一种结合北斗的智能轨道检测系统的制作方法

本发明是要求由申请人提出的，申请日为2019年01月29日，申请号为2019201596424，名称为“一种结合北斗的智能轨道检测系统”的国内申请的优先权。以上申请的全部内容通过整体引用结合于此。

本实用新型涉及轨道检测技术，具体涉及一种结合北斗的智能轨道检测系统。

背景技术：

随着我国高速铁路的飞速发展，高铁轨道已经由大规模建设期逐渐进入大规模运营期。高速铁路对于轨道静态几何状态的要求极高，轨道的高低起伏、两轨间的间距以及轨道板的变形、下沉等，对于高速铁路的运行造成极大的安全隐患。同时，由于运维作业全部在天窗期(凌晨0-4点)，给运维工作的高效带来巨大的障碍，铁路运维部门需要在检测结果精确的同时，提高作业效率，保障国计民生安全。

授权公告号为cn101922133a的中国实用新型公开了“用于轨道参数高效测量的智能轨道检测仪”，在智能轨道检测车上安装自动调平台，自动调平台上架设全站仪，能实现动态跟踪高效测量，且检测车上安装有倾角传感器微调平台，以及两端的双测量轮，测量轮弹性接触导轨，不易磨损，大大提高测量精度”(说明书第4段)，该申请的说明书着重描述了“利用微调平台可以在标准检定器上精确标定倾角传感器的0点和校准其x及y轴方向来精确标定智能轨道检测仪，达到整车的总体精度要求”,然而该检测仪系统存在应用问题：由于无法获得实时定位结果，在后期轨道精调作业中，作业员并不能快速寻找关键形变点精确匹配；无法对具体定位的位置进行匹配精调。

现有技术中，差分定位也叫差分gps技术，即将一台gps接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行gps观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度，可以简单的理解为在已知坐标的点上安置一台gps接收机(称为基准站)，利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线电设备(称数据链)将校正值发送给运动中的gps接收机(称为流动站)，流动站应用接收到的校正值对自己的gps观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响。

简单将差分定位技术与智能轨道检测技术结合可以获得轨道几何状态的时间离散型的实时定位，但不利于对连续轨道复杂形状的定位。同时在进行中高速轨道检测时差分定位设备易受到运动振动、运动环境影响，造成实时定位误差变化不可预测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有轨道检测仪与差分定位设备结合缺陷，适应现实需要，提供一种结合北斗的智能轨道检测系统，能够实时获得定位结果，满足位置匹配功能。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种结合北斗的智能轨道检测系统，包括轨道检测仪，所述轨道检测仪设置在铁轨上沿铁轨持续移动，还包括北斗定位设备和北斗差分基站，所述北斗定位设备设置在所述轨道检测仪顶部，所述北斗差分基站设置在所述铁轨旁。

优选地，包括两个北斗定位设备和一个高差支撑臂，在所述轨道检测仪靠近一侧铁轨的顶部设置高差支撑臂，所述高差支撑臂的两端形成固定高差，所述高差支撑臂的两端分别固定一个所述北斗定位设备。

优选地，所述高差支撑臂包括曲臂、第一水平固定板、第二水平固定板和缓冲液压缸，轨道检测仪的长度大于铁轨间距，所述曲臂的延伸方向与所述铁轨延伸方向一致，所述曲臂的两端形成固定高差，所述第一水平固定板、所述第二水平固定板分别固定在所述曲臂的两端，所述第一水平固定板与所述第二水平固定板的承载面保持平行，承载面与所述铁轨顶面保持基本平行，所述缓冲液压缸的缸体竖直固定在所述轨道检测仪顶部，所述缓冲液压缸的活塞杆顶部固定在所述曲臂的重心位置，所述缓冲液压缸的液压油路通过液压锁保持稳定压力。

优选地，所述固定高差范围在10至40公分之间，所述第一水平固定板位于所述曲臂的前端，所述第二水平固定板位于所述曲臂的后端，所述智能手薄固定在所述曲臂的后端，所述第二水平固定板高于所述第一水平固定板。

