本发明涉及一种铁路轨道检测装置，尤其是涉及一种惯导小车。
背景技术：
随着高速、重载铁路的迅速发展，机车车辆与轨道结构之间的动力作用日益加强，由此引发的车辆和轨道振动、疲劳损坏更加严重。轨道不平顺对机车车辆系统是一种加剧轮轨作用力、产生振动的主要外部激扰源。高速铁路的高平顺性最终体现在轨道的高平顺性上，因此，如何将保证轨道的高平顺性，即如何高效、稳定、可靠地检测轨道的内部和外部几何形态，并将轨道的平顺性和空间位置调整到符合设计要求，是高速铁路轨道工程施工的关键技术之一。
惯导小车与传统的测量系统相比，惯导小车是在硬件平台和软件算法的支持下，依据全新线路测量理论和轨道检测方法，率先运用惯性导航技术测量线路位置和方向，成为市场上测量速度最快的轨道测量创新设备，实现较高速度下铁路轨道平顺性检测的集成系统。与传统测量设备相比速度更快，效率更高；解决传统测量效率偏低的问题，并且测量速度越快，测量精度越高，有力保证轨道的安全平顺。而且传统测量设备工程测量网的建设、维护和使用成本极高，惯导小车测量单元单独分装，便于维护，完全独立自主工作，操作简单，不需大量测量人员。
但目前的惯导小车存在惯性导航系统、GNSS天线和采集器等安装困难，维修不方便，结构不稳定，电缆线较多，电缆线的走线不整齐，造成使用不方便等问题，不利于延长小车的使用寿命和保证小车的长期数据稳定。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明旨在提供一种惯导小车，实现安装方便，布线合理，提高惯导小车的使用寿命，保证惯导小车长期的数据稳定。
为实现该技术目的，本发明的方案是：
一种惯导小车，包括车架总成和安装于车架总成的惯性导航仪、数据采集器和GNSS天线单元，所述车架总成包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁为∨型，所述第一横梁尖角端与第二横梁连接形成 Y型梁架，所述第一横梁另外两端端部通过支撑板连接；所述GNSS 天线单元固定于所述支撑板的外侧面中部；所述支撑板内侧面安装有信号分配器，所述信号分配器通过电缆线分别与GNSS天线单元和数据采集器连接；所述数据采集器固定于所述第二横梁顶部中间，所述数据采集器用于采集惯性导航仪和GNSS天线单元数据；所述惯性导航仪通过安装平台固定于所述第一横梁的顶部中间。
更进一步的，所述第一横梁截面结构为倒U型，所述第二横梁为中空的矩形梁架，所述第一横梁端面的连接板和第二横梁的端面通过螺栓连接，方便安装及更换。
进一步的，所述GNSS天线单元、数据采集器和惯性导航仪在同一中心轴线上。
进一步的，所述惯导小车还包括轨距测量装置，所述轨距测量装置用于测量两个钢轨之间的轨距。
进一步的，所述轨距测量装置包括第一轨距测量装置和第二轨距测量装置，所述第一轨距测量装置固定于支撑板底部的中间位置，所述第二轨距测量装置至少为两个，且并排固定于所述第二横梁底部末端，并对称布置在以第一轨距测量装置为横向中心轴线的两侧，且第一轨距测量装置在同一水平面上。
进一步的，所述第一轨距测量装置包括轨距组件和安装于轨距测量装置底部的第一轨距测量轮，以及固定安装于所述轨距组件内的第一轨距尺，所述第一轨距尺包括第一尺身和第一数显单元，第一数显单元与所述第一轨距测量轮连接，所述第一数显单元在所述第一尺身上移动并记录数据。
进一步的，所述第二轨距测量装置包括第二轨距测量轮和与第二轨距测量轮连接的竖直活动轴，所述竖直活动轴与水平设置的水平活动轴连接，所述水平活动轴通过连接固定块与第二轨距尺连接，所述第二轨距尺包括第二尺身和第二数显单元，所述第二数显单元与所述水平活动轴连接，所述第二数显单元在所述第二尺身上移动并记录数据。
更进一步的，所述GNSS天线单元包括天线杆和设置于天线杆顶部的GNSS天线，所述天线杆安装于所述轨距组件顶部。
更进一步的，所述GNSS天线单元包括天线杆和设置于天线杆顶部的GNSS天线，所述天线杆安装于所述第一轨距测量装置顶部。
更进一步的，所述天线杆的直径为30～40mm，用于减少测量时天线的震动；所述天线杆的高度为500～800mm，用于提高卫星定位的准确性。
