CN215893536U - 一种用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统，包括组装式小车、控制台支架、承载支架、安装台、三维激光扫描系统和座椅，组装式小车包括可拆卸连接的头部底板和尾部底板，二者底部各自架设一橡胶轮对；控制台支架下部的个支撑腿与头部底板可拆卸固装，控制台支架上安装有控制台和笔记本电脑限位槽；承载支架可拆卸地安装在尾部底板上，安装台安装在承载支架上，安装台与承载支架之间设置减震弹簧三维激光扫描系统可拆卸地安装在安装台上；座椅可拆卸安装在头部底板上。该系统能满足高速和普速铁路快速高精度检测与测量的精度要求，其安装方便、效率高、结构稳定可靠、安全措施齐全，满足铁路线上测量作业的安全需求。

Description

一种用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统

技术领域

本实用新型涉及车载移动三维激光扫描系统测量领域，特别是涉及一种用于获取铁路沿线地理空间全要素信息的轻型铁路移动测量系统。

背景技术

铁路运输是我国目前客运、货运主要的运输方式，在我国交通运输体系中处于骨干地位。截至2020年，中国铁路营业里程达14.14万公里，其中高铁3.6万公里，居世界第一。根据《中长期铁路网规划》，到2025年，铁路网规模将达到17.5万公里左右，其中高速铁路3.8万公里左右，并形成“八纵八横”的高速铁路网。随着大量新建铁路的施工及投入运营，铁路的监测与检测任务也越来越繁重。传统的测量方法，存在着测量效率慢、测量精度低、安全性差等缺点，已经不能满足对铁路线路进行快速、长期监测的需求。高效的综合动车组检测列车，其全路接触网检测车数量配置少，检测周期长，无法对所有路网进行有效全覆盖检测。如何在有限的人力、物力资源条件下提高测量技术水平、提高工作效率、确保工程质量、保障行车安全，研制一款轻型铁路移动测量系统就显得十分必要。

车载移动测量系统集成GNSS、IMU惯性导航单元、三维激光扫描、影像处理、摄影测量、地理信息系统及集成控制等高新技术，通过三维激光扫描采集空间信息，全景相机获取影像，由卫星及惯性定位确定测量系统的位置姿态等测量参数，最终在点云和影像上实现测量任务。目前，车载移动测量系统已成为应用广泛的地面测绘手段。但是，利用现有的车载移动测量系统进行轨道交通移动扫描时，需要将测量系统安装在由轨汽牵引的轨道平板车上，这种方式沟通协调周期较长、设备安装难度较高、人力物力耗费巨大。

发明内容

为了克服目前铁路线路检测效率低、设备安装难度大、耗时、费力的缺点，本实用新型提供一种轻型铁路移动测量系统。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统，包括组装式小车、控制台支架、承载支架、安装台、三维激光扫描系统和座椅，所述组装式小车包括可拆卸连接的头部底板和尾部底板，二者的底部各自架设在一橡胶轮对上，所述橡胶轮对的车轮架设在钢轨上；所述控制台支架由多根型材制成，其下部的个支撑腿与所述头部底板可拆卸地固装，在所述控制台支架上安装有控制台并设置有用于放置笔记本电脑的笔记本电脑限位槽；所述承载支架可拆卸地安装在所述尾部底板上，用于放置总控设备和供电设备，在所述承载支架的顶部安装所述安装台，安装台与承载支架之间设置有减震弹簧；所述三维激光扫描系统可拆卸地安装在所述安装台上；所述座椅可拆卸地安装在所述控制台支架和承载支架之间的头部底板上。

所述三维激光扫描系统包括三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器、全景相机、GNSS天线及单头(双头)底板五个模块，所述三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器分别通过快装螺丝固定到所述安装台4上，所述全景相机用快装螺丝安装在所述主机控制器顶面上。

优选的是，在所述头部底板和尾部底板的相应位置处设置有限位柱，所述控制台支架、座椅、承载支架的底部均插装在相应的限位柱上并通过插销或手拧螺丝固定。

所述安装台由航空铝材料制成，其上设有多个螺丝孔位，用于安装所述三维激光扫描系统的单头或双头底板。

所述承载支架由多根型材铝制作，通过连接件相互固定，整体呈长方体形，底部通过四个手拧螺栓与所述组装式小车的尾部底板固定，承载支架的中部空间用于放置总控设备和供电设备。

