CN113635326B - 一种轨道全几何尺寸检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：包括走行平台、轨道几何尺寸测量仪、全站仪、定位装置；走行平台于天窗期上轨运行；全站仪安装在走行平台上方，定位装置固定于走行平台；轨道几何尺寸测量仪通过伸缩装置安装在走行平台下方；在检测机器人的非测量工作状态下，伸缩装置将轨道几何尺寸测量仪抬升脱离走行面，缩回到走行平台；在检测机器人的测量工作状态下，伸缩装置将轨道几何尺寸测量仪从走行平台伸出，接触轨道进行测量。检测机器人能获取轨向，三角坑，轨高，轨距，水平，测量点的绝对位置，获取GIS信息，获取轨道的三维姿态，从而进行轨道全几何尺寸的检测。

Description

一种轨道全几何尺寸检测机器人

技术领域

本发明属于轨道交通轨道检测领域，具体涉及一种轨道全几何尺寸检测机器人。

背景技术

随着我国高速铁路和城市轨道交通的快速发展，其安全问题也变得日益重要，轨道直接承受机车车辆的轮重并引导运行，轨道几何尺寸的正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适及车辆部件的寿命等起着关键作用。轨道的运行维护和精调需要将变形的轨道调整至设计的平顺状态，其基本前提是精确确定轨道变形发生位置及变形量的大小。

现有的轨道几何尺寸检测手段难以兼顾测量的精度和效率，以人工方式进行测量，需要人推动轨道几何测量仪一步一步前进，虽然测量精度高，但是作业速度太慢，无法在短时间内完成大量的精密测量任务；如果采用轨检车进行测量，虽然速度快，却无法满足轨道精调的精度要求，对于高速铁路要求轨道具有极高的平顺性，因为在高速行车状态下，即使是微小的轨道变形也可能带来很大的轮轨作用力，影响行车安全和限制行车速度。

目前，铁路轨道几何状态的测量技术分为带荷载的动态检测技术和不带荷载的静态测量技术。其中动态检测技术主要包括轨道检查车、轨道综合检测车、车载式检查仪等；静态检测技术，主要包括基于经典大地测量手段的轨道几何状态测量仪(俗称轨检小车)，相对测量型线路检查仪，轨距尺和弦线测量等，如何高精度高效率的进行轨道全几何尺寸的检测时亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种轨道全几何尺寸检测机器人，可人工驾驶，也可自动驾驶，并能获取轨向，三角坑，轨高，轨距，水平，测量点的绝对位置，获取GIS信息，获取轨道的三维姿态，从而进行轨道全几何尺寸的检测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：包括走行平台、轨道几何尺寸测量仪、全站仪、定位装置；

所述走行平台于天窗期上轨运行；

所述全站仪安装在所述走行平台上方，所述定位装置固定于所述走行平台；

所述轨道几何尺寸测量仪通过伸缩装置安装在所述走行平台下方；在检测机器人的非测量工作状态下，所述伸缩装置将所述轨道几何尺寸测量仪抬升脱离走行面，缩回到所述走行平台；在检测机器人的测量工作状态下，所述伸缩装置将所述轨道几何尺寸测量仪从所述走行平台伸出，接触轨道进行测量。

优选地，所述走行平台包括车架、电机、减速齿轮、行车制动机构、驻车制动机构和蓄电池。

优选地，所述走行平台包括人工驾驶装置。

优选地，所述走行平台包括自动驾驶装置。

优选地，所述轨道几何尺寸测量仪包括轨距测量传感器，用于轨道轨距参数的测量。

优选地，所述轨道几何尺寸测量仪包括倾角测量传感器，用于轨道超高参数的测量。

优选地，所述轨道几何尺寸测量仪包括里程测量传感器，用于轨道里程参数的测量。

优选地，所述轨道几何尺寸测量仪为T形结构。

优选地，所述定位装置包括卫星定位装置。

优选地，所述定位装置包括RFID定位装置。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，可人工驾驶，也可自动驾驶，并能获取轨向，三角坑，轨高，轨距，水平，测量点的绝对位置，获取GIS信息，获取轨道的三维姿态，从而进行轨道全几何尺寸的检测。

2、本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，可以通过控制终端远程控制走行平台进行运动和自动测量。

3、本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，轨道几何尺寸测量仪为伸缩移动测量装置，在下轨、驶向测量区段等非测量工作状态下，抬升脱离走行面，缩回到走行平台；在测量工作状态下，从走行平台伸出，接触轨道进行测量。

4、本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，轨道几何尺寸测量仪、全站仪、定位装置三者的测量相互配合，轨道几何尺寸测量仪可以根据定位系统的定位进行伸缩切换，轨道几何尺寸测量仪与全站仪核对钢轨超高信息，定位系统对全站仪的统计数据进行核实，也可以作为全站仪坐标序列的定位基准。

5、本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，在地上的开放空间中，可采用卫星定位装置，如北斗/GPS等，在地上遮蔽空间如地上隧道，或地下，卫星定位信号弱等环境下，可采用RFID定位装置，或者RFID定位装置结合卫星定位装置。

附图说明

图1是本发明实施例的轨道全几何尺寸检测机器人在轨道几何尺寸测量仪收缩状态下的侧视示意图；

图2是本发明实施例的轨道全几何尺寸检测机器人在轨道几何尺寸测量仪工作状态下的侧视的示意图；

图3是本发明实施例的轨道全几何尺寸检测机器人的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-3所示，本发明提供一种轨道全几何尺寸检测机器人，包括走行平台1、轨道几何尺寸测量仪2、全站仪3、定位装置4。

