專利名稱：測(cè)定一段軌道實(shí)際位置誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的方法，其中在一段待測(cè)量的軌道兩個(gè)終點(diǎn)上放置一個(gè)在軌道上可行駛的第一測(cè)量單元和另一個(gè)第二測(cè)量單元，并標(biāo)定其相對(duì)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的方位，而第二測(cè)量單元?jiǎng)t是從一個(gè)起點(diǎn)向第一測(cè)量單元方向步進(jìn)地駛向終點(diǎn)，每次為進(jìn)行測(cè)量過(guò)程而中斷行駛時(shí)，對(duì)軌道實(shí)際位置的測(cè)量數(shù)據(jù)和規(guī)定位置的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，接著算出相應(yīng)的差值，也可在必要時(shí)將其存儲(chǔ)，本發(fā)明還涉及實(shí)施該方法的裝置。
“ETR-鐵路技術(shù)展望”雜志39卷1990年第4期第202和203頁(yè)描述了一些測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與其規(guī)定位置之間誤差的測(cè)量機(jī)械。在一個(gè)設(shè)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的稱為激光發(fā)射車的測(cè)量單元和另一個(gè)連續(xù)駛向該激光發(fā)射車的稱為測(cè)量車的測(cè)量單元之間有一個(gè)激光束被用作基準(zhǔn)弦。此時(shí)測(cè)量相對(duì)于激光基準(zhǔn)弦的矢高，使之?dāng)?shù)字化存在一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)。再通過(guò)測(cè)量與軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的側(cè)向距離，就可以確定與規(guī)定位置的差值，然后算出要作的移軌量和升軌量，這些應(yīng)做為道床搗固機(jī)主計(jì)算機(jī)ALC的輸入數(shù)據(jù)。由于需要產(chǎn)生激光束形式的基準(zhǔn)弦，對(duì)激光束進(jìn)行必要的掃描而言，是用一個(gè)激光接收器來(lái)限制激光發(fā)射車和測(cè)量車之間的距離。
由“鐵路軌道和結(jié)構(gòu)”雜志1990年5月第21頁(yè)已知，一個(gè)軌道的基準(zhǔn)點(diǎn)可以借助于一個(gè)衛(wèi)星接收器來(lái)測(cè)定。這種GPS(全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星接收器處理測(cè)量衛(wèi)星的方位電報(bào)信號(hào)，并且設(shè)于一輛鐵路公路兩用車上，使該車在軌道上駛向各個(gè)要測(cè)量的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)就在于提出一種開(kāi)頭所述的測(cè)定方法以及實(shí)施該方法的一種裝置，用該方法時(shí)為得到經(jīng)濟(jì)的工作方式，可使兩個(gè)測(cè)量單元相距較遠(yuǎn)，同時(shí)測(cè)出的校正值具有較高的精確度。
按本發(fā)明實(shí)施上述任務(wù)的技術(shù)措施是，a)通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的方位電報(bào)信號(hào)，在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)確定兩個(gè)測(cè)量單元的相互方位，b)每當(dāng)?shù)诙y(cè)量單元由于接收測(cè)量衛(wèi)星的另一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)而中斷行駛時(shí)，能確定測(cè)量單元的相對(duì)方位變化。通過(guò)將上述測(cè)量步驟組合起來(lái)，并利用最新的測(cè)量方法，可使測(cè)定所需移軌量的測(cè)量過(guò)程大為簡(jiǎn)化，因?yàn)楝F(xiàn)在可以將兩個(gè)測(cè)量單元相互布置得較遠(yuǎn)，使花費(fèi)在起點(diǎn)或終點(diǎn)上校準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)間可以大大縮短。一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)還在于兩個(gè)測(cè)量單元之間不再需要光學(xué)直視通信，因此例如對(duì)位于路塹內(nèi)彎曲的軌道段，也可以順利地進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)閮蓚€(gè)測(cè)量單元的相互位置測(cè)定實(shí)際上是用同一方位電報(bào)信號(hào)進(jìn)行的，所以測(cè)量單元的相對(duì)標(biāo)高和相對(duì)方向位置具有很高的相對(duì)精確度，而與方位電報(bào)信號(hào)的絕對(duì)精確度完全無(wú)關(guān)。因?yàn)槠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)位于該處的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的絕對(duì)位置是已知的，從而可以將包括兩個(gè)測(cè)量單元的坐標(biāo)系中所測(cè)定的相對(duì)標(biāo)高值和相對(duì)側(cè)向位置值順利地?fù)Q算成精確的絕對(duì)值。因?yàn)楝F(xiàn)在不需要激光束形式的基準(zhǔn)弦，所以測(cè)量過(guò)程可以有利地進(jìn)行，也不受壞氣候的影響。
