基于iGPS 的鐵路軌道檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于iGPS 的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，包括基站單元、接收器單元、軌道檢測架和計算機(jī)處理單元，基站單元，勻速旋轉(zhuǎn)中向軌道測量空間發(fā)射兩束扇面激光；接收器單元，安裝于軌道檢測架上，用于接收基站單元的激光信號，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，無線傳送給計算機(jī)處理單元；軌道檢測架，滑動安裝于軌道上勻速移動；計算機(jī)處理單元，用于接收接收器單元數(shù)據(jù)，利用角度交會測量辦法計算接收器位置的三維空間坐標(biāo)。實(shí)現(xiàn)測量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。
【專利說明】
基于iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及鐵路無砟軌道檢測領(lǐng)域，具體涉及基于iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，我國迅速發(fā)展的高鐵、地鐵、輕軌等軌道交通，對列車安全行駛、乘客旅途舒適性的要求越來越高。由于這些軌道交通的結(jié)構(gòu)采用無砟軌道板混凝土整體道床，軌道工程一次定位，幾乎不能再調(diào)整，故高精度滿足鋪軌要求的軌道檢測工作，確定軌道的設(shè)計位置和線路參數(shù)，是保證軌道高精度施工的重要環(huán)節(jié)。另外，高速重載列車不斷增加，做好線路的測量和維修養(yǎng)護(hù)提高線路質(zhì)量已經(jīng)成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。
[0003]鐵路和地鐵部門在軌道的初期建設(shè)及日常維護(hù)時，需要精確測量無砟軌道板和軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計指標(biāo)之間的誤差是否在允許的范圍內(nèi)。現(xiàn)階段使用的測量設(shè)備以人工推動檢測小車結(jié)合全站儀較多，測量效率低，難以實(shí)現(xiàn)自動化?；诠怆姃呙枋浇嵌冉粫y量原理的iGPS測量技術(shù)，是大尺寸精密測量的一種新方法，由于其測量原理的獨(dú)特性，使其具有其他測量手段無法比擬的優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的iGPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]基于iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，包括基站單元、接收器單元、軌道檢測架和計算機(jī)處理單元，
[0007]基站單元，勻速旋轉(zhuǎn)中向軌道測量空間發(fā)射兩束扇面激光；
[0008]接收器單元，安裝于軌道檢測架上，用于接收基站單元的激光信號，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，無線傳送給計算機(jī)處理單元；
[0009]軌道檢測架，滑動安裝于軌道上勻速移動；
[0010]計算機(jī)處理單元，用于接收接收器單元數(shù)據(jù)，利用角度交會測量辦法計算接收器位置的三維空間坐標(biāo)。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述基站單元設(shè)于軌道兩側(cè)的CPin連接孔上，或者軌道檢測架前后方的軌道上分別設(shè)有滑動架，基站單元設(shè)于滑動架上。
[0012]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述基站單元包括上部旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)連接于下部固定部件上，旋轉(zhuǎn)部件的罩殼內(nèi)設(shè)激光器，罩殼上開設(shè)兩個出光孔，出光孔內(nèi)各安裝一柱面鏡，形成兩束扇面激光；固定部件罩殼內(nèi)設(shè)帶編碼器的電機(jī)、電池，電機(jī)驅(qū)動連接旋轉(zhuǎn)部位，電池連接電機(jī)與激光器。
[0013]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述激光器發(fā)光頭處設(shè)置一全反射鏡，使光束反轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸垂直，再接入一個有半透半反膜的分光棱鏡，將光束分成兩束激光。
[0014]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述電池與激光器采用感應(yīng)耦合電能傳輸裝置連接，感應(yīng)耦合電能傳輸裝置分兩部分，一部分固定于固定部件上端，與電池連接，另一部分固定于旋轉(zhuǎn)部件下端，與激光器連接。
[0015]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述電機(jī)采用鎖相環(huán)電機(jī)。