更进一步的，所述轨距测量装置还包括安装于所述第一横梁上端面并靠近第一横梁尖角端的推杆，所述推杆用于推行车体运动。
进一步的，所述轨距测量装置还包括安装于所述支撑板外侧面两端的第一走形轮总成和安装于第二横梁末端的第二走形轮总成。
进一步的，所述第一走形轮总成和第二走形轮总成上均设有刹车组件，所述刹车组件用于阻碍第一走形轮总成和第二走形轮总成的转动。
更进一步的，所述第二横梁上端面靠近第二轨距测量装置附近安装有电台天线，所述电台天线用于发送全站仪测量命令和接收全站仪端测量数据。
进一步的，所述第二横梁内侧底部还设有调节第二轨距测量装置相对于钢轨之间距离的轨距调节装置。
进一步的，所述轨距调节装置包括活动手柄和与活动手柄连接的活动轴推挤装置，所述活动轴推挤装置推挤气弹簧伸缩，并带动与气弹簧连接的第二轨距测量装置相对钢轨之间距离变化。
更进一步的，所述第一横梁和第二横梁上均设有走线器，所述走线器用于布线。
更进一步的，所述走线器包括设置于所述第一横梁内侧、外测和设置于第二横梁外侧的固定式走线器，所述走线器便于电缆线的固定和拆装。
更进一步的，所述固定式走线器单元包括安装底座和安装于安装底座顶部的固线装置，所述固线装置与安装底座之间可拆卸连接，所述固定式走线器通过安装座安装在机器上。
本发明的有益效果在于：
(1)所述GNSS天线单元固定于支撑板外侧面的中部，置于双轮中间位置，并与数据采集器和惯性导航仪在同一中心轴线上；便于与惯性导航系统另外两个方向形成固定参数，方便用于卫星定位与惯性导航系组合计算；
(2)所述支撑板的内侧面安装有GNSS信号分配器，便于与GNSS 天线单元以及惯性导航仪的连接以及布线，提高整车安装的便捷性；
(3)所述数据采集器安装于所述第二横梁的中部，所述数据采集器与第二横梁的安装方式采用现有的棱镜在第二横梁的安装方式，将数据采集器更换为棱镜，所述惯导小车可以作为轨检车使用，提高了惯导小车的使用范围；
(4)增加了GNSS天线单元中GNSS天线与天线杆的结构尺寸，提高了GNSS天线单元天稳定性，减少惯导小车在使用时天线震动的幅度和频率，使得测量、定位更加准确，从而提高惯导小车卫星定位的准确性和测量仪的测量精度；
(5)所述第一横梁截面的倒U型和第二横梁中空的矩形结构，方便布线，减轻整车的重量；
(6)惯导小车合理的结构设计和布线设计，提高了惯导小车的使用寿命，以及保证了小车的长期数据稳定。
附图说明
图1本发明一种惯导小车的轴侧结构示意图；
图2本发明一种惯导小车中数据中卡座组件的结构示意图；
图3本发明一种惯导小车局仰视结构示意图；
图4本发明一种惯导小车局主视局部剖视结构示意图；
图5本发明一种惯导小车局俯视局部剖视结构示意图；
图6本发明一种惯导小车中的花式刹车片的局部剖视的结构示意图；
图7本发明一种惯导小车中固定式走线器的轴侧结构示意图；
图8本发明一种惯导小车中第一轨距测量装置结构示意图；
图9本发明一种惯导小车中第一轨距测量装置仰视结构示意图；
附图标记说明
1.第一横梁，11.连接板，111.第一走形轮总成，112.第一轨距测量轮，113.轨距组件，114.轨距轮部件，115.活塞杆，116.弹簧， 117.活塞，118.第二尺身，1181.第一数显单元，119.轨距外壳，13. 支撑板，121.GNSS天线，122.天线杆，2.第二横梁，211.第二走形轮总成，212.第二轨距测量轮，213.导向轮组件，22.花式刹车片， 221.手柄，222.刹车片，223.连杆，224.连接块，225.外壳，226. 档杆，227.一字槽口，228.连接弹簧，3.数据采集器，4.惯性导航仪， 444.安装平台，41.固定底座，42.调节螺钉，43.手轮，44.定位板， 45.采集器连接板，46.滑动压条，47.固定板，5.信号分配器，51. 电台天线，52.推杆，521.推杆固定组件，53.把手，6.固定式走线器， 61.安装底座，62.固线盖板，633.电缆线孔，8.距离调节装置，81. 倾斜传感器，82.气弹簧，83.固定座，831.活动手柄，832.活动轴推挤装置，84.水平活动轴，85.竖直活动轴，86.活动轴尾块，88.第二数显单元，881.第二尺身，89.连接固定块，9.钢轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的实施例的描述中，述语“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-7及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。