本發(fā)明方法的一個(gè)進(jìn)一步構(gòu)型是，a)用存入計(jì)算機(jī)的給定軌道位置數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算測(cè)定要測(cè)量的軌道區(qū)段在其垂直和水平兩個(gè)面上規(guī)定位置的曲率分布(Krümmungsverlauf)，然后用計(jì)算方法將其布設(shè)在相對(duì)于規(guī)定位置標(biāo)定的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，b)通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)確定兩個(gè)測(cè)量單元在一個(gè)坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，并在每次檢測(cè)實(shí)際位置的測(cè)量過(guò)程中確定要從起點(diǎn)駛到終點(diǎn)的測(cè)量單元在該坐標(biāo)系中的方位變化，和c)通過(guò)求出計(jì)算測(cè)定的規(guī)定位置和各個(gè)測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)的實(shí)際位置之間的差值，計(jì)算配給這些測(cè)量點(diǎn)的移軌量。上述方法還具有的優(yōu)點(diǎn)是，使測(cè)量點(diǎn)之間的距離可以任意選用，而和按軌道布置圖的矢高分布無(wú)關(guān)。
本發(fā)明還涉及一種測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的裝置，該裝置具有兩個(gè)實(shí)施如下所述方法的測(cè)量單元測(cè)量一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的方法，其中在一段要測(cè)量的軌道的兩個(gè)終點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)在軌道上可行駛的第一測(cè)量單元和另一個(gè)第二測(cè)量單元，并標(biāo)定其相對(duì)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)作為軌道實(shí)際位置的方位，第二測(cè)量單元?jiǎng)t是從一個(gè)起點(diǎn)向第一測(cè)量單元方向步進(jìn)地駛向終點(diǎn)，每次為進(jìn)行測(cè)量過(guò)程而中斷行駛時(shí)，對(duì)軌道實(shí)際位置的測(cè)量數(shù)據(jù)和規(guī)定位置的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，接著算出相應(yīng)的差值，必要時(shí)可將其存儲(chǔ)，通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的方位電報(bào)信號(hào)在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)確定兩個(gè)測(cè)量單元的相互方位，每當(dāng)?shù)诙y(cè)量單元由于接收測(cè)量衛(wèi)星的另一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)而中斷行駛時(shí)(此時(shí)其測(cè)量行駛方向朝向第一測(cè)量單元)，能確定測(cè)量單元的相對(duì)方位變化。依上述方法的測(cè)量單元?jiǎng)t各具有一個(gè)在軌道上可支承在有輪緣車輪上的測(cè)量架以及一個(gè)行駛傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該裝置對(duì)每個(gè)測(cè)量單元設(shè)有一個(gè)為接收測(cè)量衛(wèi)星方位電報(bào)信號(hào)而設(shè)的衛(wèi)星接收器。這種裝置在結(jié)構(gòu)上較易實(shí)施，實(shí)際上可用于全自動(dòng)軌道測(cè)量，因此就可以排除由于使用不當(dāng)或操作草率引起的測(cè)量結(jié)果誤差。通過(guò)上述兩個(gè)測(cè)量單元上分別設(shè)置衛(wèi)星接收器就有可能進(jìn)行具有高測(cè)量精度的相對(duì)測(cè)量，該測(cè)量和絕對(duì)方位確定精度無(wú)關(guān)。由于使用兩個(gè)相互獨(dú)立可行駛的測(cè)量單元本來(lái)是和以前所用的現(xiàn)有技術(shù)相同的，因此該裝置就可以有利的方式?jīng)]有限制地有助于用來(lái)實(shí)施迄今已知的方法，例如假如在一個(gè)隧道內(nèi)或因接觸網(wǎng)有干擾使其和測(cè)量衛(wèi)星不可能取得聯(lián)系時(shí)。
按另一結(jié)構(gòu)，至少對(duì)一個(gè)測(cè)量單元配有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)用于輸入規(guī)定位置數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算測(cè)定軌道曲率的給定分布。
