CN112880636B - 一种轨道线路沉降的智能监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道线路沉降的智能监测方法，第一移动测量装置和第二移动测量装置均通过反光识别装置接收测量钉上的反光膜反射的光线，来判断第一移动测量装置、第二移动测量装置同其对应测量钉间的距离，并通过水准尺移动装置将垂直自调节水准尺放置于测量钉顶部，最后根据第一移动测量装置的垂直自调节水准尺和第二移动测量装置的垂直自调节水准尺上的读数，以及条形码对应的测量钉编号信息，计算出待测轨道线路区段上的各个测量钉的沉降量。本发明的优点是：通过第一移动测量装置和第二移动测量装置自动识别控制点并观测沉降，得出的测结果精确度更高，测量数据自动保存与计算，节省了大量人力，且不会发生人为差错。

Description

一种轨道线路沉降的智能监测方法

技术领域

本发明涉及轨道线路沉降监测的技术领域，尤其是一种轨道线路沉降的智能监测方法。

背景技术

地铁运营实践表明，地铁线路在运营使用期间因地铁列车动荷载影响，以及周边基坑开挖、周边降水、地表堆载等工程活动，导致线路不可避免地发生不均匀沉降。当线路沉降量超过规定的限值时（尤其是不均匀沉降）将导致轨道发生开裂与破损，当为地下线路时，盾构隧道管片接缝发生张开，甚至接头破损与渗漏水。因此，为了及时发现线路沉降情况并及时分析沉降诱因，以便及时科学地采取整治措施，地铁线路沉降监测必不可少。

现有的地铁线路沉降监测通常采用传统的人工测量，即事先在轨道板上安装测量钉，再通过水准仪读取立于测量钉上的水准尺，水准仪搬动与读数、水准尺立尺、测量数据记录等均通过人为操作，最后通过人为将测量数据输入电脑进行数据处理，从而得到线路沉降结果。采用上述的人工测量时，现场测量速度慢、测量精度低、人工成本高、测量数据处理繁琐、最终数据结果易发生人为差错。此外，现阶段在沉降监测方面有静力水准与纤光栅自动测量技术，但其安装与维护成本过高而无法用于地铁线路沉降监测，这也是至今无法大范围推广应用的原因。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种轨道线路沉降的智能监测方法，第一移动测量装置和第二移动测量装置均通过反光识别装置接收测量钉上的反光膜反射的光线，判断第一移动测量装置、第二移动测量装置同测量钉间的距离，并通过水准尺移动装置将垂直自调节水准尺放置于测量钉顶部，最后根据第一移动测量装置的垂直自调节水准尺和第二移动测量装置的垂直自调节水准尺上的读数，以及条形码对应的测量钉编号信息，计算出待测轨道线路区段上的各个测量钉的沉降量。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种轨道线路沉降的智能监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

a、在待测轨道线路区段的轨道板上间隔布置若干测量钉，所述测量钉顶部设有反光膜和条形码；

b、在所述待测轨道线路区段上的第一个所述测量钉的后方放置第一移动测量装置，在所述第一移动测量装置的前方依次放置若干第二移动测量装置，并且每一所述第二移动测量装置均分别放置于其对应所述测量钉的后方；

c、分别开启所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的光源，并使所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别向前运动，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其上的反光识别装置接收所述测量钉上的反光膜反射的光线，根据所述测量钉上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度，判断所述第一移动测量装置、所述第二移动测量装置同其对应所述测量钉间的距离；当所述测量钉上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度达到预设值时，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均停止移动；所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其上的条形码扫描装置来识别所述测量钉上的条形码所对应的测量钉编号信息；通过所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的水准尺移动装置，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置分别将其上的垂直自调节水准尺放置于其对应所述测量钉顶部；

d、待所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺均分别放置于其对应所述测量钉上时，所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪底部的旋转装置转动，使所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪分别正对于所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺，通过所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪，分别测出所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺的读数；

e、所述第一移动测量装置不移动，所述第二移动测量装置移动至编号为s+n的所述测量钉前方，其中，s为所述第二移动测量装置对应所述测量钉的编号，n为所述第二移动测量装置的数量，重复上述步骤c至步骤d，当最前方所述第二移动测量装置移动至所述自动调平水准仪的最大测量距离时，所述第一移动测量装置移动至最后方所述第二移动测量装置的后方，所述第二移动测量装置继续向前移动，直至测出所述待测轨道线路区段的所有测量钉上的垂直自调节水准尺上的读数；

f、根据所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺的读数，以及所述条形码所对应的测量钉编号信息，计算出所述待测轨道线路区段上的各个所述测量钉的沉降量。

所述第二移动测量装置的数量至少为一个；所述第一移动测量装置前部安装有所述自动调平水准仪、其后部安装有所述垂直自调节水准尺；所述第二移动测量装置后部安装有所述垂直自调节水准尺。

所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其底部的车轮在轨道结构上前后移动，且所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置的前、后、底部均分别安装有照明灯。