[0016]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述接收器為平面接收器。
[0017]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述平面接收器包括在接收電路板上設(shè)有敏感元件，敏感元件上方設(shè)有透鏡，透鏡上方設(shè)有帶中心孔的掩膜，掩膜上方設(shè)有濾光片。
[0018]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述軌道檢測架呈T型或工字型，兩端分別安裝滾輪滑動連接于平行的兩根軌道上。
[0019]本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，軌道檢測架兩側(cè)下方距軌道頂下16mm處設(shè)有激光位移傳感器。
[0020]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
[0021]本實(shí)用新型采用iGPS技術(shù)建立一個上百米范圍的空間坐標(biāo)系，接收器安裝軌道檢測架上，軌道檢測架在軌道上自動勻速運(yùn)行，基于角度交會位置測量原理，實(shí)時測量軌道檢測架的空間姿態(tài)變化，解算軌道高低、軌向等幾何參數(shù)的測量。實(shí)現(xiàn)測量的高精度、高可靠性、高效率、智能化。
[0022](I)測量范圍大
[0023]基站會發(fā)出帶有固定信息量的激光，激光的工作范圍就是基站的工作范圍，一般激光的工作距離可以達(dá)到上百米。
[0024](2)測量精度高
[0025]iGPS利用的是空間前方交會測量原理，其測量是通過測角間接得到，而角度又是由轉(zhuǎn)速乘以時間得到。由于時間的測量現(xiàn)在可以達(dá)到很高的精度，只要用控制算法保證轉(zhuǎn)速的均勻，其角度的測量精度可以得到保證。
[0026]系統(tǒng)的測量速度非常快，通常每秒可以實(shí)現(xiàn)上百次測量，利用誤差的平均效應(yīng)能夠提高系統(tǒng)的測量精度。
[0027](3)多目標(biāo)同時測量
[0028]多目標(biāo)的同時測量對于一個測量系統(tǒng)來說，可以帶來很多優(yōu)勢，比如，成本低。使用其他測量系統(tǒng)對幾個目標(biāo)同時測量，需要幾套測量儀器，成本很高。另外，多個目標(biāo)的同時測量，數(shù)據(jù)同時實(shí)時處理，有很高的測量效率。
【附圖說明】
[0029]圖1為實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[°03°]圖2為基站單元結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0031]圖3為基站單元光路示意圖。
[0032]圖4為接收器單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖5為接收器單元安裝于軌道檢測架上截面示意圖。
[0034]圖6為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型包括基站單元1、接收器單元2、軌道檢測架3和計算機(jī)處理單元4，
[0036]基站單元I，設(shè)于軌道兩側(cè)的CPm連接孔上，勻速旋轉(zhuǎn)中向軌道測量空間發(fā)射兩束扇面激光；
[0037]接收器單元2，安裝于軌道檢測架3上，用于接收基站單元I的激光信號，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，無線傳送給計算機(jī)處理單元4;
[0038]軌道檢測架3，呈T型，兩端分別安裝滾輪滑動連接于平行的兩根軌道5上勻速移動；
[0039]計算機(jī)處理單元4，用于接收接收器單元2數(shù)據(jù)，利用角度交會測量辦法計算接收器位置的三維空間坐標(biāo)。
[0040]所述基站單元I包括上部旋轉(zhuǎn)部件10旋轉(zhuǎn)連接于下部固定部件11上，旋轉(zhuǎn)部件10的罩殼內(nèi)設(shè)激光器12，激光器12發(fā)光頭處設(shè)置一全反射鏡18，使光束反轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸垂直，再接入一個有半透半反膜的分光棱鏡19，將光束分成兩束激光，罩殼上開設(shè)兩個出光孔，出光孔內(nèi)各安裝一柱面鏡14，形成兩束扇面激光；固定部件11罩殼內(nèi)設(shè)帶編碼器15的電機(jī)16、電池17，電機(jī)16驅(qū)動連接旋轉(zhuǎn)部位1，電池17連接電機(jī)16與激光器12。
[0041]所述電池17與激光器12采用感應(yīng)耦合電能傳輸裝置13連接，感應(yīng)耦合電能傳輸裝置13分兩部分，一部分固定于固定部件上端，與電池連接，另一部分固定于旋轉(zhuǎn)部件下端，與激光器連接。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)耦合變壓器適用于旋轉(zhuǎn)的無接觸供電，消除了供電電纜對運(yùn)動方向的制約。
