CN1393599A - 测取轨道位置用的轨道施工机械与作业方法 - Google Patents
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Abstract
测取轨道位置用的轨道施工机械与作业方法。轨道施工机械(1)有一个能在轨道(4)上走行的机架(2)和一与机架可调节地相连、并能利用带缘滚轮(10)在轨道上滚行的轨道探测装置(9)。机架(2)与装有天线(14)的卫星接收器(13)相连，天线具有天线中心(15)。测量装置(16)用于在考虑以下参数下测取天线中心(15)对轨道探测装置(9)的相对位置，所述参数是轨道横坡和垂直于机械纵向的横向位移与垂直距离。计算单元(25)用于通过计算求出天线中心(15)对轨道探测装置(9)的基准点(22)的变位。
Description
技术领域
本发明涉及一部轨道施工机械，它有一个利用轨行机构能在轨道上走行的机架和与机架相连的、可以调节的、并能利用带缘滚轮在轨道上滚行的轨道探测装置(a track tracing unit)。本发明还涉及一套测取轨道位置的作业方法。
背景技术
EP 0806523 A1号专利介绍的一部这类轨道施工机械和一套测取轨道给定位置的方法，已为人们所知。按此方法，用激光发射器测定探测轨道位置的起道机组对机架的位置，而机架本身的位置又是根据用测地学测量的、代表轨道绝对位置的固定点决定的。
根据DE 4102871 C2号专利的介绍，在一部轨道施工机械上，测定一根在轨道上滚行的测量轴，确切地说测定一个轨道探测装置相对于利用轨行机构支承在轨道上的机械的机架的位移的方法，已为人们所知。
EP 1028325 A2号专利介绍了用两辆互不相干的轨道上走行的测量车测定轨道的方法。其中测量车放置在所测轨道区段的两端终点处。
发明内容
本发明的目的就是要创造一部标准型机械和一套标准的作业方法，用于精确、迅速而可靠地准确测定轨道位置。
根据本发明，这个任务是用一部本文开头所述的机械这样解决的，就是机架与一个装有天线的卫星接收器相连，所述天线具有天线中心；同时还有一套测量装置，用于测取天线中心对轨道探测装置在考虑下列参数下的相对位置，即：轨道横坡；垂直于机械纵向的横向位移和垂直距离，还有一计算单元(a computing unit)，用于以计算方法求出天线中心相对于轨道探测装置基准点的变位。
这样，利用本发明的这些特点可实现如下效果，就是尽管是在机械上装设卫星接收器以取得最佳接收效果，但仍可以保证准确地相对于轨道轴线平行引导天线中心。
本发明的其它优点和结构可参看权利要求和图例。
附图说明
下文将利用图示的结构实例进一步阐明本发明。
附图中，
图1为根据本发明的装有轨道探测装置的轨道施工机械的侧视图，
图2为在图1切割线II处截取的依轨道纵向观察的的件花剖面图，
图3，4和5为根据本发明的作业方法的各种步骤的图解。
具体实施方式
图1和2所示轨道施工机械1有一个利用轨行机构3支承在轨道4上的机架2，机架上设有驾驶操作室5和一套驱动装置6。机械1配备有一个能独立于机械在轨道4上走行的卫星小车7，利用此卫星小车可依箭头8所示作业方向测定轨道4的实际位置(这是已公知的，比如EP 1028325 A2号专利所述，因此在这里不再做进一步说明)。
机械1依作业方向的前轨行机构3的前面有一套轨道探测装置9，通过带缘滚轮10支承在轨道4上。这套轨道探测装置9主要是一根轨行式探测轴(on-track measuring axle)11，它与机架2可枢转地连接在一起，并通过驱动装置(因受篇幅限制在此示做展示)与机架相连，其高度可以调节，利用该驱动装置以在机械1投入使用时将探测轴11降到轨道4的钢轨12上，或者说将探测轴置于轨道上。直接在轨道探测装置9的上方有一台卫星接收器13固定在机架2上。卫星接收器13装有具有天线中心15的天线14，用于接收卫星发射的宇宙位置信号(extraterrestrial position signals)(或称全球定位信号GPS)。激光接收器28与激光发射器29相结合，用于发出测量线30。
此外机械1还有一套测量装置16，用于测取天线中心15对轨道探测装置9的相对位置。这套测量装置16是一在机架2下侧27与机架相连接的、具有依机械的横向延伸的探测平面18的激光扫描器17。探测平面有一个始点(origin)19。始点19是测量装置16的光心(optical center)24，它依机械纵向位于轨道探测装置9的上方。探测装置9的测量轴11于激光扫描器17垂直下方配备有供激光扫描器17扫描用的扫描目标20。扫描目标是一个位于带缘滚轮10之间的中部、依机械横向延伸的直尺(straight edge)21。直尺21也有一个位于带缘滚轮10之间的中部的基准点22，它是一个从直尺21依垂直方向突出的销钉23。
正如图3，4和5进一步所介绍，按下列参数，即轨道横坡β；垂直于机械纵向延伸的横向位移α和垂直距离a来测取天线中心15相对于轨道探测装置9的位置。根据本发明所述的通过探测轨道4来测取轨道位置的方法中，利用设在机械1上的计算单元25，在考虑上述参数情况下，通过计算求出天线中心15对轨道探测装置9的基准点22的变位。换言之，就是要确定位于机械1机架2上的卫星接收器13天线中心15相对于在轨道4上滚行并与机械1相连的轨道探测装置9的基准点22的位置，又借助位置信号(GPS信号)确定天线中心15的坐标位置，从而自动确定记录(register)轨道探测装置9范围内轨道位置的绝对坐标。