优选地，还包括固定在所述轨道检测仪上的环境传感器。

优选地，还包括数据平台和智能手薄，所述智能手薄与所述北斗定位设备见形成数据链路，所述智能手薄与所述数据平台形成数据链路。

优选地，还包括客户端，所述客户端与所述数据平台形成数据链路。

本实用新型相对于现有技术所带来的有益效果：

本实用新型在已有智能轨道检测仪的基础之上，从检测的高效性、瞬时性以及后期精调的效率性、准确性等方面出发，在原有智能轨道检测仪的基础上，利用北斗精准定位终端和差分技术，在对轨道几何状态检测的同时，精准定位(精度：≤30cm)每一个轨道板、轨枕的精确位置，并附带该位置的检测结果，通过互联网实时上传至后台管理服务器，在后期轨道精调作业中，作业员可快速寻找关键形变点，为精调作业的高效性提供数据基础，同时可大量节省作业人员，降低企业成本。

附图说明

图1为本实用新型结合北斗的智能轨道检测系统的模块连接示意图；

图2为本实用新型结合北斗的智能轨道检测系统与轨道结构的位置结构(主视)示意图。

图3为本实用新型结合北斗的智能轨道检测系统的连接结构(侧视)示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3和实施例对本实用新型进一步说明：

本实用新型提供了一种结合北斗的智能轨道检测系统，以轨道检测仪为基础，利用北斗定位设备和差分技术，为精调作业的高效性提供数据基础，具体内容如下：

如图1所示为系统的架构图，包括：

轨道检测仪1，所述轨道检测仪的底部设有与铁轨表面滚动接触的滑轮5，轨道检测仪设置在铁轨上能沿铁轨滚动，所述轨道检测仪检测到的轨道几何状态数据包括但不限于钢轨的前后高差、双轨间距和接触网高度，所述轨道检测仪(沿铁轨延伸方向)的长度大于铁轨间距，本实施例中轨道检测仪在传统的智能轨道检测仪基础上改进为移动式；可以适应较长距离的持续性移动检测；

北斗定位设备2，所述北斗定位设备设置在轨道检测仪的两端，主要用于传输精准定位数据，数据类型包括但不限于gpgga等；北斗定位设备的测量原理与轨道检测仪相同，但是区别在于监测仪是固定不动的，经过数据解算(通常为5分钟以上数据积累，因为时间越长，精度越高)可获得毫米级精度的相对变化结果，北斗精准定位是实时移动的定位，可获得厘米级的实时定位结果；添加位置匹配功能的描述，可通过北斗定位设备利用需精调点的位置坐标随时找到精调位置，省去通过轨道板号一个一个查找的麻烦，且通过位置的标定，可将调整的轨道板在高铁线路gis系统里面进行标注，为后期大数据分析提供数据基础；

北斗差分基站3，主要用于传输差分改正数据，数据类型包括但不限于ricm、rtd等；北斗差分基站3在铁轨旁大间距设置。大间距在1至10公里之间。

环境传感器4；将采集的温度、湿度数据传送至智能手薄，采集温度、湿度的意义在于，轨道会随着周围温度、湿度的变化产生热胀冷缩的反应，通过对温度、湿度的分析，可剔除因热胀冷缩而造成的对检测结果的影响，提高检测精度。采集上述分类数据就是为了获得铁路轨道的变化结果，后期精调时根据检测的结果进行调整，不检测出上述结果，就无法精调，随意调整存在列车冲出轨道，车毁人亡的潜在危害；

智能手薄9，主要用于接收北斗定位设备、轨道检测仪和环境传感器的信号，并传输形成的轨道几何状态数据、北斗精准定位数据和环境参数数据，在平台进行位置与检测结果的匹配，汇总并输出数据至数据平台；智能手薄又称为智能手账，可以采用移动宽带平板电脑、智能手机等移动智能终端；