在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，衛(wèi)星接收器是通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在測(cè)量單元的測(cè)量架上。因此可使與該接收器連接的天線調(diào)到相應(yīng)最有利的位置上，以便有盡可能好而且不受干擾的接收。
按照另一個(gè)結(jié)構(gòu)，一個(gè)接收器天線是通過(guò)傳動(dòng)裝置可偏轉(zhuǎn)地裝在衛(wèi)星接收器或測(cè)量架上。因而可以具有的優(yōu)點(diǎn)是，例如一種因橫向傾斜或一種不良的軌道位置而引起的天線相對(duì)于鋼軌的傾斜，可以通過(guò)相應(yīng)的相反方向傾斜來(lái)補(bǔ)償。
在一個(gè)變型方案中，對(duì)測(cè)量單元設(shè)置一個(gè)檢測(cè)垂直于軌道中心線走向的橫向傾斜以及一個(gè)檢測(cè)軌道縱向走向的縱向傾斜的測(cè)斜器。此外，還設(shè)有將天線自動(dòng)偏轉(zhuǎn)到一個(gè)垂直位置上的天線偏轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置，可以通過(guò)兩個(gè)和傾斜誤差有關(guān)的測(cè)斜器來(lái)控制。因此，不準(zhǔn)確的天線位置是可以自動(dòng)計(jì)算的，并且可以借助于天線傳動(dòng)裝置來(lái)補(bǔ)償。
按照一個(gè)進(jìn)一步的構(gòu)型，對(duì)至少一個(gè)測(cè)量單元設(shè)置一個(gè)可繞一個(gè)垂直和水平軸線偏轉(zhuǎn)的、并為檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)測(cè)角器相連接的激光發(fā)射器。在另一種結(jié)構(gòu)中，對(duì)至少一個(gè)測(cè)量單元設(shè)置一個(gè)激光接收器。因此，在設(shè)置測(cè)量單元后就可在待測(cè)量的軌道區(qū)段終點(diǎn)，借助于激光發(fā)射器精確測(cè)定測(cè)量單元到一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的距離。從而使以經(jīng)濟(jì)方式投入一個(gè)專門的測(cè)量隊(duì)去進(jìn)行對(duì)該基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量成為多余。
在一個(gè)有利的結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)測(cè)量單元中的一個(gè)按搗固機(jī)作業(yè)和測(cè)量方向設(shè)置在搗固機(jī)的前面，并且與該搗固機(jī)相連接。本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步構(gòu)型是，為了能斷續(xù)移動(dòng)，測(cè)量單元構(gòu)造得可通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置對(duì)搗固機(jī)縱向移動(dòng)。這就使應(yīng)用本發(fā)明的方法和使用搗固機(jī)相結(jié)合成為可能，此時(shí)由設(shè)在前面測(cè)量單元測(cè)定的移軌量立即經(jīng)無(wú)線電傳輸?shù)綄?duì)軌道位置進(jìn)行相應(yīng)校正的搗固機(jī)上。由于測(cè)量單元相對(duì)于搗固機(jī)的縱向移動(dòng)，使該搗固機(jī)可以完全自由地用于連續(xù)的向前行駛作業(yè)，而直接設(shè)在前面的、進(jìn)行各個(gè)測(cè)量過(guò)程的測(cè)量單元?jiǎng)t可就地停止而進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。
最后，按照本發(fā)明另一個(gè)變型方案，行駛傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和激光發(fā)射器以及一個(gè)與該激光發(fā)射器相連接的電視攝象機(jī)和兩個(gè)其他的用于視頻技術(shù)掃描、分別對(duì)準(zhǔn)一鋼軌、并設(shè)置在至少一個(gè)測(cè)量單元上的電視攝象機(jī)均設(shè)計(jì)成可以遙控的。因此，在作業(yè)方向最前面的測(cè)量單元(例如按前面所述)和一臺(tái)搗固機(jī)聯(lián)合使用，就可用搗固機(jī)前駕駛室控制測(cè)量單元的行駛和對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
下面借助于附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。其中

圖1表示兩個(gè)放置在一段待測(cè)量軌道起點(diǎn)和終點(diǎn)上的測(cè)量單元簡(jiǎn)示側(cè)視圖，上述測(cè)量單元各設(shè)有一個(gè)衛(wèi)星接收器;
圖2表示兩個(gè)測(cè)量單元的俯視圖;
圖3表示利用矢高測(cè)出所需移軌量的軌道實(shí)際走向和規(guī)定走向的示意圖;
圖4表示一個(gè)測(cè)量單元的放大詳圖，該測(cè)量單元對(duì)于一個(gè)衛(wèi)星接收器還附設(shè)有一個(gè)激光發(fā)射器;
圖5表示按圖4所示測(cè)量單元的俯視圖;
圖6表示一臺(tái)搗固機(jī)的部分側(cè)視圖，該搗固機(jī)依其作業(yè)方向前端與一個(gè)具有一個(gè)衛(wèi)星接收器的測(cè)量單元相連接;
圖7-10表示說(shuō)明測(cè)定軌道校正值的計(jì)算過(guò)程的不同曲線圖。
