一种铁路轨道几何参数测量装置及起拨道控制方法与流程

本发明涉及一种铁路轨道几何参数测量装置及起拨道控制方法，属于大型养路机械领域。

背景技术：

部分养路机械在进行铁路线路维修作业时,需要实时测量轨道线路的几何参数。例如,捣固车在进行起拨道作业时，需要实时测量其起道量和拨道量，直到起道量和拨道量与给定量相等时停止起道和拨道作业。线路大修作业(例如清筛)后，恢复轨道线路时，也需要测量轨道线路的横平、纵平和方向矢距等参数，以使石砟回填后线路平顺性可控。

目前，捣固车采用弦测法测量其起道和拨道量。所使用的测量系统主要包括三道测量小车、一条方向矢距测量弦、两条抄平(纵向水平)测量弦、一个矢距测量传感器和两个抄平传感器构成。作业测量时，小车横向向基准钢轨加载，使其贴紧钢轨内侧面，矢距测量传感器测量出拨道点钢轨相对于张紧于前后测量小车之间的方向矢距测量钢弦之间的横向相对位移，两个抄平传感器分别测量出起道点处每条钢轨相对于超平弦之间的垂向位移，直到测量位移与系统给定值相等时停止起道和拨道作业。现有技术测量方案中测量机构及传感器数量较多，且要求的布置空间较大，成本较高。

而清筛机由于机构复杂，安装空间有限，无法安装类似原有捣固车的轨道几何参数测量系统，在进行线路清筛作业时,无法测量轨道几何参数,石砟回填后线路几何状态破坏严重,平顺性状态很差。

技术实现要素：

本发明中设定：平行于轨枕的方向为横向，轨道延伸方向为纵向。

为了减少测量机构和传感器数量、降低测量系统成本，提高清筛机清筛回填后的线路平顺性,本发明提供一种铁路轨道几何参数测量装置，所述技术方案如下：

本发明第一方面提供一种轨道几何参数测量装置，其包括安装于作业车车架下方的垂向测量机构和横向测量机构，该垂向测量机构与该横向测量机构相连接,所述垂向测量机构包括第一位移传感器和第二位移传感器，所述横向测量机构包括第三位移传感器，所述垂向测量机构与所述横向测量机构之间装有横向驱动装置，所述横向测量机构下方设置走行轮，便于所述轨道几何参数测量装置通过所述走行轮在钢轨上行走时更好地与钢轨贴合。

优选的是，所述垂向测量机构包括至少一个导向筒，该至少一个导向筒内设有测量杆。

在上述任一方案中优选的是，所述横向测量机构包括横梁，该横梁上安装所述第三位移传感器。

在上述任一方案中优选的是，所述测量杆下方连接所述横梁，该测量杆与所述作业车车架之间还设有垂向驱动装置。

在上述任一方案中优选的是，所述导向筒与所述测量杆之间设置所述第一位移传感器。

在上述任一方案中更优选的是，垂向测量机构包括两个测量杆。

在上述任一方案中更优选的是，所述两个测量杆与作业车车架滑动约束，能够分别独立地相对于所述车架垂向移动。

在上述任一方案中优选的是，作业车作业时所述测量杆与所述横向测量装置的横梁贴紧，并能保证所述横梁横向移动。

优选的是，所述第一位移传感器一端与作业车车架连接，另一端与所述测量杆连接，用于测量钢轨相对于车架的垂向位移。

优选的是，所述第一位移传感器两端连接点连线与所述测量杆轴线平行，使得测量垂向位移更准确。

优选的是，所述第二位移传感器一端与车架连接，另一端与所述另一个测量杆连接，用于测量另一条钢轨相对于车架垂向位移。

优选的是，所述第二位移传感器两端连接点连线与所述测量杆轴线平行，使得测量垂向位移更准确。

在上述任一方案中优选的是，作业车作业时所述横向测量机构在所述横向加载装置作用下贴紧线路基准轨(基准轨定义:曲线段超高轨为线路的基准轨)，保持所述横向测量机构与所述基准轨横向无相对移动。

在上述任一方案中优选的是，所述第三位移传感器一端与所述横向测量机构连接，另一端与所述测量杆下端连接，用于测量钢轨与车架之间的横向位移。

在上述任一方案中优选的是，所述第三位移传感器两端连接点连线与所述横向测量机构所处位置的横断面两条钢轨顶部的连线平行，使得测量横向位移更准确。

本发明第二方面提供一种起拨道量的测量及控制方法，其包括：

a.起拨道作业过程中，钢轨位置由与水平面平行的位置i变化到位置ii，处于位置ii时两条钢轨底面所在的平面与水平面的夹角为α；

b.第一位移传感器测量右侧钢轨的垂直提升距离h1，即h1为右侧钢轨的起道量；第二位移传感器测量左侧钢轨的垂直提升距离h2，即h2为左侧钢轨的起道量；

c.第三位移传感器测量钢轨沿横梁轴向移动的距离l1，距离l1乘以cosα即为轨道的方向正矢h，即h＝l1·cosα；

d.角度α的正弦值为垂直提升距离h1减去垂直提升距离h2的值除以距离h，即

e.对于轨距为l的轨道线路，起拨道作业时,以起拨道开始位置i为参考，即此时的第一位移传感器的测量值为h10、第二位移传感器测量值为h20、第三位移传感器的测量值为l0；当轨道移动至位置ii时，第一位移传感器测量值为h11、第二位移传感器测量值为h21、第三位移传感器的测量值为l1；

