一种室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法与流程

本发明属于铁路轨道检测
技术领域：
，具体涉及一种室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法。
背景技术：
：高速铁路与普速铁路最大的区别就是高速行车、高可靠性、高平顺性，高安全性。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，是高速铁路轨道精调施工的关键技术之一。高速铁路轨道静态几何状态包括轨距、轨向、高低、水平、扭曲等相对平顺性指标和轨道的平面、高程与设计值的偏差。目前，还没有一种能够直接测量高程结构参数的方法；并且，平面、高程结构参数均需要在轨道上进行测量，若无轨道测量场地，那么平面、高程结构参数仅仅是机械加工及组装精度。由于轨检小车包含机械加工及组装误差，那么平面、高程结构参数直接利用设计值将不准确，对后续测量的精度有一定的影响。技术实现要素：本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法。本发明的技术方案是：一种室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法，包括以下步骤：s1、在室内建立三维控制网；s2、将检定台的轨距测量机构归零，并将检定台的超高测量机构归零；s3、将检定台两端的短横梁分中，将轨检小车放置在检定台上，并保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心；s4、利用全站仪自由设站分别测量轨检小车活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面、高程坐标；s5、将轨检小车倒置后放置在检定台上，并保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心；s6、利用全站仪自由设站分别测量轨检小车活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面、高程坐标；s7、根据步骤s4和s6分别测量得到的多个特征点的平面、高程坐标计算轨检小车平面与高程结构参数。进一步地，所述轨检小车固定端特征点具体设置在轨检小车固定端走行轮的横向中心位置。进一步地，所述轨检小车活动端两个特征点具体设置在轨检小车活动端的两个导向轮位置。进一步地，所述轨检小车中部测量特征点具体设置在轨检小车棱镜安装位置。进一步地，所述步骤s7根据步骤s4和s6分别测量得到的多个特征点的平面、高程坐标计算轨检小车平面与高程结构参数，具体包括以下分步骤：s701、根据步骤s4和s6分别测量得到的中部测量特征点的平面坐标计算轨检小车中心点坐标；s702、根据轨检小车中部测量特征点到轨检小车中心点的距离计算轨检小车平面结构参数；s703、根据步骤s4和s6分别测量得到的多个特征点的高程坐标计算轨检小车高程结构参数。进一步地，所述步骤s701根据步骤s4和s6分别测量得到的中部测量特征点的平面坐标计算轨检小车中心点坐标具体表示为其中，(x4中，y4中)表示轨检小车中心点坐标，(x4正，y4正)表示轨检小车正置时中部测量特征点坐标，(x4倒，y4倒)表示轨检小车倒置时中部测量特征点坐标。进一步地，所述步骤s702根据轨检小车中部测量特征点到轨检小车中心点的距离计算轨检小车平面结构参数具体表示为其中，pmjg表示轨检小车平面结构参数。进一步地，所述步骤s703根据步骤s4和s6分别测量的特征点的高程坐标计算轨检小车高程结构参数具体表示为gcjg＝h4-(h1+h2+h3)/3+0.025其中，gcjg表示轨检小车高程结构参数，h1，h2表示轨检小车活动端两个特征点高程坐标平均值，h3表示轨检小车固定端特征点高程坐标平均值，h4表示轨检小车中部测量特征点高程坐标平均值。本发明的有益效果是：本发明利用检定台和全站仪对轨检小车的多个特征点数据进行检测，从而能够测定轨检小车平面与高程结构参数，实现对室内轨检小车平面与高程结构参数的检测；本发明的检测方法提高了轨检小车平面、高程结构参数的检测效率，具有极大的推广应用前景。附图说明图1是本发明的室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法流程示意图；图2是本发明实施例中轨检小车特征点分布示意图；图3是本发明实施例中特征点正倒置平面位置示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，是本发明的室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法流程示意图；一种室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在室内建立三维控制网；s2、将检定台的轨距测量机构归零，并将检定台的超高测量机构归零；s3、将检定台两端的短横梁分中，将轨检小车放置在检定台上，并保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心；s4、利用全站仪自由设站分别测量轨检小车活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面、高程坐标；s5、将轨检小车倒置后放置在检定台上，并保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心；s6、利用全站仪自由设站分别测量轨检小车活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面、高程坐标；s7、根据步骤s4和s6分别测量得到的多个特征点的平面、高程坐标计算轨检小车平面与高程结构参数。