如圖1和2所示，裝備最簡(jiǎn)單的、并且相互間隔距離約為1000米的測(cè)量單元1、2各由一個(gè)測(cè)量架3構(gòu)成，該測(cè)量架借助于一個(gè)傳動(dòng)裝置4和帶有輪緣車輪5可以在一條軌道6上行駛。為了將各個(gè)位于測(cè)量架3的兩側(cè)上帶有輪緣車輪5壓緊在線路6的左或右鋼軌上，設(shè)有一個(gè)已為公知的壓緊裝置7。對(duì)每個(gè)測(cè)量單元1、2設(shè)有一個(gè)帶有天線9的衛(wèi)星接收器8。測(cè)量單元1具有一個(gè)無(wú)線電裝置，該裝置將由測(cè)量衛(wèi)星接收來(lái)的位置數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)位于另一測(cè)量單元上的計(jì)算機(jī)10。該計(jì)算機(jī)是為輸入給定軌道數(shù)據(jù)以及為用上述給定數(shù)據(jù)計(jì)算測(cè)定軌道6的曲率分布而設(shè)的。
為了測(cè)定一段軌道的實(shí)際位置與其規(guī)定位置之間的誤差，將兩個(gè)測(cè)量單元1、2架設(shè)在一段要測(cè)量的軌道兩個(gè)端點(diǎn)上。上述也稱為起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置是在一個(gè)軌道布置圖上準(zhǔn)確標(biāo)定的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11。將相應(yīng)的測(cè)量單元1、2壓緊在線路6的任一條鋼軌上以后，測(cè)定一個(gè)在測(cè)量單元1、2上的零點(diǎn)相對(duì)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11的高度位置和側(cè)向位置。因此，待測(cè)量軌道區(qū)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)實(shí)際位置，在各自位置上相對(duì)于按軌道布置圖的規(guī)定位置是完全確定的。借助于一個(gè)由兩個(gè)衛(wèi)星接收器8接收的方位電報(bào)信號(hào)構(gòu)成一個(gè)地面坐標(biāo)系，通過(guò)該坐標(biāo)系就可準(zhǔn)確地確定兩個(gè)衛(wèi)星接收器8相互間的相對(duì)位置。因?yàn)樾l(wèi)星接收器在起點(diǎn)和終點(diǎn)的絕對(duì)位置也是已知的，所以該地面坐標(biāo)系中的每個(gè)位置也就完全可以確定。
在處于起點(diǎn)的終點(diǎn)之間的軌道區(qū)段其軌道幾何圖形的給定數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)10以后計(jì)算其相對(duì)于規(guī)定位置的曲率分布，并且如以后還要詳述的那樣，用計(jì)算方法布設(shè)在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間。在下一步使位于起點(diǎn)的測(cè)量單元2相對(duì)于原地不動(dòng)、位于終點(diǎn)的測(cè)量單元1行駛到下一測(cè)量點(diǎn)。在該測(cè)量點(diǎn)上借助于另一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)來(lái)測(cè)定測(cè)量單元2在所述地面坐標(biāo)系內(nèi)相對(duì)于第二測(cè)量單元1的方位變化。緊接著通過(guò)將該確定軌道實(shí)際位置的方位和用于該測(cè)量點(diǎn)、由給定數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)算出、并換算成地面坐標(biāo)系中規(guī)定位置的方位相減來(lái)計(jì)算移軌和軌高校正值，并且結(jié)合測(cè)量點(diǎn)和起點(diǎn)之間的距離值存儲(chǔ)。
但按照另一個(gè)可行實(shí)施方案也可以經(jīng)無(wú)線電直接將這些數(shù)據(jù)傳遞到一臺(tái)在后面相距較遠(yuǎn)進(jìn)行作業(yè)的搗固機(jī)上。那些測(cè)定的移軌及軌高校正值在該搗固機(jī)上借助于一個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。搗固機(jī)的起撥軌機(jī)組一俟到達(dá)相當(dāng)于上述存儲(chǔ)校正值的、由計(jì)程裝置測(cè)定的測(cè)量點(diǎn)上，即自動(dòng)地控制起撥軌傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使該軌道提升到所要求的規(guī)定位置上。
在結(jié)束整個(gè)軌道區(qū)段的測(cè)量后，最好是遙控測(cè)量單元1駛到下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，那時(shí)在相對(duì)于絕對(duì)位置已知的起點(diǎn)和終點(diǎn)上重復(fù)進(jìn)行上述方位確定，并求出軌道實(shí)際位置和規(guī)定位置之間的差值。各個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的距離以相當(dāng)于軌道布置圖中規(guī)定的矢高距離為宜。但也可以選成任意的距離。
不用由給定數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算軌道走向時(shí)，也有可能借助于已知的、而且換算到地面坐標(biāo)系中軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的位置構(gòu)成一個(gè)虛設(shè)的輔助弦以根據(jù)該弦來(lái)計(jì)算矢高。緊接著通過(guò)將給定矢高和實(shí)際矢高相比較計(jì)算移軌和軌高校正值。
