向偏差。
本发明另一个目的在于提出一种长大桥轨道的检测系统，应用于对长大桥上的轨道几何状态的检测，包括：
轨迹获取模块，控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹；
距离向量获取模块，选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直；
偏差获取模块，获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则获取所有的所述距离向量对应的所述第一坐标点，判定所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的方法。
本发明还提出一种检测装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例的长大桥轨道的检测方法；
图2是本发明第一实施例的距离向量的获取示意图；
图3是本发明第二实施例的距离向量的获取示意图；
图4是本发明第三实施例的长大桥轨道的检测系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
请参阅图1，本发明的第一实施例提出一种长大桥轨道的检测方法，应用于对长大桥上的轨道的检测，包括以下步骤。
S1.控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹。
在本实施例中，测量装置为小车结构，将测量装置放置在轨道上，然后控制测量装置沿轨道移动，通过设置在测量装置上的陀螺仪获取整个轨道的轨迹。当测量装置需要对某个点进行较高精度的测量时，可停下测量装置，静止测量5～10分钟。
在其他实施例中，陀螺仪可替换为惯性导航系统。
可以理解的是，陀螺仪为短时精度较高，一般的长大桥为1～5km，在此条件下，陀螺仪完全能满足测量需求，且较卫星定位的精度更高。
S2.选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直。
需要说明的是，测量点为每隔指定距离布设一个点，指定距离可以根据实际情况自行选择，指定距离越短，对轨道的测量越细。
在本实施例中，第二坐标点为设置在长大桥护栏上的卫星定位测量天线，该天线可长期布设在长大桥上，也可以为可拆卸式的，当需停车测量时，将天线安装在长大桥护栏上，测量完成后再拆下天线，然后测量装置带着天线一起移动至下一个停车测量点。在其他实施例中，第二坐标点也可以为长大桥上的任何点。
请参阅图2，需要说明的是，在获取第一坐标点A和第二坐标点B的坐标时，可采用卫星获取，也可以采用卫星和基站同时获取，获得的坐标并不是精确坐标，但由于第一坐标点A和第二坐标B离卫星较远，可理解为二者之间的误差相同，则根据第一坐标点A和第二坐标点B获得的距离向量A’B’是准确的，距离向量A’B’的长度也是准确的。
应当指出的是，由于在铺设轨道时，需保持轨道与护栏平行，则当距离向量A’B’与轨迹垂直时，可根据测量装置自身的宽度获得轨道与护栏之间的距离，当第一坐标点位于轨道的中线上时，也可以认为距离向量A’B’的长度为轨道中心离护栏的距离。
S3.获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则获取所有的所述距离向量对应的所述第一坐标点，判定所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
可以理解的是，在对轨道进行施工时，轨道与护栏之间的距离为预设的基准值，因此，在轨道合格的条件下，距离向量的长度应该与预设的基准值相同，即获得的轨道与护栏之间的距离应该与施工时的距离相同，若二者存在差异，则说明轨道施工不合格，轨道存在偏差。
应当指出的是，计算偏差时可计算为正值和负值，便于作为后续的修整人员的参考，且本实施例中的坐标包括经度、纬度和高程，可理解为空间坐标，则偏差也可以分解为横向偏差和垂向偏差。
本发明的优势在于，直接获得测量装置上的点到桥上指定点的距离，以此判断轨道是否合格，并获得偏差值，较根据精确坐标获取轨迹来判断轨道是否合格精度更高，降低了误差；本发明在获取的坐标无需精确坐标，直接依赖动态差分即可获得准确的距离向量。
具体的，所述第一坐标点为设置在所述测量装置上的一根天线，在测量时，保持所述第一坐标点和所述第二坐标点的连线与所述测量装置的待行进方向垂直。
需要说明的是，测量点为沿轨道选择的多个点，本实施例能对轨道测量点处的偏差进行计算，要获得整个轨道更全面的偏差，可加密测量点的布置。
本发明第二实施例提出一种长大桥轨道的检测方法，本实施例与第一实施例基本一致，不同之处在于：
请参阅图3，所述测量装置的前端和后端分别设有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的连线平行于所述测量装置的行驶方向，分别用于获得第三坐标点C’和第四坐标点的坐标D’，所述第二坐标点B’、第三坐标点C’和第四坐标点D’组成三角形，所述第二坐标点B’朝向所述第三坐标点C’和所述第四坐标点D’的连线的垂足即为所述第一坐标点A’。