所述走行平台1由多个模块拼装组成，方便天窗时间上轨和平时存放，主要包括车架、电机、减速齿轮、行车制动机构、驻车制动机构和蓄电池，速度可达到20km/h，蓄电池给车提供动力，同时也给装配在车上的其他模块提供电力，车上设置驾驶位11和操作台12(操作台12上有笔记本电脑固定位)，可由人工操作，同时也可自动驾驶。

所述轨道几何尺寸测量仪2通过伸缩装置21安装在所述走行平台1下方，所述轨道几何尺寸测量仪2为T形结构，三轮三角构造，通过光电计数器等测量方式对轨道几何尺寸精确检测，采用轨距测量、超高测量的传感器进行测量作业。轨道的全几何参数包括轨距、超高/水平、轨向不平顺和高低不平顺等。轨距为左右两股钢轨头部内侧轨面下作用边之间的最小距离，实际轨距与标准轨距之差被称为轨距偏差，属于绝对值测量。超高指同一里程断面上左右轨面相对于所在参考平面的设计高差，实际高差减去设计超高之后的差值称为水平，属于绝对测量值，可通过测量对应的倾角得到；轨向不平顺指轨头内侧面沿长度方向的横向凹凸不平顺，包括轨道中心线偏差、轨排横向弹性不一致等，必须区分左右轨水平不平顺属于相对值测量。高低不平顺，指沿着钢轨长度方向在垂直方向上的凹凸不平，必须区分左右轨高低不平顺，属于相对值测量。

如图1所示，在检测机器人的非测量工作状态下，所述伸缩装置21将所述轨道几何尺寸测量仪2抬升脱离走行面，缩回到所述走行平台1；如图2所示，在检测机器人的测量工作状态下，所述伸缩装置21将所述轨道几何尺寸测量仪2从所述走行平台1伸出，接触轨道进行测量。主要测量轨距偏差，并可与全站仪核对钢轨超高，接收定位信息。轨道几何尺寸测量仪2通过挂接的形式，与走行平台1相连。通过机器人的控制系统和定位装置实现轨道廓形的行走与定位。通过内置的轨距测量、倾角测量和里程测量的传感器可以测量轨道的轨距、超高、里程等相对参数；通过接收到的定位装置的定位信息进行校正。

所述全站仪3安装在所述走行平台1上方，以提供轨道上每一个测量点的绝对坐标和轨道参数，实现轨道几何形状数据准确测量，被处理后显示轨道真实状态。

所述定位装置4固定于所述走行平台1，包括北斗/GPS等卫星定位装置，和/或RFID定位装置。在地上的开放空间中，可采用卫星定位装置，如北斗/GPS等，在地上遮蔽空间如地上隧道，或地下，卫星定位信号弱等环境下，可采用RFID定位装置，或者RFID定位装置结合卫星定位装置。

综上所述，与现有技术相比，本发明的方案具有如下显著优势：

本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，可人工驾驶，也可自动驾驶，并能获取轨向，三角坑，轨高，轨距，水平，测量点的绝对位置，获取GIS信息，获取轨道的三维姿态，从而进行轨道全几何尺寸的检测。

本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，可以通过控制终端远程控制走行平台进行运动和自动测量。

本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，轨道几何尺寸测量仪为伸缩移动测量装置，在下轨、驶向测量区段等非测量工作状态下，抬升脱离走行面，缩回到走行平台；在测量工作状态下，从走行平台伸出，接触轨道进行测量。

本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，轨道几何尺寸测量仪、全站仪、定位装置三者的测量相互配合，轨道几何尺寸测量仪可以根据定位系统的定位进行伸缩切换，轨道几何尺寸测量仪与全站仪核对钢轨超高信息，定位系统对全站仪的统计数据进行核实，也可以作为全站仪坐标序列的定位基准。

本发明的轨道全几何尺寸检测机器人，在地上的开放空间中，可采用卫星定位装置，如北斗/GPS等，在地上遮蔽空间如地上隧道，或地下，卫星定位信号弱等环境下，可采用RFID定位装置，或者RFID定位装置结合卫星定位装置。

可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：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实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：其包括走行平台(1)、轨道几何尺寸测量仪(2)、全站仪(3)和定位装置(4)；

其中；所述全站仪(3)和所述定位装置(4)均沿横向间隔安装在所述走行平台(1)上方；所述轨道几何尺寸测量仪(2)通过伸缩装置(21)安装在所述走行平台(1)下方；所述几何尺寸测量仪(2)与全站仪核对钢轨超高，接收定位信息；并通过机器人的控制系统和定位装置(4)实现轨道廓形的行走与定位，并通过接收到的定位装置(4)的定位信息进行校正；

所述轨道几何尺寸测量仪(2)为T形结构；其包括轨距测量传感器、倾角测量传感器和里程测量传感器；所述倾角测量传感器用于轨道超高参数的测量，所述里程测量传感器用于测量轨道里程参数；

在测量工作状态下时，所述伸缩装置(21)将所述几何尺寸测量仪(2)从所述走行平台(1)伸出，使所述倾角测量传感器和所述里程测量传感器分别检测轨道超高、里程参数，并使所述轨距测量传感器与轨道接触对轨距参数进行测量，以此实现对轨道超高、里程和轨距的检测作业。

2.如权利要求1所述的轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：

所述走行平台(1)包括车架、电机、减速齿轮、行车制动机构、驻车制动机构和蓄电池。

3.如权利要求1所述的轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：

所述走行平台(1)包括人工驾驶装置。

4.如权利要求1所述的轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：

所述走行平台(1)包括自动驾驶装置。

5.如权利要求1所述的轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：

所述定位装置(4)包括卫星定位装置。

6.如权利要求1所述的轨道全几何尺寸检测机器人，其特征在于：

所述定位装置(4)包括RFID定位装置。

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