圖7表示一個(gè)軌道彎道的曲率圖，基中R是指曲率半徑，而U則指軌道中心線。
在圖8中示有由曲率圖的積分形成的角度圖，其中β表示坡度。
圖9表示如何將給定曲線或軌道中心線通過(guò)坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)為笛卡爾坐標(biāo)系。用標(biāo)號(hào)36表示一些軌道實(shí)際位置的單個(gè)測(cè)量點(diǎn)。虛線表示軌道的規(guī)定位置。
在圖10中示有軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11處移軌量的重疊情況。用括號(hào)37表示總移軌量。
下面對(duì)計(jì)算移軌及軌高校正值作補(bǔ)加說(shuō)明。規(guī)定的幾何圖形走向在鐵路常用的曲線一覽表上用曲率分布表示。整個(gè)彎道的曲率為常數(shù)值1/R(R為半徑)。通過(guò)對(duì)曲率圖的積分得到一個(gè)所謂的角度圖(參閱圖8)。若要得到以笛卡爾坐標(biāo)表示的坐標(biāo)圖，則應(yīng)進(jìn)行所謂的測(cè)設(shè)(由于軌道坐標(biāo)u是彎曲的)，逐步地在笛卡爾坐標(biāo)(x，y)中組成坐標(biāo)圖。這一點(diǎn)用計(jì)算機(jī)可以很簡(jiǎn)單地通過(guò)數(shù)字方式在u是連續(xù)的情況下進(jìn)行。用這種方法得出的坐標(biāo)圖就可以通過(guò)坐標(biāo)變換(見(jiàn)圖9)使起點(diǎn)和終點(diǎn)變換成位于新坐標(biāo)系的x軸上。對(duì)通過(guò)衛(wèi)星接收器測(cè)定的實(shí)際位置也做上述處理。圖9和10說(shuō)明由測(cè)定的實(shí)際值和計(jì)算的規(guī)定值可以很簡(jiǎn)單地求出移軌和軌高校正值。圖10表示對(duì)上述移軌量還要加上在同一基準(zhǔn)點(diǎn)11上需要的移軌量。在軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11處的移軌量(△VMj)通過(guò)對(duì)軌道實(shí)際距離和標(biāo)定的規(guī)定距離相比較進(jìn)行測(cè)量并求出。這一點(diǎn)可以借助于測(cè)桿由人工進(jìn)行，或如上所述用一種基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量?jī)x來(lái)進(jìn)行。
圖3的示意概圖表示在一段處于兩個(gè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11之間需要測(cè)量的軌道中其軌道的實(shí)際位置為12，而規(guī)定位置則為13。按照開(kāi)頭所述的現(xiàn)有技術(shù)在絕對(duì)位置上，即借助于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11確定的、需要測(cè)量軌道區(qū)段的起點(diǎn)A和終點(diǎn)B之間，設(shè)一個(gè)激光基準(zhǔn)弦C。在各個(gè)測(cè)量點(diǎn)E上測(cè)定軌道實(shí)際位置對(duì)激光基準(zhǔn)弦C的誤差。由于該激光基準(zhǔn)弦C對(duì)軌道布置圖上的弦F其位置是已知的，因而可以根據(jù)弦F與軌道實(shí)際位置之間所確定的差值來(lái)計(jì)算需要的軌道校正值。本發(fā)明的方法與上述公知方法的區(qū)別在于如前所述不必設(shè)激光基準(zhǔn)弦作為輔助手段，因?yàn)楦鱾€(gè)測(cè)量點(diǎn)上的方位變化可以通過(guò)衛(wèi)星接收器來(lái)確定。
圖4和5中示有測(cè)量單元2的另一實(shí)施例，其中與圖1和2相同的部件標(biāo)以同一個(gè)標(biāo)號(hào)。衛(wèi)星接收器8設(shè)在測(cè)量架3上可以通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置14轉(zhuǎn)動(dòng)，并與天線9相連接，天線又固定在接收器8上可以通過(guò)傳動(dòng)裝置15偏轉(zhuǎn)。測(cè)量架3上設(shè)有兩個(gè)測(cè)斜器16、17，上述測(cè)斜器分別是為檢測(cè)垂直于軌道中心線或軌道縱向走向的傾斜度而設(shè)的。根據(jù)兩個(gè)測(cè)斜器16、17測(cè)定的傾斜誤差控制傳動(dòng)裝置15，以便將天線9自動(dòng)地偏轉(zhuǎn)到垂直位置上。除衛(wèi)星接收器8外在測(cè)量架3上還附設(shè)有一個(gè)激光發(fā)射器18。該激光發(fā)射器18設(shè)成可相互無(wú)關(guān)地分別繞一個(gè)垂直軸線19和一個(gè)水平軸線20偏轉(zhuǎn)，同時(shí)與兩個(gè)測(cè)角器21、22相連接，以檢測(cè)相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角α或β。為使激光發(fā)射器18繞上述軸線19、20偏轉(zhuǎn)，設(shè)有可遙控的傳動(dòng)裝置23、24。一個(gè)與該激光發(fā)射器18相連接的瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡25在其目鏡范圍內(nèi)與一臺(tái)電視攝象機(jī)26相連接。另有兩臺(tái)電視攝象機(jī)27與測(cè)量架3相連接，以便用視頻技術(shù)對(duì)一個(gè)位于軌底的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)28進(jìn)行掃描。