图3所示是测量机架2对测量轴11的倾斜度的方法。一般，由于轨行机构3的弹性悬挂，使机架2的横向倾斜度与测量轴11的不同(测量轴的横向倾斜度与轨道横坡β精确对应)。通过建立一个XY坐标系统，其零点位于激光扫描器17探测平面18的始点19处，这个横向倾斜度的差异由激光扫描器17找出。射中直尺21的两条依机械横向的外侧激光射线的坐标X1，Y1和X2，Y2，确切地说射线的瞄准点可以在坐标系统中计算出来，从中可以查明(通过计算)机架倾斜度α。因为角度α的数值只表明机架2和测量轴11之间的相对角度，所以需要计算机架的绝对倾斜度(相对水平而言)。为此利用装在测量轴11上的倾角测量器26测定测量轴11的横向倾斜度，该横向倾斜度与轨道横坡对应。从数值β中减去机架倾斜α，以求出机架的绝对倾斜度。
下面参考图4介绍计算测量轴11与机架2之间的距离和高度的方法。分辨率大约为0.05°的激光扫描器17每步都提供一个对扫描直尺21的角度和距离的数值。这样，激光扫描器17即可确切地辨认在直尺21中间突出的、做为基准点22的销钉23，确切地说可以确定销钉对始点19的水平位置和垂直位置。随后，从中也就可以确定机架2对测量轴11的水平距离和垂直距离。为了找到基准点22，从激光扫描器17的距离测量中选出中央范围内距离最小的扫描。这个扫描由XY坐标系统中的距离a和角度δ表示。XY坐标系统中机架为X坐标，零点位于激光扫描器17的始点19内。这样就可以用坐标的方法，利用数值a和δ确定基准点22。
因为上述坐标系统事先按机架的倾斜度偏离了水平，所以必须通过计算将整个坐标系统再按机架的倾斜度转回成水平，以便计算对零点的垂直高度和水平距离。从图5所示图解中可见本发明的测量方法的主要参数。在机械1投入运行时，确切地说在开始作业之前，要确定下列常数，即：
h＝卫星接收器13的天线中心15与激光扫描器17始点19之间的垂直距离，
d＝天线14，确切地说天线中心15与激光扫描器17始点19之间的水平距离，
b＝钢轨12内缘与直尺21上的基准点22之间的距离，
c＝直尺21，确切地说基准点22与钢轨12踏面(top edge)之间的垂直距离。
根据图3和4的描述和计算，可求出以下数值：
α＝机架2的相对横向倾斜度，
β＝轨道4横坡，对应于测量轴11横向倾斜度
δ＝激光扫描器17识别销钉23，确切地说识别基准点22时的角度，
a＝激光扫描器17测定的扫描器始点19与直尺21上的基准点22之间的距离。
根据上述数据的总和即可通过计算确定全球定位系统天线14和轨道探测装置9与钢轨12接触点之间的垂直距离和水平距离。
在附图中，1为轨道施工机械；2为机架；3为轨行机构；4为轨道；5为驾驶与操作室；6为驱动装置；7为卫星车；8为箭头；9为轨道探测装置；10为带缘滚轮；11为测量轴；12为钢轨；13为卫星接收器；14为天线；15为天线中心；16为测量装置；17为激光扫描器；18为探测平面；19为始点；21为直尺；22为基准点；23为销钉；24为光心；25为计算单元；26为倾角测量器；27为下侧；28为激光接收器；29为激光发射器；30为测量线。
Claims (8)
1.一种轨道施工机械(1)，包括一个能在轨道(4)上利用轨行机构(3)走行的机架(2)和与机架可调节地相连的、并能利用带缘滚轮(10)在轨道(4)上滚行的轨道探测装置(9)，其特征在于，机架(2)与一个装有天线(14)的卫星接收器(13)相连，所述天线包括天线中心(15)；同时还有一测量装置(16)，用于在考虑下列参数下测取天线中心(15)对轨道探测装置(9)的相对位置，所述参数是：轨道横坡(β)；垂直于机械纵向的横向位移(d)和垂直距离(a)，以及一计算单元(25)用于通过计算求出天线中心(15)相对于轨道探测装置(9)基准点(22)的变位。
2.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，测量装置(16)是一个与机架(2)相连的、具有依机械横向延伸并有始点(19)的探测平面(18)的激光扫描器(17)。
3.根据权利要求2所述的机械，其特征在于，在轨道探测装置(9)的带缘滚轮(10)之间的中部有一个依机械横向延伸的供激光扫描器(17)扫描用的目标(20)，目标(20)在带缘滚轮(10)之间的中部有一个基准点(22)。
4.根据权利要求3所述的机械，其特征在于，扫描目标(20)是一直尺(21)，而基准点(22)是一从直尺(21)突出的销钉(23)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的机械，其特征在于，测量装置(16)的光心(24)依机械的纵向在轨道探测装置(9)的上方安装在机架(2)的下侧(27)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的机械，其特征在于，轨道探测装置(9)是一与产生测量线(30)的激光接收器(28)相连的测量轴(11)，测量轴依机械(1)作业方向在前轨行机构(3)的前面可枢转地与机架(12)连接在一起。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的机械，其特征在于，卫星接收器(13)的天线(14)在轨道探测装置(9)的上方与机架(2)相连。
8.一种探测轨道(4)以测取轨道位置的作业方法，其特征在于，确定位于机械(1)上接收宇宙定位信号用的卫星接收器(13)的天线中心(15)相对于一个与机械(1)相连的、能在轨道(4)上滚行的轨道探测装置(9)的基准点(22)的位置，然后利用定位信号确定天线中心(15)的坐标位置，就会自动记录在轨道探测装置(9)范围内的轨道位置的绝对坐标。
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