CN213061694U - 基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁线形检测技术领域，具体涉及一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其包括：固定导轨，其包括两条间隔设置的固定轨道，所述固定导轨用于与桥梁轴线平行地设置于所述桥梁上；还包括检测平台，其上设有测量站，所述检测平台设于两条所述固定轨道之间，并可在两条所述固定轨道内往复运动；还包括基准站，其用于设于所述桥梁外侧空旷地，并与所述测量站配合测量所述桥梁的空间线形。该实用新型能够解决现有技术中检测装置不能应用于施工期的悬臂桥梁，应用施工完成后的桥梁，采用汽车作为测量站21的载体时，行驶轨迹难以保证完全顺直，桥梁平曲线的测量结果精度较低的问题。

Description

基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁线形检测技术领域，具体涉及一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置。

背景技术

随着工程技术的发展，新建桥梁的跨径不断打破现有纪录。桥梁跨径不断增大，空间线形的测量难度也随之增加。

目前常用的光学测量(水准仪和全站仪)需要在施工现场建立测量控制网，桥梁跨径太大时，往往需要多次转站，必然会影响测量精度，并且对测量现场的通视条件要求较高；连通管测量线形需要提前安装水箱、沿桥梁纵向布设水管及传感器，工作量大。上述测量手段都是单点测量，即只能获取预先埋设的测点位置的标高及平面坐标，无法全面反映桥梁整体空间线形。随着GNSS技术的发展，该项技术越来越多地运用于桥梁工程测量，优势明显：不受通视条件的制约，可以全天候进行测量；测量、记录、计算均可在手簿或计算机上完成，降低测量人员工作强度，同时也降低了人工记录出错的概率；运用实时动态差分技术(Real-Time Kinematic)，可以得到毫米级的测量精度；测量频率高，在移动测量时可以获取非常密集的测量点。

目前桥梁工程中GNSS测量方法也大多是单点测量，例如公告号为CN207622735U的中国实用新型专利，公开了“一种基于北斗GNSS的桥梁变形监测系统”，其通过在桥梁特定位置安装北斗GNSS测点，只能测量固定点的坐标，无法满足全桥空间线形快速测量的需求。公开号为CN206095207U的中国实用新型专利，公开了“基于车载的桥梁线形快速检测装置”，通过融合处理倾角与坐标两种数据，数据处理耗时较长，无法适应快速测量的需求；其测量载体为汽车，行驶轨迹难以保证完全顺直，桥梁平曲线的测量结果精度较低，同时也不能用于悬臂施工过程中；应用于高速公路时，为了测量左右幅的线形，需在设有掉头处的位置才能掉头进入对向车道，而高速公路掉头处设置间隔较远，汽车往返过程中耗时较长，难以排除温度效应导致的桥梁空间线形变化。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，能够解决现有技术中检测装置不能应用于施工期的悬臂桥梁，应用施工完成后的桥梁，采用汽车作为测量站21的载体时，行驶轨迹难以保证完全顺直，桥梁平曲线的测量结果精度较低的问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

本实用新型提供一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其包括：

固定导轨，其包括两条间隔设置的固定轨道，所述固定导轨用于与桥梁轴线平行地设置于所述桥梁上；

检测平台，其上设有测量站，所述检测平台设于两条所述固定轨道之间，并可在两条所述固定轨道内往复运动；

基准站，其用于设于所述桥梁外侧空旷地，并与所述测量站配合测量所述桥梁的空间线形。

在上述技术方案的基础上，所述固定导轨的两端分别设有限位装置，所述限位装置位于两条所述固定轨道之间。

在上述技术方案的基础上，每个所述限位装置均包括：

固定底座，其设于所述固定导轨的端部；

弹簧，其一端固定于所述固定底座上，并位于两块所述固定轨道之间；

限位挡板，其设于所述弹簧的另一端。

在上述技术方案的基础上，所述检测平台的前后两侧分别设有折返开关和停止开关。

在上述技术方案的基础上，所述检测平台还包括小车，所述测量站设于所述小车的顶部。

在上述技术方案的基础上，两条所述固定轨道的间距比所述小车的宽度大1mm。

在上述技术方案的基础上，所述小车为履带式小车。

在上述技术方案的基础上，所述测量站为全球导航卫星GNSS测站。

在上述技术方案的基础上，所述基准站为全球导航卫星GNSS基准站。

在上述技术方案的基础上，所述测量站与基准站通过内置RTK电台连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在使用该检测装置时，将检测平台放置在固定导轨的起点位置，检测平台在固定导轨内的起始端向终点端方向行驶。运行到固定导轨的终点端时从终点端返回起始端。基准站通过将差分改正数据发送给检测平台上的测量站进行实时差分解算；测量站负责实时定位，获取检测平台的行驶轨迹，与测量站配合测量所述桥梁的空间线形。该检测装置可以应用于施工期的悬臂桥梁。也可以应用施工完成后的桥梁，避免采用汽车作为测量站的载体时，行驶轨迹难以保证完全顺直，桥梁平曲线的测量结果精度较低的问题。另外该检测装置也可以应用于高速公路时，测量左右幅的线形，不需要需在设置掉头处的位置让掉头进入对向车道，能够节省汽车往返过程中耗时较长，以排除温度效应导致的桥梁空间线形变化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置的整体示意图；

