WO2009015728A1 - Verfahren zur vermessung einer gleislage - Google Patents

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Josef Theurer
Bernhard Lichtberger
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Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft M.B.H.
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a track position in successive measuring sections, wherein in each case with the aid of a long line formed by a laser beam as a reference line of a measuring system, the relative track position is registered.
  • a track survey is known, which is performed with a tamping machine associated measuring system.
  • This includes a positioned in front of the tamping machine, independently movable pre-carriage with a laser transmitter.
  • the tamping machine is associated with a laser receiver located on a front end of a machine reference system.
  • the pre-carriage is set up to detect the position of a fixed point in the vicinity of this and brought a long-tail formed by the laser transmitter in a desired position. Then the tamping machine works in the direction of the stationary pre-carriage. Subsequently, the prewar is moved to the next fixed point and formed again a long chord.
  • the object of the present invention is now to provide a method of the type mentioned, with the optimization of the track position measurement can be achieved especially in track curves even with missing fixed point values.
  • This object is achieved with a method of the generic type in that a trapped by the two long chords of two successive measuring sections angle ⁇ is measured.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a track measuring carriage with a Vormeßwagen for measuring a measuring section
  • track trolley 1 is movable on rail carriages 2 on a track 3 in a working direction 4.
  • a front cab 7 is a control and computing unit. 8
  • a measuring system 9 for detecting the track position consists of a laser reference system 11. This has an independently movable on the track 3 Vormeßwagen 12 with a laser transmitter 13. This is associated with a laser receiver 14, which is located on a front measuring axis 18 of the track measuring carriage 1. On this measuring axis 18 and an inertial measuring system (IMU) 19 is arranged.
  • IMU inertial measuring system
  • a measuring section 15 is bounded on the one hand by a point A, at which the track-rail 1 begins with the aid of a laser beam 16 of the laser transmitter 13 formed long-string 17, the scanning of the track 3.
  • the measuring section 15 is terminated (see point B) as soon as the track-measuring carriage 1 has reached the locally stationary pre-metering carriage 12 while the actual position data is being continuously recorded.
  • Fig. 2 shows two successive measuring sections 15 of the track 3, which are bounded by the points A 1 B and B 1 C.
  • Each measuring section 15 includes a long-web 17 and an actual layer 20 of the track 3.
  • the spatial coordinates for the point A are registered with the aid of the inertial measuring system 19 and stored in the arithmetic unit 8. After the spatial coordinates for the points B and C have also been registered, the calculation of an angle ⁇ , which is included by the two consecutive long-chords 17, takes place.
  • the spatial actual position 20 of the track 3, which is thus determined over a plurality of measuring sections 15, is then mathematically smoothed-both in terms of height and lateral position-by superposing a long-wave compensating curve 10 (see FIG. 3).
  • a sliding spline could subsequently be calculated, for example over a length of, for example, 100 m. This would mean that fault wavelengths up to 100m can be easily eliminated.
  • the compensation curve 10 results in the desired position for a later to be performed track position correction by a tamping machine.
  • the stored data can be transferred, for example, by a disc or by radio transmission to a tamping machine. Parallel to the measurement of the track position, it is also possible advantageously to measure fixed points 6, which are integrated into the determined compensation curve 10.

Abstract

Die Vermessung einer Gleislage erfolgt in aufeinanderfolgenden Meßabschnitten (15), wobei jeweils unter Zuhilfenahme einer durch einen Laserstrahl (16) gebildeten Langsehne (17) als Bezugsgerade eines Messsystems (9) die relative Gleislage registriert wird. Dabei wird ein durch die beiden Langsehnen (17) zweier aufeinanderfolgender Meßabschnitte (15) eingeschlossener Winkel gemessen, um damit eine die Gleis-Istlage wiedergebende Raumkurve zu erhalten.