如1-3所示，一种惯导小车，包括车架总成和安装于车架总成的惯性导航仪4、数据采集器3和GNSS天线单元，所述车架总成包括第一横梁1和第二横梁2，所述第一横梁1为∨型，所述第一横梁1 尖角端与第二横梁2连接形成Y型梁架；所述第一横梁1另外两端端部通过支撑板13连接；所述GNSS天线单元固定于所述支撑板13的外侧面中部，所述GNSS天线单元用于接收信号；所述支撑板13内侧面安装有信号分配器5，所述信号分配器5通过电缆线分别与GNSS 天线单元和数据采集器3连接，所述信号分配器5用于接收GNSS天线单元的信号并传输至惯性导航仪4；所述数据采集器3固定于所述第二横梁2顶部中间，所述数据采集器3用于采集惯性导航仪4、GNSS 天线单元、信号分配器5和其他传感器的数据，比如采集倾斜传感器 81的数据。所述数据采集器3与第二横梁2的安装装置与现有的棱镜在第二横梁2上的安装装置共用，本发明中所述数据采集器3与第二横梁2的安装装置为卡座组件，如图2所示，所述卡座组件包括将数据采集器3固定于卡座组件的采集器连接板45，所述采集器连接板45顶部中间通过螺栓固定于固定底座41的顶部，在本实施例中所述螺栓未在图中画出，所述采集器连接板45在水平面上一端被定位板44固定，另一端被滑动压条46固定，所述滑动压条46和固定底座41之间还设置有手轮47，所述手轮47在靠近采集器连接板45的一端设置有调节螺钉，即当采集器连接板45固定于固定底座41上之后，转动所述手轮47，手轮47推动滑动压条56靠近并压紧采集器连接板45，所述采集器连接板45将被完全固定。该固定方式即方便、快捷，又有利于拆装更换，减少了惯导小车的组装时间。所述惯性导航仪4通过安装平台444固定于所述第一横梁1的顶部中间，所述惯性导航仪4用于测量轨道超高、高程、横向偏差等数据。
作为进一步优选的，第一横梁1截面结构为倒U型，所述第二横梁2为中空的矩形梁架，所述第一横梁1端面的连接板11和第二横梁2的端面通过螺栓连接，方便安装及更换,其中螺栓未在图中画出。惯导小车不使用时，将电缆线放置在倒U型第一横梁1或第二横梁2 的电缆线盒内，使用时直接取出，这样防止放置电缆线裸露在外由于风吹和光照等原因造成老化以及造成磨损；所述第一横梁1的结构为倒U型结构，即方便走线，又减轻了第一横梁1的重量；所述第二横梁2位中空的矩形梁架，方便安装其它零部件，同时也方便放置不适用的电缆线。
作为优选的，所述GNSS天线单元、数据采集器3和惯性导航仪 4在同一中心轴线上，这种结构使得标定GNSS天线位置参数更加方便，同时利用GNSS天线121位置与惯导系统组合解算更加准确。
作为优选的，所述惯导小车还包括轨距测量装置，所述轨距测量装置用于测量两个钢轨9之间的轨距。
作为优选的，如图1所示，所述轨距侧面装置包括第一轨距测量装置和第二轨距测量装置，所述第一轨距测量装置固定于支撑板13 底部的中间位置，所述第二轨距测量装置至少为两个，且并排固定于所述第二横梁2底部末端，并对称布置在以第一轨距测量装置为横向中心轴线的两侧，且第一轨距测量装置在同一水平面上，使得所述惯导小车整体受力点成梯形结构，各点受力更加均匀，减小了惯导小车整体在测量时因为推行受力原因造成的系统误差。