应当指出的是，在实际检测过程中，长大桥护栏上的天线一般为人工安装，若测量装置上只设有一根天线，如第一实施例，较难实现A’B’与轨迹或测量装置完全垂直，存在一定的误差，而当测量装置上采用前后各一根天线时，即可通过三角形获得向量A’B’，该精度远高于第一实施例。
在本实施例中，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点的坐标为通过基准站-移动站差分系统获得，在其他实施例中，也可以通过移动站-移动站相对定位获得。
请参阅图4，本发明的第三实施例提出一种长大桥轨道的检测系统，应用于对长大桥上的轨道几何状态的检测，包括：
轨迹获取模块，控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹；
距离向量获取模块，选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直；
偏差获取模块，获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则获取所有的所述距离向量对应的所述第一坐标点，判定所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
在本实施例中，所述测量装置的前端和后端分别设有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的连线平行于所述测量装置的行驶方向，分别用于获得第三坐标点和第四坐标点的坐标，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点组成三角形，所述第二坐标点朝向所述第三坐标点和所述第四坐标点的连线的垂足即为所述第一坐标点。
本发明第四实施例提出一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现第二实施例的方法。
本发明第五实施例提出一种检测装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第二实施例的方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种长大桥轨道的检测方法，应用于对长大桥上的轨道的几何状态检测，其特征在于，包括以下步骤：
控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹；
选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直；
获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则判定对应的所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
2.根据权利要求1所述的长大桥轨道的检测方法，其特征在于，所述实时获取所述测量装置的轨迹为通过设置在所述测量装置上的陀螺仪或惯性导航系统获得。
3.根据权利要求1所述的长大桥轨道的检测方法，其特征在于，所述第一坐标点为设置在所述测量装置上的一根卫星定位测量天线，在测量时，保持所述第一坐标点和所述第二坐标点的连线与所述测量装置的待行进方向垂直。
4.根据权利要求1所述的长大桥轨道的检测方法，其特征在于，所述测量装置的前端和后端分别设有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的连线平行于所述测量装置的行进方向，分别用于获得第三坐标点和第四坐标点的坐标，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点组成三角形，所述第二坐标点在所述第三坐标点和所述第四坐标点的连线上的垂足即为所述第一坐标点。
5.根据权利要求4所述的长大桥轨道的检测方法，其特征在于，所述第二坐标点、第三坐标点和第四坐标点的坐标为通过基准站-移动站差分系统获得，或通过移动站-移动站相对定位获得。
6.根据权利要求1所述的长大桥轨道的检测方法，其特征在于，所述偏差值包括所述轨道的横向偏差和垂向偏差。
7.一种长大桥轨道的检测系统，应用于对长大桥上的轨道几何状态的检测，其特征在于，包括：
轨迹获取模块，控制测量装置沿所述轨道移动，实时获取所述测量装置的轨迹；
距离向量获取模块，选取所述轨道上的若干测量点，当所述测量装置停在所述测量点时，获取所述测量装置上的所述第一坐标点的坐标，并获取所述第一坐标点对应的所述长大桥边缘上的第二坐标点的坐标，根据所述第一坐标点和所述第二坐标点生成距离向量，所述距离向量以所述第一坐标点为垂足与所述轨迹垂直；
偏差获取模块，获取每个所述距离向量的长度，若任意所述距离向量的长度小于或大于预设的基准长度，则获取所有的所述距离向量对应的所述第一坐标点，判定所述第一坐标点处的轨道存在位置上的偏差，计算所述距离向量长度与所述基准长度之差，获得偏差值。
8.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述的方法。
9.一种检测装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的方法。
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