与智能手薄产生数据连接的包括：

数据平台10：接收智能手薄的数据并将经过处理和匹配后的附有北斗精准定位数据和环境参数数据的轨道几何状态数据进行整理输出，并附带轨道板号和轨枕号；

客户端11，接收数据平台经过处理和匹配后的检测结果，方便操作人员通过精准位置迅速寻找所对应的轨道板和轨枕，从而进行轨道精调。

所述轨道检测仪1将检测到的轨道几何状态数据传输给智能手薄9，北斗定位设备2向智能手薄9传输精准定位数据，所述北斗差分基站3向北斗定位设备2传输差分改动数据以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，所述环境传感器4设置在轨道检测仪1上并将采集到的轨道环境参数数据传输至智能手薄9，所述智能手薄9将各类数据汇总传送至数据平台经过处理和匹配最终将附有精准位置和环境参数的轨道几何状态数据输出至客户端11。

具体架设时，如图2所示，轨道的具体结构包括最下方的轨道板8、设置在轨道板上的轨枕7、与轨枕7固连的铁轨6以及紧固连接件等，轨道检测仪1底部的滑轮5与铁轨6滚动接触，使得轨道检测仪可以通过自身动力或驱动机构在铁轨上持续移动，北斗定位设备2设置在轨道检测仪1的两端，环境传感器4设置在轨道检测仪上1。

需要说明的是：所述轨道检测仪的测量频率为至少每秒一个结果，所述北斗定位设备输出精准定位数据的频率与轨道检测仪的测量频率保持一致。

如图3所示，本实用新型一实施例中，在上述实施例基础上，包括两个北斗定位设备2和高差支撑臂20，在轨道检测仪1靠近一侧铁轨的顶部设置高差支撑臂20，高差支撑臂20的两端形成固定高差，高差支撑臂20的两端分别固定一个北斗定位设备2；

如图3所示，本实用新型一实施例中，在上述实施例基础上，高差支撑臂20包括曲臂21、第一水平固定板22、第二水平固定板23和缓冲液压缸24，曲臂21的延伸方向与铁轨延伸方向一致，曲臂21的两端形成固定高差，固定高差范围在10至40公分之间，第一水平固定板22、第二水平固定板23分别固定在曲臂21的两端，第一水平固定板22与第二水平固定板23的承载面平行，且与铁轨顶部保持基本平行，缓冲液压缸24的缸体竖直固定在轨道检测仪顶部，缓冲液压缸24的活塞杆顶部固定在曲臂21的重心位置，缓冲液压缸24的液压油路通过液压锁保持稳定压力。

如图3所示，本实用新型一实施例中，第一水平固定板22位于曲臂21的前端，第二水平固定板23位于曲臂21的后端，智能手薄9固定在曲臂21的后端，第二水平固定板23高于第一水平固定板22。利用高度提高智能手薄9的通信质量

本实用新型结合北斗的智能轨道检测系统利用轨道检测仪作为定位设备的物理定位基准，利用北斗差分基站3提供的差分信号形成轨道检测仪移动过程相对准确的定位信号。为了避免出现单一定位设备受限于差分信号被干扰形成的定位精度漂移，提高对连续轨道几何形状中廓形、轨道高度、平整度、轨道间距、护轨轨距、三角坑、水平超高等状态出现和消退的精确定位，本实用新型利用曲臂21形成相对轨道检测仪物理定位基准的竖直高度差分和水平距离差分结构，利用水平距离差分结构形成一个确定测量区域内前端和后端边界的实时定位，根据差分结构中的确定水平距离可以同时实时获得两个定位设备形成的两路实时定位信号水平间的水平标准差距，有效地提高了实时定位的精确度。考虑到实时定位中高程误差往往大于水平误差二到三倍，利用竖直高度差分结构形成一个确定测量区域内两个相关高度的实时定位，根据差分结构中的确定高度距离可以同时实时获得两个定位设备形成的两路实时定位信号水平间的高程标准差距，有效地提高了实时定位轨道延伸指向的精确度。为后续智能手薄9、数据平台完成数据演算和特定轨道几何形状的精准定位提供丰富的信号类型和信号间相关性分析依据，可以实现最大限度地实时定位连续轨道几何形状中的特异状态位置。进一步利用缓冲液压缸保持曲臂21的稳定性，利用液压油路上的液压锁维持油路压力以油路压力减缓轨道检测仪连续轨道运行时产生的匀速或变速振动平滑振动幅度。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。