所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上均设有控制装置，所述第一移动测量装置的控制装置分别同其上的自动调平水准仪底部的旋转装置、反光识别装置和水准尺移动装置相连接，所述第二移动测量装置的控制装置分别同其上的反光识别装置、水准尺移动装置相连接。

本发明的优点是：（1）相较于采用传统的人工测量而言，通过第一移动测量装置和第二移动测量装置自动测量，大大节省了测量的时间；相较于静力水准测量、光纤光栅技术测量而言，成本低，完成测量后无需维护；（2）通过第一移动测量装置和第二移动测量装置自动识别控制点并观测沉降，得出的测结果精确度更高，测量数据自动保存与计算，节省了大量人力，且不易发生人为差错。

附图说明

图1为本发明的智能监测方法的工作示意图；

图2为本发明的测量钉的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2所示，图中标记分别表示为：测量钉1，条形码2，钢轨3，轨枕4，轨道板5，第一移动测量装置A,第二移动测量装置自动测量B、C。

实施例：如图1-2所示，本实施例涉及一种轨道线路沉降的智能监测方法，运用到一种智能监测装置，该智能监测装置主要包括多个测量钉1、第一移动测量装置A、第二移动测量装置自动测量B和第二移动测量装置自动测量C，第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C均分别通过其底部的车轮在轨道结构上前后移动。其中，轨道包括钢轨3、轨枕4和轨道板5，而测量钉1间隔布置于两钢轨3间的轨道板上，测量钉1顶部设有反光膜，反光膜采用玻璃微珠材料，这种玻璃微珠材料采用折射率较高的光学玻璃，而且其直径很小，这种反光膜最大的光学特点，就是能够将光源发射过来的光线逆反射到光源处，它的定向反射功能是运用了薄透镜成像原理，其主要的光学元件是镶嵌有玻璃微珠的有机树脂层，玻璃微珠的排列均匀且是单层结构。第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上均分别安装有反光识别装置，反光识别装置可以接收测量钉1上的反光膜反射的光线，根据测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度，可以判断第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）同其所对应测量钉1间的距离，进而确定第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）向前的移动量。而第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）前、后、底部均分别安装有照明灯，可作为光源。本实施例中，测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度的预设值为90度，当测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度为90度时，说明第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）底部照明灯发出的光线正好原路返回，即测量钉1刚好位于第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）的正下方，此时第一移动测量装置A（第二移动测量装置B、C）立即停止移动。当然，测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度的预设值也可根据实际情况做适应性调整。

如图1所示，第一移动测量装置A前部安装有自动调平水准仪、其后部安装有垂直自调节水准尺，第二移动测量装置B、C位于第一移动测量装置A前方，第二移动测量装置B、C上也均安装有垂直自调节水准尺，第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上均分别安装有水准尺移动装置，水准尺移动装置用于移动垂直自调节水准尺。其中，自动调平水准仪底部设有旋转装置，并且第一移动测量装置A的控制装置分别同其上旋转装置、反光识别装置和水准尺移动装置相连接，当测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度为90度（测量钉1刚好位于第一移动测量装置A的正下方）时，第一移动测量装置A停止移动，接着第一移动测量装置A的控制装置控制水准尺移动装置移动垂直自调节水准尺，将垂直自调节水准尺放置于测量钉1顶部，另外，根据测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度，可以确定垂直自调节水准尺的横向移动量，最终达到将垂直自调节水准尺立在测量钉1顶部的目的；第二移动测量装置B、C的控制装置均分别同其上的反光识别装置、水准尺移动装置相连接，其反光识别装置以及水准尺移动装置的工作原理与第一移动测量装置A一致，故不做赘述。待第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺均分别放置于各自对应的测量钉1上时，第一移动测量装置A的控制装置控制旋转装置依次向前、向后转动，自动调平水准仪读取第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺的读数，读数时，先向前旋转读出第一移动测量装置A上垂直自调节水准尺的读数，再向后旋转分别读出第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺的读数。

本实施例中，垂直自调节水准尺利用氢气球漂浮原理实现了尺面的垂直自调节功能。垂直自调节水准尺，包括顶盖、氢气囊、轻质抗拉尺面、透明玻璃钢护筒、水准气泡和底座。水准尺的垂直自调节功能可以使水准尺尺面不受小幅度晃动的影响，始终保持竖直状态，从而保证了测量精度。

如图1和图2所示，测量钉1上设有条形码2，并且第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上均安装有条形码扫描装置。条形码2上有测量钉1编号、里程位置等信息。根据第一移动测量装置A的垂直自调节水准尺和第二移动测量装置B、C的垂直自调节水准尺上的读数，以及条形码对应的测量钉1编号信息，可以计算出各个测量钉1的沉降量。