為測(cè)量一段軌道，將兩個(gè)測(cè)量單元1、2駛向起點(diǎn)，其中只有按作業(yè)方向在前面的測(cè)量單元裝有一個(gè)激光發(fā)射器18。此時(shí)，前面的測(cè)量單元1一直駛到由相應(yīng)的電視攝象機(jī)27認(rèn)定測(cè)量架3上的標(biāo)志與一個(gè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)位置相一致為止。啟動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的傳動(dòng)裝置，使相應(yīng)的壓緊裝置7壓靠在鋼軌外側(cè)，以消除輪緣和鋼軌之間的游隙。下一步通過(guò)電視攝象機(jī)26和瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡25瞄準(zhǔn)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11，然后在考慮到通過(guò)上述兩個(gè)測(cè)角儀21、22檢測(cè)到激光發(fā)射器18與規(guī)定位置的誤差情況下，測(cè)量對(duì)上述軌道基準(zhǔn)點(diǎn)11的實(shí)際位置，并輸入計(jì)算機(jī)10。最后，將前面測(cè)量單元1駛向待測(cè)量軌道區(qū)段的終點(diǎn)，同樣以上述方式測(cè)定對(duì)相應(yīng)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)際位置。在此期間，后面的第二測(cè)量單元2駛向在其實(shí)際位置事先設(shè)定的起點(diǎn)，并通過(guò)壓緊裝置7將其靠緊在相應(yīng)的基準(zhǔn)鋼軌上。由兩個(gè)測(cè)量衛(wèi)星接收器8接收測(cè)量衛(wèi)星發(fā)來(lái)的位置電報(bào)信號(hào)以開(kāi)始對(duì)圖1和2所述及的測(cè)量過(guò)程。
為使全球定位系統(tǒng)的天線9具有盡量好而無(wú)干擾的接收性能，必須借助于傳動(dòng)裝置14使該天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。在測(cè)定測(cè)量點(diǎn)相應(yīng)坐標(biāo)的同時(shí)，也可以測(cè)定所需的天線9調(diào)整值。因此可使天線9自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。除需將全球定位系統(tǒng)的坐標(biāo)系換算成鐵路常用的坐標(biāo)系(要是進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量)以外，還必須補(bǔ)償因天線相對(duì)于鋼軌傾斜可能出現(xiàn)的積累誤差。當(dāng)測(cè)量單元1、2分別位于超高和縱向坡度上，就會(huì)出現(xiàn)上述積累誤差。這兩個(gè)數(shù)值由兩個(gè)測(cè)斜器16、17檢測(cè)，例如用精密電子擺或傾角儀檢測(cè)，并以此算出天線9的位置誤差。借助于傳動(dòng)裝置15可以補(bǔ)償相應(yīng)的位置誤差。另一可能方案是重新調(diào)整垂直于接觸面的接收中心線?；谏鲜鲈?，在任何情況下應(yīng)將天線9盡量靠近鋼軌頂面設(shè)置。
由于受到目前所需全球定位系統(tǒng)的限制(例如與測(cè)量衛(wèi)星的光學(xué)直視通信，因接觸網(wǎng)形成的干擾等)，最好是按現(xiàn)有技術(shù)使測(cè)量單元能輔助形成一個(gè)激光基準(zhǔn)弦。為此在一個(gè)測(cè)量單元上可以使用前面所述的激光發(fā)射器18，而在另一測(cè)量單元上裝設(shè)激光接收器。
如圖6所示，圖4和5所述的測(cè)量單元1在作業(yè)方向前端與搗固機(jī)29相連接。該測(cè)量單元1通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置30可以縱向移動(dòng)地與搗固機(jī)29相連接，代替使測(cè)量單元1縱向移動(dòng)的傳動(dòng)裝置4。該搗固機(jī)以公知的方式設(shè)有調(diào)平與整直參照系統(tǒng)31，搗固機(jī)構(gòu)32，直接位于搗固機(jī)構(gòu)前方的測(cè)量軸33及起撥軌機(jī)組。
類似于對(duì)圖1和2或圖4和5所述的情況，使與搗固機(jī)29連接在一起的測(cè)量單元1走在前面，以測(cè)定所需的軌道校正值，此時(shí)第二測(cè)量單元2則被固定地放置在要測(cè)量軌道段的終點(diǎn)，按作業(yè)方向大約位于搗固機(jī)前面1000米處。第一測(cè)量單元1借助于傳動(dòng)裝置30移到最前面用點(diǎn)劃線所示的終端位置，并且通過(guò)壓緊裝置7壓緊，將其暫時(shí)固定地設(shè)置在相應(yīng)的基準(zhǔn)鋼軌上，而通過(guò)搗固機(jī)29進(jìn)行的搗固作業(yè)則不受影響，此時(shí)傳動(dòng)裝置30處于浮動(dòng)位置。在測(cè)量單元1的位置原地不變的情況下，按上述方法通過(guò)方位電報(bào)信號(hào)來(lái)確定相對(duì)的實(shí)際位置。方位確定好后，又借助于傳動(dòng)裝置30向下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)推移。根據(jù)算出實(shí)際位置與規(guī)定位置的誤差，使搗固機(jī)29的調(diào)平和整直參照系統(tǒng)31的弦34可以直接設(shè)在軌道的規(guī)定位置上。兩個(gè)測(cè)量單元的衛(wèi)星接收器中的數(shù)據(jù)可用無(wú)線電傳輸?shù)綋v固機(jī)29的計(jì)算機(jī)中。