所述供电设备为锂电池，其放置在电源箱内，所述电源箱设置在所述承载支架中部。所述控制台包括操作面板、操纵手柄、鸣笛按钮和照明按钮。

在所述尾部底板上还安装有储物箱，所述储物箱通过插销固定在尾部底板7上，用于存放作业工具。

优选的是，承载支架的顶部和安装台超出组装式小车尾部一定长度，以避免遮挡三维激光扫描系统的扫描作业。

本实用新型的轻型铁路移动测量系统具有以下有益效果：

1、该系统由多个模块组装而成，每个模块最大质量不超过60kg，可由人工在车站或铁路线路作业通道将各模块运送至线路进行组装，组装时间小于30分钟。

2、组装而成的轻型铁路移动测量系统稳固可靠，既符合安全测量作业要求，又能够快速获取铁路沿线的高精度、高密度点云及影像数据，为铁路线路测量工作提供丰富的三维数据。

3、该系统提高了在既有线改建工程、大修设计及运营线路中快速、安全获取既有铁路测量数据的能力，大大提高勘测设计及运营管理水平，利用360°全景影像及点云效果图的真实、可视化优势，进行既有线路的路基病害、线路设施、跨线净空资料调查，提高既有线勘测与调绘的准确性、完整性。

4、该系统改进了铁路既有线现状测量方法；减少作业流程及时间，提高了作业效率；减少与运营列车的相互干扰，确保测量人员、设备及运营的安全。

5、本实用新型的轻型车载移动测量系统降低了车载移动测量系统的安装难度，降低了作业协调配合难度，节省了经济成本支出，提高了作业效率，增强了作业灵活度。

6、该系统各装置刚性和强度高，结构稳定可靠，不易发生变形，组装式小车轮对具备高强度、高耐磨性和绝缘性，运行平顺稳定，设计要求满足铁路运营线作业安全管理规定与车载移动测量系统作业技术规范。

7、该系统经过工程实践验证，平面绝对精度优于1cm，高程绝对精度优于2cm，相对精度优于5mm，能满足高速和普速铁路快速高精度检测与测量的精度要求。

附图说明

图1是本实用新型的轻型铁路移动测量系统的立体结构示意图；

图2是本实用新型的轻型铁路移动测量系统的侧视结构示意图。

图3是本实用新型的轻型铁路移动测量系统另一角度的立体结构示意图。

其中：

1.三维激光扫描系统2.控制台支架3.承载支架4.安装台

5.控制台6.头部底板7.尾部底板8.储物箱9.座椅10.电源箱11.减震弹簧。

具体实施方式

如图1-图3所示的本实用新型的用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统一个实施例，包括：组装式小车、三维激光扫描系统1、控制台支架2、承载支架3、安装台4、三维激光扫描系统1和座椅9。

所述组装式小车包括可拆卸连接的头部底板6和尾部底板7，头、尾部底板通过手拧螺丝固定连接。两底板下各安装有一个橡胶轮对，可以避免因轨道电路连通而产生红光带。该组装式小车使用锂电池驱动。

所述控制台支架2由多根金属管弯制焊接而成，其下部的4个支撑腿通过插销固定在头部底板6的前部，控制台支架左侧为组装式小车的控制设备，包括操控制台5及图中未示的操纵手柄、鸣笛按钮、照明按钮等；控制台5右侧设置笔记本电脑限位槽2a，可放置笔记本电脑，用于控制三维激光扫描系统。

所述承载支架3可拆卸地安装在所述尾部底板7上，用于放置总控设备和供电设备，在所述承载支架3的顶部安装所述安装台4，安装台4与承载支架3之间设置有减震弹簧11，以减少组装式小车运行过程中的震动对三维激光扫描系统1扫描精度及耐久性的影响。

安装台4上根据三维激光扫描系统1的底座板的孔位布设多个快装螺丝孔位，用于将三维激光扫描系统1安装固定。安装台的四周还可安装限位挡条，用于限制三维激光扫描系统底座板的位置，也能起到一定的固定设备的作用。在本实施例中，承载支架3由多根铝型材制成，质量轻便，承载能力强，通过4个手拧螺丝将其固定在组装式小车尾部底板7的限位槽内。

所述三维激光扫描系统包括三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器、全景相机、GNSS天线及单头(双头)底板五个模块，能够快速获取铁路沿线丰富的三维空间及纹理信息。三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器分别用4个快装螺丝固定到安装台4上，全景相机用4个快装螺丝安装在所述主机控制器顶面上。再使用快装螺丝将底板固定到承载支架3上。

座椅9通过插销安装固定在头部底板6上靠近尾部底板7处。

储物箱8可根据实际情况设置一个或两个，均通过插销固定在尾部底板上，用来存放作业工具。

在本实用新型的一个实施例中，所述承载支架及安装台总高度为0.96m；所述安装台4的长度超出小车尾部底板7的尾部27cm。

组装式小车的轮距按照中国铁路标准轨距设计，距离为1435mm，完全能够符合车载移动测量的要求。三维激光扫描系统1能够以200Hz的转速和1000kHz的点频获取铁路沿线高密度、高精度点云数据和丰富的影像数据，用于路基病害、线路设施、跨线净空资料调查。