作为优选的，如图4、5所示，所述第一轨距测量装置包括轨距组件113和安装于轨距组件113底部的第一轨距测量轮112，以及安装于所述轨距组件113里面的第一轨距尺，本实施例中，所述第一轨距尺为电子尺，如图8、9所示，所述第一轨距尺包括第一尺身118 和第一数显单元1181，所述第一尺身118通过第一数显单元1181与所述第一轨距测量轮112连接，所述第一数显单元1181随所述第一轨距测量轮112相对轨距的移动在所述第一尺身1181上移动并记录数据，所述第一数显单元1181和第二数显单元88可以为现有的测量并记录用仪器；所述第一尺身118另一端固定于轨距外壳119上，所述轨距轮部件114与活塞杆115一端连接，活塞杆115另一端安装有弹簧116，弹簧116与轨距外壳119之间安装有活塞117，当两个钢轨9之间的距离减小时，所述第一轨距测量轮112带动活塞杆115压缩弹簧116，使第一轨距测量轮112贴紧钢轨9内侧，从而测量弯道轨距变化，当所述第一轨距测量轮112随钢轨9移动时，所述第一数显单元1181在所述第一尺身118上移动，并记录数据；增加轨距组件113，使得在测量铁路曲线段时轨距数据更加准确；所述惯导小车开始固定于钢轨上之后，调节所述第一轨距测量轮112和第二轨距测量轮212与钢轨紧贴，所述第一数显单元1181和第二数显单元88记录的数值为初始值，当两个钢轨9之间的距离发生变化时，所述第一数显单元1181和第二数显单元88同时记录钢轨之间的尺寸变化后的数值，所述变换后的数值与初始值直接的代数和为所述钢轨的变化尺寸；第一数显单元1181和第二数显单元88记录数据的代数和为两个钢轨9之间的实际变化值，该轨距测量装置使得所述惯导小车整体受力点成梯形结构，各点受力更加均匀，减小了惯导小车整体在测量时因为推行受力原因造成的系统误差。
作为优选的，如图4、5所示，所述第二轨距测量装置包括第二轨距测量轮212和与第二轨距测量轮212连接的竖直活动轴85，所述竖直活动轴85与水平设置的水平活动轴84连接，所述水平活动轴 84通过连接固定块89与第二轨距尺连接，本实施例中，所述第二轨距尺为电子尺，所述第二轨距尺包括第二尺身881和第二数显单元 88，所述第二数显单元88与所述水平活动轴84连接，所述第二数显单元88在第二尺身881上移动并记录数据；所述第二轨距测量轮212 相对于钢轨9运动，同时水平活动轴84由于受到与第二轨距测量轮 212相连接的竖直活动轴85的带动，推挤气弹簧81伸缩，同时所述第二数显单元88也随着水平活动轴的运动而运动，所述第二数显单元88在第二尺身881的位置也随着变化，所述第二数显单元88记录变化的数据；当所述两个钢轨9之间的距离变化时，所述第一数显单元1181和第二数显单元88同时记录所述钢轨之间的变化尺寸，所述第一数显单元1181和第二数显单元88记录数据的代数和为两个钢轨 9之间的实际变化值。
作为优选的，所述GNSS天线单元包括天线杆122和设置于天线杆顶部的GNSS天线121，所述天线杆122安装于所述轨距组件113 顶部，便于标定GNSS天线121位置参数。
作为进一步优选的，惯导小车在使用过程如遇到轨道不平整会出现抖动，同时安装在第一横梁1上的GNSS天线单元也随着震动，为了减少GNSS天线121的震动，可以增加天线杆122的直径，所述天线杆122的直径为30～40mm，用于减少测量时GNSS天线121的震动；所述天线杆122的高度为500～800mm，用于提高卫星定位的准确性。在本实施例中，分别选用天线杆122的直径尺寸为30mm、35mm和40mm，天线杆122高度尺寸为500mm、600mm、700mm和800mm，进行试验，试验后发现增大天线杆122的直径尺寸和高度尺寸，均能减少天线杆 122的震动，以及提高测量的准确性。
作为进一步优选的，所述轨距测量装置还包括安装于所述第一横梁1上端面并靠近第一横梁1尖角端的推杆52，所述推杆52用于推行惯导小车运动，所述推杆52通过推杆固定组件521固定于所述第一横梁1顶部。
作为优选的，所述轨距测量装置还包括安装于所述支撑板13外侧面两端的第一走形轮总成111和安装于第二横梁2末端的第二走形轮总成211，为了便于操作，所述第一走形轮总成111和第二走形轮总成211在同一水平面上，并垂直于车体；所述支撑板底部两端还安装有与第一走行轮总成分别对应的导向轮组件，所述导向轮组件在使用时与钢轨9的16mm处接触，测量过程车体更加稳定。