上述圖6所述方案的另一變型是設(shè)置一定數(shù)量固定的、絕對(duì)準(zhǔn)確地校準(zhǔn)的衛(wèi)星接收器來(lái)替代以前常用的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于這些固定的衛(wèi)星接收器來(lái)說(shuō)，實(shí)際上可以將借助于與搗固機(jī)連接的測(cè)量單元1上的衛(wèi)星接收器測(cè)定的相對(duì)位置換算成絕對(duì)坐標(biāo)。此時(shí)采用逐點(diǎn)測(cè)量。由于這些點(diǎn)的規(guī)定位置也是用絕對(duì)坐標(biāo)表示的，因而可以直接給出移軌和軌高的校正值。
用標(biāo)號(hào)35表示一個(gè)直接固定在測(cè)量軸33上的衛(wèi)星接收器。該衛(wèi)星接收器在搗固機(jī)29進(jìn)行作業(yè)時(shí)不斷地確定位于測(cè)量軸33范圍內(nèi)軌道段其方向和高度的絕對(duì)位置。這樣就可以直接通過(guò)測(cè)出的絕對(duì)規(guī)定位置與實(shí)際位置之間的誤差來(lái)控制直接設(shè)在搗固設(shè)備32前面的起撥軌機(jī)組。
如果出于速度原因不能連續(xù)地測(cè)定絕對(duì)的實(shí)際位置，則可在作業(yè)過(guò)程開(kāi)始前確定該位置，然后算出移軌和升軌的校正值，并加以儲(chǔ)存。接著將其轉(zhuǎn)到軌道中。基于絕對(duì)測(cè)量和實(shí)際位置可能出現(xiàn)大的誤差(例如長(zhǎng)距離的高度誤差)，因此必須檢查起撥軌值在實(shí)際上的可行性。至于超出預(yù)定極限值時(shí)，其處理方法則可以事先規(guī)定。
權(quán)利要求
1.測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的方法，其中在一段要測(cè)量的軌道的兩個(gè)終點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)在軌道上可行駛的第一測(cè)量單元和另一個(gè)第二測(cè)量單元，并標(biāo)定其相對(duì)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)作為軌道實(shí)際位置的方位，第二測(cè)量單元?jiǎng)t是從一個(gè)起點(diǎn)向第一測(cè)量單元方向步進(jìn)地駛向終點(diǎn)，每次為進(jìn)行測(cè)量過(guò)程而中斷行駛時(shí)，對(duì)軌道實(shí)際位置的測(cè)量數(shù)據(jù)和規(guī)定位置的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，接著算出相應(yīng)的差值，必要時(shí)可將其存儲(chǔ)，其特征在于a)通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的方位電報(bào)信號(hào)在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)確定兩個(gè)測(cè)量單元的相互方位，和b)每當(dāng)?shù)诙y(cè)量單元由于接收測(cè)量衛(wèi)星的另一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)中斷行駛時(shí)(此時(shí)其測(cè)量行駛方向朝向第一測(cè)量單元方向)，能確定測(cè)量單元的相對(duì)方位變化。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于a)用存入計(jì)算機(jī)的給定軌道位置數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算測(cè)定待測(cè)量的軌道段在其垂直和水平兩個(gè)面上規(guī)定位置的曲率分布，然后用計(jì)算方法將其布設(shè)在相對(duì)于規(guī)定位置標(biāo)定的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，b)通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的一個(gè)方位電報(bào)信號(hào)確定兩個(gè)測(cè)量單元在一個(gè)坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，并在每次檢測(cè)實(shí)際位置的測(cè)量過(guò)程中確定要從起點(diǎn)駛到終點(diǎn)的測(cè)量單元在該坐標(biāo)系中的方位變化，和c)通過(guò)求出計(jì)算測(cè)定的規(guī)定位置和各個(gè)測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)的實(shí)際位置之間的差值，計(jì)算配給這些測(cè)量點(diǎn)的移軌值。
3.測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的裝置，該裝置具有兩個(gè)實(shí)施按權(quán)利要求1方法的測(cè)量單元，而測(cè)量單元?jiǎng)t各具有一個(gè)在軌道上可支承在有輪緣車輪上的測(cè)量架以及一個(gè)行駛傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，對(duì)每個(gè)測(cè)量單元(1、2)設(shè)有一個(gè)為接受測(cè)量衛(wèi)星方位電報(bào)信號(hào)而設(shè)的衛(wèi)星接收器(8)。