[0042]所述電機(jī)16采用鎖相環(huán)電機(jī)。鎖相環(huán)伺服系統(tǒng)控制的電機(jī)速度不受溫度的變化和電機(jī)的磨損的影響。鎖相環(huán)電機(jī)速度調(diào)節(jié)的硬件實(shí)現(xiàn)可以考慮PLL專用芯片，外圍電路簡單，控制精度高，特別適合需要高精度的場合。
[0043]所述接收器2為平面接收器。
[0044]所述平面接收器包括在接收電路板21上設(shè)有敏感元件22，敏感元件上方設(shè)有透鏡23，透鏡上方設(shè)有帶中心孔的掩膜24，掩膜上方設(shè)有濾光片25。
[0045]軌道檢測架3兩側(cè)下方距軌道頂下16mm處設(shè)有激光位移傳感器26。可直接測量軌距，精度可達(dá)微米級。
[0046]本發(fā)明基站單元發(fā)出兩束紅外光信號，眾多個接收器獨(dú)立地捕捉、計算出它們的當(dāng)前位置，光信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳送到計算機(jī)處理單元，利用角度交會位置測量原理，實(shí)時測量軌道檢測架的空間姿態(tài)變化，解算軌道高低、軌向等幾何參數(shù)的測量。
[0047]實(shí)施例2
[0048]軌道檢測架3前后方的軌道5上分別設(shè)有滑動架6，基站單元I設(shè)于滑動架6上。軌道檢測架3呈工字型，其余如實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括基站單元(I)、接收器單元(2)、軌道檢測架(3)和計算機(jī)處理單元(4)， 基站單元(I)，勻速旋轉(zhuǎn)中向軌道測量空間發(fā)射兩束扇面激光； 接收器單元(2)，安裝于軌道檢測架(3)上，用于接收基站單元(I)的激光信號，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，無線傳送給計算機(jī)處理單元(4); 軌道檢測架(3)，滑動安裝于軌道(5)上勻速移動； 計算機(jī)處理單元(4)，用于接收接收器單元(2)數(shù)據(jù)，利用角度交會測量辦法計算接收器位置的三維空間坐標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述基站單元(I)設(shè)于軌道兩側(cè)的CPm連接孔上，或者軌道檢測架前后方的軌道上分別設(shè)有滑動架(6)，基站單元(I)設(shè)于滑動架(6)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述基站單元(I)包括上部旋轉(zhuǎn)部件(1 )旋轉(zhuǎn)連接于下部固定部件(11)上，旋轉(zhuǎn)部件(1 )的罩殼內(nèi)設(shè)激光器(12)，罩殼上開設(shè)兩個出光孔，出光孔內(nèi)各安裝一柱面鏡，(14)形成兩束扇面激光；固定部件(11)罩殼內(nèi)設(shè)帶編碼器(15)的電機(jī)(16)、電池(17)，電機(jī)(16)驅(qū)動連接旋轉(zhuǎn)部位(10)，電池(17)連接電機(jī)(16)與激光器(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器(12)發(fā)光頭處設(shè)置一全反射鏡(18)，使光束反轉(zhuǎn)與旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸垂直，再接入一個有半透半反膜的分光棱鏡(19)，將光束分成兩束激光。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電池(17)與激光器(12)采用感應(yīng)耦合電能傳輸裝置(13)連接，感應(yīng)耦合電能傳輸裝置(13)分兩部分，一部分固定于固定部件上端，與電池連接，另一部分固定于旋轉(zhuǎn)部件下端，與激光器連接。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)(16)采用鎖相環(huán)電機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述接收器(2)為平面接收器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述平面接收器包括在接收電路板(21)上設(shè)有敏感元件(22)，敏感元件上方設(shè)有透鏡(23)，透鏡上方設(shè)有帶中心孔的掩膜(24)，掩膜上方設(shè)有濾光片(25)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述軌道檢測架(3)呈T型或工字型，兩端分別安裝滾輪滑動連接于平行的兩根軌道(5)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的iGPS的鐵路軌道檢測系統(tǒng)，其特征在于:軌道檢測架(3)兩側(cè)下方距軌道頂下16mm處設(shè)有激光位移傳感器(26)。
【文檔編號】E01B35/00GK205443825SQ201620051518
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】葉暢, 元馮孝, 汪木蘭, 殷紅梅, 季進(jìn)軍
【申請人】淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院