一种自动控制轨道测量小车及轨道测量方法与流程

本发明涉及铁路有砟轨道工程施工技术领域，具体为一种自动控制轨道测量小车及轨道测量方法。

背景技术：

在轨道工程施工中发现，以往轨道粗调通常采用传统方法即全站仪加棱镜手动记录使用计算器输出测量成果，此方法不但效率低下，操作人员较多，且人为控制因素较多，数据处理过程中容易出错，测量成果往往偏差较大；目前国内外有双线行走式无砟轨道精调小车，但均由人力推行纵向控制差异性较大，并且价格均非常昂贵。

而铁路工程轨道测量又具有精度要求高，采集数据量大，工期紧，大机养道遍数多，大机成本高，轨道调整量较大且有砟轨道必须定距测量等特点，而采用现有的设备及现有的测量方法，不仅工作效率低，施工工期难保证，而且人员投入多，施工成本高。

技术实现要素：

针对上述问题本发明的目的在于提供一种沿单轨行进，可自动控制行走距离的自动控制轨道测量小车及轨道测量方法，该小车加工制作成本低，该测量方法操作简单，效率高，人员投入少。技术方案如下：

一种自动控制轨道测量小车，包括由前后两个轨轮支撑的车架，车架下方设有对小车行走距离进行计量的计量装置，车架上方设置有通过棱镜旋转电机带动旋转的徕卡圆棱镜；还包括集中控制器，集中控制器同时连接到计米器、棱镜旋转电机、用于实现减速并停车的启停继电器，以及用于输入控制参数的控制设定单元。

进一步的，所述启停继电器包括接收集中控制器发出的断电指令的减速继电器，以及通过刹车系统使轨轮停止的制动继电器。

更进一步的，还包括通过调速器与集中控制器连接的变速电机，变速电机还通过链条连接后面的驱动轨轮。

更进一步的，所述轨轮的轮面为凹型，且与轨道轨头紧密贴合。

更进一步的，所述计量装置为通过反摩擦钢轨带动计米轮旋转的计米器。

一种行轨道测量的方法，包括以下步骤：

将小车放置在轨道上，安装棱镜，启动系统；

将启停步距量取数据输入集中控制器，控制小车缓慢前行，并通过计米器进行行走距离计量；

架设具有伺服马达及自动瞄准的全站仪，通过自由设站方法得到测站三维坐标，并与移动终端进行蓝牙配对连接；

控制小车在行进至设定待测点前减速，并在待测点停车，然后进行一次粗瞄；

控制棱镜旋转电机，实现棱镜的360°旋转；

通过全站仪自动观测棱镜，得到棱镜中心的三维位置坐标，并将数据通过蓝牙传送至移动终端。

本发明的有益效果是：本发明实现了小车行走距离及测量过程的自动控制，且构造简单制造成本低、操作方便、运行安全、性能可靠、有效的提高工作效率，解决了以往使用棱镜测量轨道位置人为误差较大效率低的问题，大大加快了施工进度，减少了人员投入，降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明轨道测量小车的结构示意图。

图2为本发明轨道测量小车俯视示意图。

图3为发明轨道测量小车控制系统的结构框图。

图4为本发明轨道测量小车测量示意图。

图中：1-钢轨，2-前轨轮，3-车架，4-驱动轨轮，5-遥控模块含继电器，6-集中控制器，7-调速器，8-变速电机，9-电瓶，10-徕卡圆棱镜，11-计米器，12-灯组，13-调速旋钮，14-换向开关，15-遥控开关，16-电源开关，17-显示器，18-刹车控制器，19-控制设定单元，20-启停继电器，21-全站仪，22-带测量APP手机，23-CPIII控制点；24-棱镜旋转电机；25-遥控天线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1和图2所示，一种自动控制轨道测量小车，其特征在于，包括由前后两个轨轮支撑的车架3，车架3下方设有通过反摩擦钢轨1带动计米轮旋转的计米器11，车架3上方设置有通过棱镜旋转电机24带动旋转的徕卡圆棱镜10；还包括集中控制器6，集中控制器6同时连接到计米器11、棱镜旋转电机24、用于实现减速并停车的启停继电器20，以及用于输入控制参数的控制设定单元19。

其中，车架3采用中承式车架结构，车身装载各元件，车身前后各一个轨轮，小车轨轮沿单线轨道行进，轨轮设计尺寸与钢轨密贴，从而控制所测量棱镜与钢轨横向及竖向的相对位置固定。本实施例的轨轮的轮面为凹型，且与轨道轨头紧密贴合。

较低的车身重心增加了抗倾覆性，凹型轨轮尺寸与轨道轨头尺寸相贴合并且增加了自身重量使小车与轨道密贴，从而提高测量轨道横竖方向几何状态的精度，使用经热处理的耐磨钢轨轮，减小轨轮磨损带来的误差，采用15w变速电机驱动。

通过计量装置量取行进距离（可通过在集中控制器6上设置任意定距），计量装置是安装于小车前端的轮式计米器，通过反摩擦钢轨带动计米轮旋转，驱动编码器传感轮进行行走距离计量，计米轮正向旋转计米增加反向减小。计量装置计量精度达2mm/100m，达到纵向精准定位的控制目的。