4.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于至少對(duì)一個(gè)測(cè)量單元(2)配有一臺(tái)計(jì)算機(jī)(10)，該計(jì)算機(jī)用于輸入規(guī)定位置數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算測(cè)定軌道曲率的給定分布。
5.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于衛(wèi)星接收器(8)是通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置(14)可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在測(cè)量單元(1、2)的測(cè)量架(3)上。
6.按權(quán)利要求3的裝置，其特征在于接收器(8)的天線(9)是通過(guò)傳動(dòng)裝置(15)可偏轉(zhuǎn)地裝在衛(wèi)星接收器(8)或測(cè)量架(3)上。
7.按權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于對(duì)測(cè)量單元(1、2)設(shè)置一個(gè)檢測(cè)垂直于軌道中心線走向的橫向傾斜以及一個(gè)檢測(cè)軌道縱向走向的縱向傾斜的測(cè)斜器(16、17)。
8.按權(quán)利要求7的裝置，其特征在于將天線(9)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)到垂直位置上的天線偏轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置(15)，可以通過(guò)兩個(gè)測(cè)斜器(16、17)根據(jù)傾斜偏差量來(lái)控制。
9.按權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于對(duì)至少一個(gè)測(cè)量單元(1、2)設(shè)置一個(gè)可繞一個(gè)垂直和水平軸線(19、20)偏轉(zhuǎn)的、并為檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角(α、β)與兩個(gè)測(cè)角器(21、22)相連接的激光發(fā)射器(18)。
10.按權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于對(duì)至少一個(gè)測(cè)量單元(1、2)設(shè)置一個(gè)激光接收器。
11.按權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于兩個(gè)測(cè)量單元(1、2)中的一個(gè)按搗固機(jī)作業(yè)和測(cè)量方向設(shè)在搗固機(jī)(29)的前面，并且與該搗固機(jī)相連接。
12.按權(quán)利要求11的裝置，其特征在于為了能斷續(xù)地移動(dòng)，測(cè)量單元(1)構(gòu)造得可通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)裝置(30)對(duì)搗固機(jī)縱向移動(dòng)。
13.按權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于行駛傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)和激光發(fā)射器(18)以及一個(gè)與該激光發(fā)射器相連接的電視攝象機(jī)(26)和兩個(gè)其他的用于視頻技術(shù)掃描、分別對(duì)準(zhǔn)一鋼軌、并設(shè)置在至少一個(gè)測(cè)量單元(1、2)上的電視攝象機(jī)(27)均設(shè)計(jì)成可以遙控的。
全文摘要
一種測(cè)定一段軌道實(shí)際位置與規(guī)定位置之間誤差的方法，在一段待測(cè)軌道兩個(gè)終點(diǎn)設(shè)置一可行駛的第一測(cè)量單元和另一第二測(cè)量單元，并標(biāo)定其相對(duì)于軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的方位。第二測(cè)量單元從一起點(diǎn)向第一測(cè)量單元方向步進(jìn)地駛向終點(diǎn)，每次為進(jìn)行測(cè)量而中斷行駛時(shí)，對(duì)軌道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和規(guī)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，算出相應(yīng)差值，必要時(shí)存儲(chǔ)。同時(shí)通過(guò)接收測(cè)量衛(wèi)星的方位電報(bào)信號(hào)確定兩個(gè)測(cè)量單元在一個(gè)坐標(biāo)系中的相對(duì)方位。在第二測(cè)量單元每次中斷行駛時(shí)能確定測(cè)量單元的相對(duì)方位變化。
文檔編號(hào)G01S19/51GK1068660SQ92105619
公開(kāi)日1993年2月3日 申請(qǐng)日期1992年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月12日
發(fā)明者J·福勒, B·利希特貝格 申請(qǐng)人:弗蘭茨普拉沙路軌機(jī)械制造工業(yè)股份有限公司