图2为本实用新型实施例中检测平台的示意图；

图3为本实用新型实施例中检测装置桥面处的主视示意图。

图中：1、固定导轨；11、固定轨道；2、检测平台；21、测量站；22、小车；221、折返开关；222、停止开关；3、基准站；4、限位装置；41、固定底座；42、弹簧；43、限位挡板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本实用新型实施例中基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置的整体示意图；图2为本实用新型实施例中检测平台的示意图，如图1和图2所示，以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，本实用新型提供一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其包括：固定导轨1，其包括两条间隔设置的固定轨道11，固定导轨1用于与桥梁轴线平行地设置于桥梁上；还包括检测平台2，其上设有测量站21，检测平台2设于两条固定轨道11之间，并可在两条固定轨道11内往复运动；还包括基准站3，其用于设于桥梁外侧空旷地，并与测量站21配合测量桥梁的空间线形。

在使用该检测装置时，将检测平台2放置在固定导轨1的起点位置，初始化检测平台2。检测平台2按照控制指令以一定的速度在固固定导轨1内的起始端向终点端方向行驶。运行到固定导轨1的终点端时则接收方向运行指令，从终点端返回起始端。基准站3通过内置的RTK电台将差分改正数据发送给检测平台2上的测量站21进行实时差分解算；测量站21负责实时定位，获取检测平台2的行驶轨迹，并将测量数据通过无线网络发送到云平台数据库进行处理、储存。该检测装置可以应用于施工期的悬臂桥梁。也可以应用施工完成后的桥梁，避免采用汽车作为测量站21的载体时，行驶轨迹难以保证完全顺直，桥梁平曲线的测量结果精度较低的问题。另外该检测装置也可以应用于高速公路时，测量左右幅的线形，不需要需在设置掉头处的位置让掉头进入对向车道，能够节省汽车往返过程中耗时较长，以排除温度效应导致的桥梁空间线形变化。

在本实施例中，测量站21为移动GNSS测站，基准站3为GNSS基准站。移动GNSS测站进入正常工作状态后，检测平台2从测量起点出发，按照一定的速度行驶，到达测量终点后，改变行驶方向，原速返回测量起点。例如按照5m/s的速度运行，1公里长的桥梁往返一次仅需400秒，降低了环境因素(温度、风速、风向等)对桥梁空间线形测量的影响。

GNSS基准站与移动GNSS测站的高度截止角设置为20°，以减小卫星信号多径效应对测量结果的影响。

GNSS基准站设置于空旷、周围无遮挡且与移动GNSS测站可以直接通视的已知坐标点，以减小RTK数据传输多径效应对测量结果的影响。

移动GNSS测站采样频率设置为10Hz，检测平台2行驶速度为5m/s，则沿桥面每0.5米记录一个测量点坐标，通过无线网络将具有时间信息的测量点坐标数据发送到云平台数据库进行处理并存储。

在一些可选的实施例中，测量站21与基准站3通过内置RTK电台连接。

移动GNSS测站接收到的原始数据为WGS84坐标系下的经纬度和海拔高度(N，E，H)，通过七参数坐标转换，获得相应的西安80平面坐标和1985国家高程(x，y，h)。

移动GNSS测站测量数据为检测平台2的行驶轨迹。设t时刻移动GNSS测站的测量坐标为(x_t，y_t，h_t)，该桥梁横坡为i，则t时刻检测平台2行驶到里程为x_t位置，该里程断面的桥面中轴线坐标为(x，y，h)＝(x_t，y_t+y₀，h_t-h₀+i×y₀)。这一处理可以将移动GNSS测站测量的检测平台2行驶轨迹转换为桥面中轴线的坐标。h₀是GNSS天线相位中心到桥面的距离。

将检测平台2往返于起点和终点的两次数据进行对比，当往返两次测量的高程、横坐标差均小于2cm时，则说明测量数据准确可信，取两次结果的平均值作为该次测量结果。

图3为本实用新型实施例中检测装置桥面处的主视示意图，如图3所示，在一些可选地实施例中，固定导轨1的两端分别设有限位装置4，限位装置4位于两条固定轨道11之间。在本实施例中，在固定导轨1的两端分别设置限位装置4可以在限制检测平台2在两个限位装置4直接运行。

在一些可选地实施例中，每个限位装置4均包括：固定底座41，其设于固定导轨1的端部；还包括弹簧42，其一端固定于固定底座41上，并位于两块固定轨道11之间；还包括限位挡板43，其设于弹簧42的另一端。在本实施例中，弹簧42和限位挡板43用于将检测平台2的动能转化为弹性势能。