本实施例的启停继电器20包括接收集中控制器6发出的断电指令的减速继电器，以及通过刹车系统使轨轮停止的制动继电器。

本实施例还包括通过调速器7与集中控制器6连接的变速电机8，变速电机8还通过链条连接后面的驱动轨轮4。通过调节连接在集中控制器上的旋钮，输出至变速电机8从而达到调节小车行进速度的目的。

采用集成刹车装置，防止在坡道上溜车或倒退，集中控制系统在刹车动作前有减速动作，解决了急刹车惯性太大破坏刹车系统，采用连接集中控制器和专业表面橡胶轮计米器计量准确（2mm/100m）解决了传统钢尺量距带来的误差，在集中控制器上可设定固定行走距离停车，同时也可以遥控器控制小车启停。

通过在集中控制器6上设定行进距离和测量等待时间，在控制器上显示单次行进距离及累计行进距离（显示精度1mm），计量装置量取距离到达设定距离后自动停车等待测量，测量完成后自动启动，通过外部端子设定上述各项参数值及距离清零，设置一次可长久工作。

通过远程遥控模块，连接集中控制器以及继电器，可实现遥控器控制小车启停，在小车车身设有遥控开关，可将遥控模块开启或关闭，通过遥控器可实现电源开关、小车的前进停车、倒车、控制照明开关。

使用便携式可拆卸充电电源为变速电机提供动力电源，以及在夜间测量时提供照明电源，在电机和集中控制器前路有过载保险装置以保护元器件安全。

根据不同的施工要求进行不同控制，其该自动化一体装置由行走系统、集成控制调节系统、计量系统、照明系统、制动系统、测量系统及供电系统组成，其各个系统的连接方式图所示，具体描述如下：

行走系统：采用链条传动至轨轮，由前后两个轨轮支撑车架，连接控制调节系统及相应集成制动系统，为小车行走提供驱动力。集成控制系统：连接计量及制动、远程遥控系统，液晶显示器显示步距，累计距离等数据，按键可实现步距长度设定、测量等待时间设定，同步实现自动控制及远程遥控来控制，实现小车的前进后退停车刹车等指令的转换与发出。

计量系统：连接集中控制器和专业橡胶胶轮计米轮的光栅编码器，通过计米器量测行走过的轨道长度，将编码信息通过电缆传输给集中控制器。

照明系统：连接电源及独立开关，采用两颗LED灯组为夜间测量提供照明，为照准测量棱镜提供方便。

制动系统：连接集成控制系统及制动轮，连接减速继电器，集中控制器传输指令至减速继电器断电并发送指令至制动继电器，制动继电器通过伸缩摩擦轨轮；达到指定距离提前减速并停车的目的。

测量系统：连接小车及测量棱镜，棱镜可360°遥控旋转满足单测站观测任意方向观测，通过全站仪自动观测棱镜，将数据通过蓝牙与手机App相连进行数据交换，达到数字化传输避免人为错误。

供电系统：连接需供电设备及车身固定卡，为驱动电机，由续航能力11小时的两块12v电瓶组成，为控制系统及照明系统提供电源。

在有砟轨道铺设完成后同时完成CPIII控制点23网的测量后，即可开始轨道调整测量，测量示意图如图4所示，具体的实施过程分以下几个步骤实施：

第一步：测量准备，安装手机APP，并在APP中输入线路参数平曲线、竖曲线、断链，横断面参数，一人可搬运测量小车至轨道上，安装棱镜、打开电源开关16、遥控器开关15、换向开关14调至前进模式，若夜间测量时打开照明开关。

第二步：通过控制设定单元19在集中控制器6输入启停步距量取数据；并按ret键将显示步距数据清零，由调速旋钮13调节至较慢的速度。

第三步：架设带有伺服马达及自动瞄准的全站仪，调整后，采用自由设站方法通过后方交会完成设站，得到测站三维坐标，打开手机与仪器蓝牙，通过扫描配对将手机APP与全站仪通过蓝牙配对连接。

第四步：通过遥控器开启自控模式并选择小车行走的步距，在小车行进至设定距离前电机减速，并在待测点准确停车，待小车沿轨道运行至待测点时要进行一次粗瞄，以后本段测量就可以不用手动操作全站仪了，当距离较近时通过遥控器棱镜旋转按钮，通过集中控制器，驱动棱镜旋转电机24实现棱镜的360°旋转，旋转角度可通过按键时间长短来控制。

第五步：点击手机APP上的观测按钮，全站仪自动瞄准并完成观测，然后将得到的棱镜中心的三维位置坐标数据通过无线蓝牙传输至手机App上；通过手机App上输入的设计线路参数、轨道几何参数、棱镜中心至轨面中心的几何关系换算得到该点轨面中心的三维坐标，同时输出钢轨调整量即起道量与拨道量；点击记录按钮，将数据存储，长按记录按钮可为该点做备注说明，小车自动启动进入下一循环测量仅在手机端操作手机观测和记录两个按钮即可完成整段测量。

本发明铁路有砟轨道工程施工测量中自动化控制的精密测量小车，适用于配合新建及既有线铁路轨道工程施工中大型养路机械养道作业前测量数据测量采集。在实际施工生产过程中采用原测量方法测量500~800米/每天，使用该装置可达到3000~4000米/天，大大提高了工作效率，减少了测量数据不稳定导致的返工、减轻了劳动强度；可全天候工作，小车造价低廉，降低了施工成本；替代了传统的全站仪+棱镜的测量方法，同时有效提高了施工测量精度。