作为进一步优选的，所述第一走形轮总成111和第二走形轮总成 211上均设有刹车组件，所述刹车组件用于阻碍第一走形轮总成111 和第二走形轮总成211的转动，本实施例中采用花式刹车片22，如图3所示，原有的手动握力式刹车在使用时极其不方便，而且还费力，一般操手劲小的工作人员无法刹车，本发明在每个走形轮上均设有花式刹车片22，需要停车时，按下每个花式刹车片22即可实现刹车，省时省力，操作方便，刹车更加牢固，而且一般工作人员都容操作。如图6所示，其中所述花式刹车片22包括连杆223和连接块224，所述连杆223一端连接有手柄221，另一端连接有刹车片222，所述刹车片222和连接块224直接设置有连接弹簧228，在所述连杆223 上设置有位于手柄221和连接块224之间的档杆226，如图5所示，当惯导小车开始工作时，提起手柄221，同时，连接于所述连杆223 另一端的刹车片222压缩连接弹簧228同时被提起，所述刹车片222 与第一走形了总成111或第二走形了总成211直接没有接触，所述档杆226穿过设置于外壳25上的一字槽口227，旋转手柄，档杆226 与所述一字槽口227错开，花片刹车22对第一行走轮总成111和第二行走轮总成211的阻挡解除，惯导小车可以正常工作，该花式刹车片22操作方便，一般工作人员都容易操作。
作为优选的，所述第二横梁2上端面靠近第二轨距测量装置附近安装有电台天线51，所述电台天线51用于发送全站仪测量命令和接收全站仪端测量数据。
作为优选的，所述第二横梁2内侧底部还设有调节第二轨距测量装置相对于钢轨9之间距离的轨距调节装置8。
作为优选的，所述轨距调节装置8包括活动手柄831和与活动手柄831连接的活动轴推挤装置832，所述调节装置8通过活动轴推挤装置832推挤气弹簧82伸缩，并带动与气弹簧82连接的第二轨距测量装置相对钢轨9之间距离变化；如图4、5所示，其中所述活动轴推挤装置832与气弹簧82之间设有固定座83，所述固定座83一端连接气弹簧82，另一端连接水平活动轴84，所述水平活动轴84另外一端与所述竖直活动轴85固定连接，并与所述竖直活动轴85垂直设置，所述活动手柄831推挤固定座83使气弹簧伸缩，带动水平活动轴84运动，同时带动与之连接的竖直活动轴85的运动，进而改变第二轨距测量轮212相对于钢轨9之间的距离，本实施例中，所示螺栓未在图中画出；当钢轨9之间的距离减小或增大时，则所述水平活动轴84带动第二轨距尺变化，同时安装于第二横梁2内侧底部的倾斜传感器81感应惯导小车的倾斜情况，并将数据传输至数据采集器3。
作为进一步优选的，所述第一横梁1和第二横梁2上均设有走线器，所述走线器用于布线。
作为进一步优选的，所述走线器包括固定式走线器6，所述固定式走线器6设置于所述第一横梁1内侧、外测和第二横梁2外侧，在实际使用时，用户还可以根据自己的需要，选用本实施例的固定式走线器6或者选用现有的扣合式走线器，即在所述第一横梁1和第二横梁2外侧设置为固定式走线器6，所述第一横梁1内侧设置为固定式走线器6，也可以采用现有的其它走线器，便于电缆线的固定和拆装，客户可以根据自己的需要选用扣合式走线器或者固定式走线器6，本实施例中第一横梁1和第二横梁2外侧选用固定式走线器6第一横梁 1内侧选用扣合式走线器，为了提高电缆线的固定，所述GNSS天线单元与数据采集器3以及惯性导航仪4之间的电缆线可以采用魔术贴式捆线带固定，防止电缆线凌乱摆放，给使用带来不便。
作为进一步优选的，如图7所示，所述固定式走线器6包括安装底座61和安装于安装底座61顶部的固线盖板62，所述固线盖板62 用于固定电缆线，所述固定式走线器6通过安装底座61安装在机器上，所述固线盖板622通过螺栓固定于所述安装底座61上，所述固线盖板62设有半圆形、者矩形或圆形的电缆线孔633，本实施例中选用半圆形电缆线孔633，所述电缆线穿过电缆线孔633后将所述固线盖板62利用螺栓固定于所述安装底座61上，所述螺栓未在图中画出。
最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。