f.由上述测量值计算左侧钢轨的起道量h2为h21-h20，右侧起道量h1为h11-h10,拨道量△为

本发明第二方面所述的起拨道量的测量和控制方法可采用本发明第一方面所述的轨道几何参数测量装置测出。

本发明第一方面所述轨道几何参数测量装置优点在于测量机构简单、传感器数量较少，适用于精度要求不是特别高、成本低的捣固车型或用于其他需要测量轨道平顺性的机器(如清筛机、稳定车等)。

附图说明

图1为现有技术中捣固车轨道几何参数测量装置结构示意图。

图2为本发明所述铁路轨道几何参数测量装置的一优选实施例提供的一种起拨道测量装置结构示意图。

图3为本发明所述铁路轨道几何参数测量装置的一优选实施例提供的一种起拨道测量装置测量过程结构示意图。

图1-图3中的数字标记的含义是：

100车架101右导向套筒102左导向套筒

201右侧垂向驱动装置202左侧垂向驱动装置

301右测量杆302左测量杆400横梁501钢轨

502钢轨601右走行轮602左走行轮

700横向驱动装置801右侧位移传感器

802左侧位移传感器803第三位移传感器

901位置i902位置ii

具体实施方式

图1为现有技术中的捣固车轨道几何参数测量装置结构示意图，由图1可见，现有技术中的测量装置用到三道测量小车，一条正矢测量钢弦，两条抄平测量钢弦，且沿轨道延伸的方向需要多个测量小车配合作业，用到的传感器数量也多，既费时又费力。

实施例1.1:一种轨道几何参数测量装置的一优选实施例,如图2所示，右测量杆301、左测量杆302和固定在车架100上的右导向套筒101、左导向套筒102构成的垂向测量机构，其中右测量杆301嵌装于右导向筒101中，并能在该右导向筒内滑动，左测量杆302嵌装于左导向套筒102内，并能在该左导向筒内滑动。右测量杆301、左测量杆302在右导向套筒101、左导向套筒102的限位作用下只能相对车架100垂向自由滑动。

右测量杆301和左测量杆302之间连接横梁400，横梁400与其下方安装的左走行轮602、右走行轮601及第三位移传感器803构成横向测量机构。横梁400与左导向筒102之间装有横向驱动装置700，走行轮601和/或602在横向驱动装置700的作用下紧贴钢轨501和/或钢轨502，使得横向测量机构跟随钢轨501和/或钢轨502横向移动。横梁400的两端与车架100之间还分别连接有左侧垂向驱动装置202和右侧垂向驱动装置201，在右侧垂向驱动装置201和左侧垂向驱动装置202的作用下，右侧走行轮601贴紧右侧钢轨501顶面，使得垂向测量机构的右侧部分跟随右侧钢轨501垂向移动，左侧走行轮602贴紧左侧钢轨502顶面，使得垂向测量机构的左侧部分跟随左侧钢轨502垂向移动。右侧位移传感器801安装在固定于车架100上的右导向筒101上，右侧位移传感器801用于测量右测量杆301相对车架100的垂向位移。左侧位移传感器802安装在固定于车架100上的左导向筒102上，左侧位移传感器802用于测量左测量杆302相对车架100的垂向位移。位移传感器803安装在横梁400上，用于测量横梁相对于右测量杆301横向位移。

实施例2.1:一种轨道几何参数测量方法：如图3所示，起拨道作业过程中，钢轨位置由与水平面平行的位置i901变化到位置ii902。位置ii902的两条钢轨底面所在的平面与水平面的夹角为α。第一位移传感器801的测量值为右侧钢轨501的垂直提升距离h1903，即h1903为右侧钢轨501的起道量；第二位移传感器802的测量值为左侧钢轨502的垂直提升距离h2904，即h2904为左侧钢轨502的起道量。第三位移传感器803的测量值为钢轨沿横梁轴向移动的距离l1，距离l1乘以cosα即为轨道的方向正矢h905，即h＝l1·cosα。角度α的正弦值为垂直提升距离h1903减去垂直提升距离h2904的值除以距离h，即

对于轨距为l906的轨道线路，起拨道作业时,以起拨道开始的位置i901为参考，即此时的第一位移传感器801的测量值为h10、第二位移传感器802测量值为h20、第三位移传感器803的测量值为l0。当轨道移动至位置ii902时，此时的第一位移传感器801测量值为h11、第二位移传感器802测量值为h21、第三位移传感器803的测量值为l1。

从而计算出：左侧钢轨的起道量h2904为h21-h20，右侧起道量h1903为h11-h10,拨道量△905为