此外，结合图1和图2，本实施例还具有以下工作方法：

a、在待测轨道线路区段的轨道板5上间隔布置多个测量钉1，测量钉1顶部设有反光膜和条形码2；

b、在待测轨道线路区段上的第一个测量钉1的后方放置第一移动测量装置A，在第二个测量钉1的后方放置第二移动测量装置B，在第三个测量钉1的后方放置第二移动测量装置C；

c、分别开启第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的照明灯，并使第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C均分别向前运动，第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C均通过反光识别装置分别接收第一个、第二个和第三个测量钉1上的反光膜反射的光线，用来判断第一移动测量装置A、第二移动测量装置B、C同其对应测量钉1间的距离，同时第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C均通过条形码扫描装置来分别识别各自对应的测量钉1的条形码2，以确定条形码2对应的测量钉1编号信息；当第一个、第二个和第三个测量钉1上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度均为90度（第一个、第二个和第三个测量钉1分别位于第一移动测量装置A、第二移动测量装置B和第二移动测量装置C的正下方）时，第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C分别停止移动，通过第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的水准尺移动装置，第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C分别将其上的垂直自调节水准尺放置于其对应测量钉1顶部；

d、待第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺均分别放置于其对应测量钉1上时，第一移动测量装置A上的自动调平水准仪底部的旋转装置转动，使第一移动测量装置A上的自动调平水准仪分别正对于第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺，通过第一移动测量装置A上的自动调平水准仪，分别测出第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺的读数；

e、第一移动测量装置A不移动，第二移动测量装置B、C均分别移动至编号为s+n的测量钉1前方，其中，s为此时第二移动测量装置B、C所对应测量钉1的编号，n为第二移动测量装置的数量，本实施例中n=2，重复上述步骤c至步骤d，当第二移动测量装置C移动至自动调平水准仪的最大测量距离时，第一移动测量装置A移动至第二移动测量装置B的后方，接着第二移动测量装置B、C继续向前移动，直至测出待测轨道线路区段的所有测量钉1上的垂直自调节水准尺上的读数；

f、根据第一移动测量装置A和第二移动测量装置B、C上的垂直自调节水准尺的读数，以及条形码2所对应的测量钉1编号信息，得到测量钉1的相对沉降量，再通过与基准点比较，即可得到实际沉降量。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (4)

1.一种轨道线路沉降的智能监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

a、在待测轨道线路区段的轨道板上间隔布置若干测量钉，所述测量钉顶部设有反光膜和条形码；

b、在所述待测轨道线路区段上的第一个所述测量钉的后方放置第一移动测量装置，在所述第一移动测量装置的前方依次放置若干第二移动测量装置，并且每一所述第二移动测量装置均分别放置于其对应所述测量钉的后方；

c、分别开启所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的光源，并使所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别向前运动，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其上的反光识别装置接收所述测量钉上的反光膜反射的光线，根据所述测量钉上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度，判断所述第一移动测量装置、所述第二移动测量装置同其对应所述测量钉间的距离；当所述测量钉上的反光膜反射的光线与水平方向所成的角度达到预设值时，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均停止移动；所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其上的条形码扫描装置来识别所述测量钉上的条形码所对应的测量钉编号信息；通过所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的水准尺移动装置，所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置分别将其上的垂直自调节水准尺放置于其对应所述测量钉顶部；

d、待所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺均分别放置于其对应所述测量钉上时，所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪底部的旋转装置转动，使所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪分别正对于所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺，通过所述第一移动测量装置上的自动调平水准仪，分别测出所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺的读数；

e、所述第一移动测量装置不移动，所述第二移动测量装置移动至编号为s+n的所述测量钉前方，其中，s为所述第二移动测量装置对应所述测量钉的编号，n为所述第二移动测量装置的数量，重复上述步骤c至步骤d，当最前方所述第二移动测量装置移动至所述自动调平水准仪的最大测量距离时，所述第一移动测量装置移动至最后方所述第二移动测量装置的后方，所述第二移动测量装置继续向前移动，直至测出所述待测轨道线路区段的所有测量钉上的垂直自调节水准尺上的读数；

f、根据所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上的垂直自调节水准尺的读数，以及所述条形码所对应的测量钉编号信息，计算出所述待测轨道线路区段上的各个所述测量钉的沉降量。

2.如权利要求1所述的一种轨道线路沉降的智能监测方法，其特征在于：所述第二移动测量装置的数量至少为一个；所述第一移动测量装置前部安装有所述自动调平水准仪、其后部安装有所述垂直自调节水准尺；所述第二移动测量装置后部安装有所述垂直自调节水准尺。

3.如权利要求2所述的一种轨道线路沉降的智能监测方法，其特征在于：所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置均分别通过其底部的车轮在轨道结构上前后移动，且所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置的前、后、底部均分别安装有照明灯。

4.如权利要求3所述的一种轨道线路沉降的智能监测方法，其特征在于：所述第一移动测量装置和所述第二移动测量装置上均设有控制装置，所述第一移动测量装置的控制装置分别同其上的自动调平水准仪底部的旋转装置、反光识别装置和水准尺移动装置相连接，所述第二移动测量装置的控制装置分别同其上的反光识别装置、水准尺移动装置相连接。

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