CN205443825U - 基于iGPS 的铁路轨道检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于iGPS 的铁路轨道检测系统，包括基站单元、接收器单元、轨道检测架和计算机处理单元，基站单元，匀速旋转中向轨道测量空间发射两束扇面激光；接收器单元，安装于轨道检测架上，用于接收基站单元的激光信号，把光信号转化为电信号，无线传送给计算机处理单元；轨道检测架，滑动安装于轨道上匀速移动；计算机处理单元，用于接收接收器单元数据，利用角度交会测量办法计算接收器位置的三维空间坐标。实现测量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。

Description

基于iGPS 的铁路轨道检测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路无砟轨道检测领域，具体涉及基于iGPS的铁路轨道检测系统。

背景技术

近几年，我国迅速发展的高铁、地铁、轻轨等轨道交通，对列车安全行驶、乘客旅途舒适性的要求越来越高。由于这些轨道交通的结构采用无砟轨道板混凝土整体道床，轨道工程一次定位，几乎不能再调整，故高精度满足铺轨要求的轨道检测工作，确定轨道的设计位置和线路参数，是保证轨道高精度施工的重要环节。另外，高速重载列车不断增加，做好线路的测量和维修养护提高线路质量已经成为一项越来越重要的任务。

铁路和地铁部门在轨道的初期建设及日常维护时，需要精确测量无砟轨道板和轨道的几何参数与设计指标之间的误差是否在允许的范围内。现阶段使用的测量设备以人工推动检测小车结合全站仪较多，测量效率低，难以实现自动化。基于光电扫描式角度交会测量原理的iGPS测量技术，是大尺寸精密测量的一种新方法，由于其测量原理的独特性，使其具有其他测量手段无法比拟的优越性。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于iGPS的铁路轨道检测系统，结合先进的iGPS技术，实现测量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。

本实用新型通过以下技术方案实现：

基于iGPS的铁路轨道检测系统，包括基站单元、接收器单元、轨道检测架和计算机处理单元，

基站单元，匀速旋转中向轨道测量空间发射两束扇面激光；

接收器单元，安装于轨道检测架上，用于接收基站单元的激光信号，把光信号转化为电信号，无线传送给计算机处理单元；

轨道检测架，滑动安装于轨道上匀速移动；

计算机处理单元，用于接收接收器单元数据，利用角度交会测量办法计算接收器位置的三维空间坐标。

本实用新型进一步改进方案是，所述基站单元设于轨道两侧的CPⅢ连接孔上，或者轨道检测架前后方的轨道上分别设有滑动架，基站单元设于滑动架上。

本实用新型更进一步改进方案是，所述基站单元包括上部旋转部件旋转连接于下部固定部件上，旋转部件的罩壳内设激光器，罩壳上开设两个出光孔，出光孔内各安装一柱面镜，形成两束扇面激光；固定部件罩壳内设带编码器的电机、电池，电机驱动连接旋转部位，电池连接电机与激光器。

本实用新型更进一步改进方案是，所述激光器发光头处设置一全反射镜，使光束反转与旋转部件的旋转轴垂直，再接入一个有半透半反膜的分光棱镜，将光束分成两束激光。

本实用新型更进一步改进方案是，所述电池与激光器采用感应耦合电能传输装置连接，感应耦合电能传输装置分两部分，一部分固定于固定部件上端，与电池连接，另一部分固定于旋转部件下端，与激光器连接。

本实用新型更进一步改进方案是，所述电机采用锁相环电机。

本实用新型更进一步改进方案是，所述接收器为平面接收器。

本实用新型更进一步改进方案是，所述平面接收器包括在接收电路板上设有敏感元件，敏感元件上方设有透镜，透镜上方设有带中心孔的掩膜，掩膜上方设有滤光片。

本实用新型更进一步改进方案是，所述轨道检测架呈T型或工字型，两端分别安装滚轮滑动连接于平行的两根轨道上。

本实用新型更进一步改进方案是，轨道检测架两侧下方距轨道顶下16mm处设有激光位移传感器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：

本实用新型采用iGPS技术建立一个上百米范围的空间坐标系，接收器安装轨道检测架上，轨道检测架在轨道上自动匀速运行，基于角度交会位置测量原理，实时测量轨道检测架的空间姿态变化，解算轨道高低、轨向等几何参数的测量。实现测量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。

（1）测量范围大

基站会发出带有固定信息量的激光，激光的工作范围就是基站的工作范围，一般激光的工作距离可以达到上百米。

（2）测量精度高

iGPS利用的是空间前方交会测量原理，其测量是通过测角间接得到，而角度又是由转速乘以时间得到。由于时间的测量现在可以达到很高的精度，只要用控制算法保证转速的均匀，其角度的测量精度可以得到保证。

系统的测量速度非常快，通常每秒可以实现上百次测量，利用误差的平均效应能够提高系统的测量精度。

（3）多目标同时测量

多目标的同时测量对于一个测量系统来说，可以带来很多优势，比如，成本低。使用其他测量系统对几个目标同时测量，需要几套测量仪器，成本很高。另外，多个目标的同时测量，数据同时实时处理，有很高的测量效率。