Description

VERFAHREN ZUR VERMESSUNG EINER GLEISLAGE.
[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zur Vermessung einer Gleislage in aufeinanderfolgenden Meßabschnitten, wobei jeweils unter Zuhilfenahme einer durch einen Laserstrahl gebildeten Langsehne als Bezugsgerade eines Messsystems die relative Gleislage registriert wird.
[0002] Durch US 7 050 926 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei ein Gleismeßwagen mit einem Laserempfänger in Richtung zu einem örtlich stillstehenden Vorwagen bewegt wird. Dabei wird ein Laserstrahl abgetastet, der von einem am Vorwagen positionierten Lasersender gebildet wird. Die ermittelten Korrekturwerte für das Gleis werden aufgezeichnet und zur Durchführung einer Gleislagekorrektur an eine Stopfmaschine weitergegeben.
[0003] Durch US 5 090 329 ist eine Gleisvermessung bekannt, die mit einem einer Stopfmaschine zugeordneten Messsystem durchgeführt wird. Dieses umfasst einen in Arbeitsrichtung vor der Stopfmaschine positionierten, unabhängig verfahrbaren Vorwagen mit einem Lasersender. Der Stopfmaschine ist ein Laserempfänger zugeordnet, der sich auf einem vorderen Ende eines maschineneigenen Bezugsystems befindet. [0004] Der Vorwagen wird zur Erfassung der Lage eines Fixpunktes in Nähe zu diesem aufgestellt und eine vom Lasersender gebildete Langsehne in eine Soll-Lage gebracht. Anschließend arbeitet die Stopfmaschine in Richtung zum stillstehenden Vorwagen. Anschließend wird der Vorwagen zum nächsten Fixpunkt verfahren und erneut eine Langsehne gebildet.
[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, mit dem vor allem in Gleisbögen auch bei fehlenden Fixpunktwerten eine Optimierung der Gleislagemessung erzielbar ist.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch erreicht, dass ein durch die beiden Langsehnen zweier aufeinanderfolgender Meßabschnitte eingeschlossener Winkel α gemessen wird.
[0007] Mit einer derartigen Winkelmessung ist es nunmehr möglich, auch in Gleisbögen ohne Fixpunktdaten ein zusammenhängendes Ortsbild der räumlichen Lage des gesamten Gleisbogens zu erhalten. Der besondere Vorteil liegt nun darin, dass für die Korrektur der Ist-Lage des Gleisbogens ein mehrere Meßabschnitte umfassender langwelliger Fehlerausgleich durchführbar ist. Außerdem kann alternativ in Verbindung mit einer nachträglichen Erfassung von Fixpunkten auch eine Absolutlage und Vermar- kung des Gleises erzielt werden. [0008] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnungsbeschreibung.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
[0010] Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Gleismeßwagens mit einem Vormeßwagen zur Aufmessung eines Meßabschnittes, und
[0011] Fig. 2, 3 je eine Darstellung zweier aufeinanderfolgender Meßabschnitte.
[0012] Ein in Fig. 1 dargestellter Gleismeßwagen 1 ist über Schienenfahrwerke 2 auf einem Gleis 3 in einer Arbeitsrichtung 4 verfahrbar. In einer vorderen Fahrkabine 7 befindet sich eine Steuer- und Recheneinheit 8.
[0013] Ein Messsystem 9 zur Erfassung der Gleislage besteht aus einem Laser- Bezugsystem 11. Dieses weist einen auf dem Gleis 3 unabhängig verfahrbaren Vormeßwagen 12 mit einem Lasersender 13 auf. Diesem ist ein Laserempfänger 14 zugeordnet, der sich auf einer vorderen Messachse 18 des Gleismeßwagens 1 befindet. Auf dieser Messachse 18 ist auch ein Inertial-Meßsystem (IMU) 19 angeordnet.
[0014] Ein Meßabschnitt 15 ist einerseits durch einen Punkt A begrenzt, an dem der Gleismeßwagen 1 unter Zuhilfenahme einer durch einen Laserstrahl 16 des Lasersenders 13 gebildeten Langsehne 17 die Abtastung des Gleises 3 beginnt. Der Meßabschnitt 15 ist andererseits beendet (s. Punkt B), sobald der Gleismeßwagen 1 unter laufender Erfassung von Ist-Lage- Daten den örtlich stillstehenden Vormeßwagen 12 erreicht hat. [0015] Fig. 2 zeigt zwei aufeinander folgende Meßabschnitte 15 des Gleises 3, die durch die Punkte A1B bzw. B1C begrenzt sind. Jeder Meßabschnitt 15 beinhaltet eine Langsehne 17 und eine Ist-Lage 20 des Gleises 3. Wenn der Gleismeßwagen 1 am Punkt A die Meßfahrt startet, werden mit Hilfe des Inertial-Messsystems 19 die Raumkoordinaten für den Punkt A registriert und in der Recheneinheit 8 abgespeichert. Nachdem auch die Raumkoordinaten für die Punkte B und C registriert wurden, erfolgt die Berechnung eines Winkels α, der von den beiden aufeinanderfolgenden Langsehnen 17 eingeschlossen wird.
[0016] Mit dieser laufenden Winkelmessung kann durch Integration das Ortsbild bzw. der Lageverlauf des Gleises 3 in Höhe, Richtung und Querneigung mit den entsprechenden Raumkoordinaten berechnet werden. Die damit ermittelte, sich über mehrere Messabschnitte 15 erstreckende räumliche Ist-Lage 20 des Gleises 3 wird anschließend rechnerisch - sowohl bezüglich der Höhen- als auch Seitenlage - durch Überlagerung einer langwelligen Ausgleichskurve 10 geglättet (s. Fig. 3). Dazu könnte in weiterer Folge z.B. über eine Länge von beispielsweise 100m ein gleitender Spline berechnet werden. Dies hätte zur Folge, dass Fehlerwellenlängen bis 100m problemlos eliminierbar sind. Die Ausgleichskurve 10 ergibt die Soll-Lage für eine später durchzuführende Gleislagekorrektur durch eine Stopfmaschine. Die abgespeicherten Daten können beispielsweise durch eine Disc oder durch Funkübertragung an eine Stopfmaschine übergeben werden. Parallel zur Aufmessung der Gleislage kann in vorteilhafter Weise auch eine Aufmessung von Fixpunkten 6 erfolgen, die in die ermittelte Ausgleichskurve 10 integriert werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Vermessung einer Gleislage in aufeinanderfolgenden Meßabschnitten (15), wobei jeweils unter Zuhilfenahme einer durch einen Laserstrahl (16) gebildeten Langsehne (17) als Bezugsgerade eines Messsystems (9) die relative Gleislage registriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die beiden Langsehnen (17) zweier aufeinanderfolgender Meßabschnitte (15) eingeschlossener Winkel α gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α durch ein die Raumkoordinaten der Langsehnen (17) registrierendes Inertial-Meßsystem (19) erfasst wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Meßabschnitte (15) unter Zuhilfenahme der jeweiligen Werte der Winkelmessung zu einem räumlichen Ortsbild zusammengefügt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über mehrere aufeinanderfolgende Meßabschnitte (15) eine langwellige Ausgleichskurve (10) als Gleis-Solllage errechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Meßvorgang seitlich neben dem Gleis (3) positionierte Fixpunkte (6) in ihrer Lage relativ zum Gleis (3) erfasst werden.
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