再次参见图2和图3，在一些可选地实施例中，检测平台2的前后两侧分别设有折返开关221和停止开关222。在本实施例中折返开关221和停止开关222用于控制检测平台2的折返和停止。

在一些可选地实施例中，检测平台2还包括小车22，测量站21设于小车22的顶部。在本实施例中折返开关221和停止开关222设置在小车22的前后两端。

检测平台2按照发出的指令以一定的速度在固定导轨1内从起始端向终点端方向行驶；检测平台2到达终点位置时，检测平台2前端的折返开关被固定导轨1终点端限位挡板43触发，并接收到停止信号，并在很小的时间间隔后发出反向运行的信号；检测平台2动力虽然停止，但由于惯性作用，仍然会继续向前行驶，检测平台2推动限位挡板43，限位挡板43与固定底座41之间设置的弹簧42被压缩，检测平台2动能被转化为弹簧42的弹性势能；在此同时根据反向运行的信号，检测平台2在电机和弹簧42的双重作用下，由终点端向起点方向运行。检测平台2运行到达起点位置时，检测平台2后端的停止开关被轨道末端限位装置挡板触发，自运行控制模块发出停止信号，检测平台2动力虽然停止，但由于惯性作用，仍然会继续向前行驶，检测平台2推动挡板，挡板与固定底座之间的弹簧被压缩，检测平台2动能被转化为弹簧的弹性势能，此后检测平台2会被弹簧推回起点位置。

在一些可选地实施例中，两条固定轨道11的间距比小车22的宽度大1mm。在本实施例中，小车22被限制在两条固定轨道11的之间并在1mm范围内，可保证其行驶轨迹尽可能顺直，使测量结果更加准确。

在一些可选地实施例中，小车22为履带式小车。在本实施例中，移动GNSS测站固定在遥控履带车顶部支架上，GNSS天线相位中心到到遥控履带车履带底面距离h₀可以通过钢尺测得。因履带底面直接接触桥面，h₀是GNSS天线相位中心到桥面的距离。

检测平台2采用小型电池驱动自运行履带车，包括车体、GNSS支架、驱动轮、从动轮、履带、电机、电子调速器、电池、自运行控制模块、折返开关、停止开关。自运行控制模块向电子调速器发出特定间隔的PWM波，用以控制自运行平台的运行方向和运行速度；电池与电子调速器连接，用于给遥控履带车供电；电子调速器和电机连接，用于驱动电机；电机连接驱动轮；驱动轮连接履带；从动轮连接履带；驱动轮和从动轮将履带固定在车体两侧；GNSS支架固定于车体顶部，用于固定移动GNSS测站；折返开关安装在自运行平台前端，当自运行平台运行到终点的轨道末端限位装置处时，折返开关被触发，自运行控制模块输出折返运行的信号；停止开关安装在自运行平台后端，当自运行平台运行到起点的轨道末端限位装置处时，停止开关被触发，自运行控制模块输出停止运行的信号；自运行平台行驶时履带底面与桥面接触，履带外侧由固定轨道限位，故自运行平台行驶路线平行或重合于桥面中轴线。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，其包括：

固定导轨(1)，其包括两条间隔设置的固定轨道(11)，所述固定导轨(1)用于与桥梁轴线平行地设置于所述桥梁上；

检测平台(2)，其上设有测量站(21)，所述检测平台(2)设于两条所述固定轨道(11)之间，并可在两条所述固定轨道(11)内往复运动；

基准站(3)，其用于设于所述桥梁外侧空旷地，并与所述测量站(21)配合测量所述桥梁的空间线形。

2.如权利要求1所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述固定导轨(1)的两端分别设有限位装置(4)，所述限位装置(4)位于两条所述固定轨道(11)之间。

3.如权利要求2所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，每个所述限位装置(4)均包括：

固定底座(41)，其设于所述固定导轨(1)的端部；

弹簧(42)，其一端固定于所述固定底座(41)上，并位于两块所述固定轨道(11)之间；

限位挡板(43)，其设于所述弹簧(42)的另一端。

4.如权利要求3所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述检测平台(2)的前后两侧分别设有折返开关(221)和停止开关(222)。

5.如权利要求1所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述检测平台(2)还包括小车(22)，所述测量站(21)设于所述小车(22)的顶部。

6.如权利要求5所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，两条所述固定轨道(11)的间距比所述小车(22)的宽度大1mm。

7.如权利要求5所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述小车(22)为履带式小车。

8.如权利要求1所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述测量站(21)为全球导航卫星GNSS测站。

9.如权利要求1所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述基准站(3)为全球导航卫星GNSS基准站。

10.如权利要求1所述的基于固定导轨的桥梁空间线形检测装置，其特征在于，所述测量站(21)与基准站(3)通过内置RTK电台连接。

Images