组装式小车能够以最高25km/h的速度运行，最大制动距离为10m，采用锂电池供电，续航能力为4h。虽然没有进行详细说明，该小车还具有照明、鸣笛、驻停、刹车、安全带等设施，具有定速巡航、前进后退、电刹和脚刹等功能，这些均为现有技术，此处不再赘述。三维激光扫描系统1、组装式小车、承载支架3和安装台4各部分之间及之内连接方便且稳固可靠，整体结构安全系数高，能够满足测量作业的安全需求。

上述轻型铁路移动测量系统的安装过程及使用过程如下：

首先，组装小车：将轻型铁路移动测量系统的各组件搬运至作业线路轨道边，调整头部底板6的方向至作业线路前进方向，通过螺钉将头部底板6和尾部底板7连接固定；再依次将控制台支架2、座椅9、储物箱8和电源箱10的底部插在底板的限位柱上，并使用插销固定。将承载支架3和安装台4组装好后，把承载支架3的底部插入到尾部底板7的限位槽内，使用手拧螺丝紧固。

然后，将三维激光扫描系统1放置在安装台4上，对齐快装螺丝孔位，紧固螺丝，将三维激光扫描系统1固定。将系统的总控设备和供电设备放置在承载支架3内部空间中，连接总控设备、供电设备和三维激光扫描系统1之间的各类数据传输线。将控制操作用的笔记本电脑放置在控制台2上的笔记本电脑限位槽内，通过数据线连接所述总控设备，启动三维激光扫描系统进行调试。

最后，清点各工具和辅助材料并将其收纳于储物箱8中，保证组装式小车上除测量人员外无其他可移动物体，防止移动测量系统在移动测量过程中有杂物散落在运营线路上；将轻型铁路移动测量系统供电用锂电池置入电源箱10中，连接电源线，使用控制面板或操纵手柄可驱动移动测量系统进行测量作业。

Claims (9)

1.一种用于铁路线路测量的轻型铁路移动测量系统，其特征在于：包括组装式小车、控制台支架(2)、承载支架(3)、安装台(4)、三维激光扫描系统(1)和座椅(9)，

所述组装式小车包括可拆卸连接的头部底板(6)和尾部底板(7)，二者的底部各自架设在一橡胶轮对上，所述橡胶轮对的车轮架设在钢轨上；

所述控制台支架(2)由多根型材制成，其下部的4个支撑腿与所述头部底板(6)可拆卸地固装，在所述控制台支架(2)上安装有控制台并设置有用于放置笔记本电脑的笔记本电脑限位槽(2a)；

所述承载支架(3)可拆卸地安装在所述尾部底板(7)上，用于放置总控设备和供电设备，在所述承载支架(3)的顶部安装所述安装台(4)，安装台(4)与承载支架(3)之间设置有减震弹簧(11)；

所述三维激光扫描系统(1)可拆卸地安装在所述安装台(4)上；

所述座椅可拆卸地安装在所述控制台支架(2)和承载支架(3)之间的头部底板(6)上。

2.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征在于：所述三维激光扫描系统(1)包括三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器、全景相机、GNSS天线及单头或双头底板，所述三维激光扫描仪、惯性测量装置(IMU)、主机控制器分别通过快装螺丝固定到所述安装台(4)上，所述全景相机用快装螺丝安装在所述主机控制器顶面上。

3.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征在于：在所述头部底板(6)和尾部底板(7)的相应位置处设置有限位柱，所述控制台支架(2)、座椅(9)、承载支架(3)的底部均插装在相应的限位柱上并通过插销或手拧螺丝固定。

4.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：所述安装台(4)由航空铝材料制成，其上设有多个螺丝孔位，用于安装所述三维激光扫描系统(1)的单头或双头底板。

5.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：所述承载支架(3)由多根型材铝制作，通过连接件相互固定，整体呈长方体形，底部通过四个手拧螺栓与所述组装式小车的尾部底板(7)固定，承载支架(3)的中部空间用于放置总控设备和供电设备。

6.根据权利要求5所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：所述供电设备为锂电池，其放置在电源箱(10)内，所述电源箱(10)设置在所述承载支架(3)中部。

7.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：所述控制台(5)包括操作面板、操纵手柄、鸣笛按钮和照明按钮。

8.根据权利要求1所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：在所述尾部底板(7)上还安装有储物箱(8)，所述储物箱(8)通过插销固定在尾部底板(7)上，用于存放作业工具。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的轻型铁路移动测量系统，其特征是：承载支架(3)的顶部和安装台(4)超出组装式小车尾部一定长度，以避免遮挡三维激光扫描系统(1)的扫描作业。

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