附图说明

图1为实施例1结构示意图。

图2为基站单元结构剖视图。

图3为基站单元光路示意图。

图4为接收器单元内部结构示意图。

图5为接收器单元安装于轨道检测架上截面示意图。

图6为实施例2结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型包括基站单元1、接收器单元2、轨道检测架3和计算机处理单元4，

基站单元1，设于轨道两侧的CPⅢ连接孔上，匀速旋转中向轨道测量空间发射两束扇面激光；

接收器单元2，安装于轨道检测架3上，用于接收基站单元1的激光信号，把光信号转化为电信号，无线传送给计算机处理单元4；

轨道检测架3，呈T型，两端分别安装滚轮滑动连接于平行的两根轨道5上匀速移动；

计算机处理单元4，用于接收接收器单元2数据，利用角度交会测量办法计算接收器位置的三维空间坐标。

所述基站单元1包括上部旋转部件10旋转连接于下部固定部件11上，旋转部件10的罩壳内设激光器12，激光器12发光头处设置一全反射镜18，使光束反转与旋转部件的旋转轴垂直，再接入一个有半透半反膜的分光棱镜19，将光束分成两束激光，罩壳上开设两个出光孔，出光孔内各安装一柱面镜14，形成两束扇面激光；固定部件11罩壳内设带编码器15的电机16、电池17，电机16驱动连接旋转部位10，电池17连接电机16与激光器12。

所述电池17与激光器12采用感应耦合电能传输装置13连接，感应耦合电能传输装置13分两部分，一部分固定于固定部件上端，与电池连接，另一部分固定于旋转部件下端，与激光器连接。旋转式感应耦合变压器适用于旋转的无接触供电，消除了供电电缆对运动方向的制约。

所述电机16采用锁相环电机。锁相环伺服系统控制的电机速度不受温度的变化和电机的磨损的影响。锁相环电机速度调节的硬件实现可以考虑PLL专用芯片，外围电路简单，控制精度高，特别适合需要高精度的场合。

所述接收器2为平面接收器。

所述平面接收器包括在接收电路板21上设有敏感元件22，敏感元件上方设有透镜23，透镜上方设有带中心孔的掩膜24，掩膜上方设有滤光片25。

轨道检测架3两侧下方距轨道顶下16mm处设有激光位移传感器26。可直接测量轨距，精度可达微米级。

本发明基站单元发出两束红外光信号，众多个接收器独立地捕捉、计算出它们的当前位置，光信号转换成电信号，传送到计算机处理单元，利用角度交会位置测量原理，实时测量轨道检测架的空间姿态变化，解算轨道高低、轨向等几何参数的测量。

实施例2

轨道检测架3前后方的轨道5上分别设有滑动架6，基站单元1设于滑动架6上。轨道检测架3呈工字型，其余如实施例1。

Claims (10)

1.基于iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：包括基站单元（1）、接收器单元（2）、轨道检测架（3）和计算机处理单元（4），

基站单元（1），匀速旋转中向轨道测量空间发射两束扇面激光；

接收器单元（2），安装于轨道检测架（3）上，用于接收基站单元（1）的激光信号，把光信号转化为电信号，无线传送给计算机处理单元（4）；

轨道检测架（3），滑动安装于轨道（5）上匀速移动；

计算机处理单元（4），用于接收接收器单元（2）数据，利用角度交会测量办法计算接收器位置的三维空间坐标。

2.根据权利要求1所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述基站单元（1）设于轨道两侧的CPⅢ连接孔上，或者轨道检测架前后方的轨道上分别设有滑动架（6），基站单元（1）设于滑动架（6）上。

3.根据权利要求1所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述基站单元（1）包括上部旋转部件（10）旋转连接于下部固定部件（11）上，旋转部件（10）的罩壳内设激光器（12），罩壳上开设两个出光孔，出光孔内各安装一柱面镜，（14）形成两束扇面激光；固定部件（11）罩壳内设带编码器（15）的电机（16）、电池（17），电机（16）驱动连接旋转部位（10），电池（17）连接电机（16）与激光器（12）。

4.根据权利要求3所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述激光器（12）发光头处设置一全反射镜（18），使光束反转与旋转部件的旋转轴垂直，再接入一个有半透半反膜的分光棱镜（19），将光束分成两束激光。

5.根据权利要求3或4所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述电池（17）与激光器（12）采用感应耦合电能传输装置（13）连接，感应耦合电能传输装置（13）分两部分，一部分固定于固定部件上端，与电池连接，另一部分固定于旋转部件下端，与激光器连接。

6.根据权利要求3所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述电机（16）采用锁相环电机。

7.根据权利要求1所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述接收器（2）为平面接收器。

8.根据权利要求7所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述平面接收器包括在接收电路板（21）上设有敏感元件（22），敏感元件上方设有透镜（23），透镜上方设有带中心孔的掩膜（24），掩膜上方设有滤光片（25）。

9.根据权利要求1所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：所述轨道检测架（3）呈T型或工字型，两端分别安装滚轮滑动连接于平行的两根轨道（5）上。

10.根据权利要求1所述的iGPS的铁路轨道检测系统，其特征在于：轨道检测架（3）两侧下方距轨道顶下16mm处设有激光位移传感器（26）。