在步骤s1中，本发明在室内建立由平面二维和高程一维构成的三维控制网，具体采用建立高速铁路cpiii轨道控制网的方式，实现全站仪的自由设站。这里高速铁路cpiii轨道控制网的建立方式为本领域的常规技术手段，本发明不做赘述。在步骤s2中，本发明采用的检定台即铁路轨道检查仪检定台，是一种能够测量轨距、超高的设备，是轨检小车轨距、超高检测的平台；轨距测量机构用于测量不同量程的轨距(1420mm～1470mm)，超高测量机构用于测量水平0，30mm，60mm,90mm,120mm,150mm,180mmm。本发明中将检定台的轨距测量机构基准归零，即归零后平台的距离为铁路标准轨距1.435m；并将检定台的超高测量机构基准归零，即超高为0。在步骤s3中，本发明将检定台两端的短横梁分中，再将轨检小车放置在检定台上，并保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心，从而方便对轨检小车的结构参数进行测量。在本发明的一个实施例中，上述轨检小车固定端特征点具体设置在轨检小车固定端走行轮的横向中心位置，使得轨检小车固定端走行轮的横向中心与轨检小车固定端相应边的短横梁中心对齐。在步骤s4中，本发明利用全站仪自由设站，分别测量轨检小车正置时其活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面坐标和高程坐标。在本发明的一个实施例中，上述轨检小车活动端两个特征点具体设置在轨检小车活动端的两个导向轮位置，将轨检小车活动端的两个导向轮的固定连接点作为轨检小车活动端的两个特征点。在本发明的一个实施例中，上述轨检小车中部测量特征点具体设置在轨检小车中部棱镜安装位置。在步骤s5中，本发明将轨检小车倒置后放置在检定台上，即将轨检小车的固定端和活动端位置进行调换，并且如步骤s3类似地保持轨检小车固定端特征点对准相应边的短横梁中心，从而方便对轨检小车特征点参数进行测量。在步骤s6中，本发明如步骤s4类似地利用全站仪自由设站，分别测量轨检小车倒置时其活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面坐标和高程坐标。在步骤s7中，本发明根据步骤s4测量的轨检小车正置时其活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面坐标和高程坐标和步骤s6测量的轨检小车倒置时其活动端两个特征点、中部测量特征点及固定端特征点的平面坐标和高程坐标，计算轨检小车平面与高程结构参数，具体包括以下分步骤：s701、根据步骤s4和s6分别测量得到的中部测量特征点的平面坐标计算轨检小车中心点坐标；s702、根据轨检小车中部测量特征点到轨检小车中心点的距离计算轨检小车平面结构参数；s703、根据步骤s4和s6分别测量得到的多个特征点的高程坐标计算轨检小车高程结构参数。在本发明的一个实施例中，如图2所示，是本发明实施例中轨检小车特征点分布示意图；其中左侧为活动端，特征点1和2为轨检小车活动端两个特征点；右侧为固定端，特征点3为轨检小车固定端特征点；特征点4为轨检小车中部测量特征点。如图3所示，为本发明实施例中特征点正倒置平面位置示意图；其中，正1和正2表示特征点1和2在短横梁左侧时的点，正4表示特征点4在轨检小车正置时的点，倒1、倒2表示倒置后，特征点1和2在短横梁右侧时的点，倒4表示特征点4在轨检小车倒置时的点。本发明根据平行四边形原理，由于正倒置同一点的连线位于小车中心线上，因此可以根据正倒置中部测量特征点的平面坐标计算轨检小车中心点坐标。上述步骤s701根据步骤s4和s6分别测量得到的中部测量特征点的平面坐标计算轨检小车中心点坐标，计算轨检小车中心点坐标，具体表示为其中，(x4中，y4中)表示轨检小车中心点坐标，(x4正，y4正)表示轨检小车正置时中部测量特征点坐标，(x4倒，y4倒)表示轨检小车倒置时中部测量特征点坐标。在本发明的一个实施例中，本发明的平面结构参数具体为轨检小车中部测量特征点，即全站仪架设位置或者棱镜安装位置到双轮固定测量边的平面距离。根据平面结构参数的定义，设定轨检小车平面结构参数计算公式为再根据步骤s4或s6测量得到的中部测量特征点的平面坐标，结合步骤s701中得到的轨检小车中心点坐标，将上述步骤s702根据轨检小车测量特征点坐标计算轨检小车平面结构参数具体表示为其中，pmjg表示轨检小车平面结构参数，1.435为铁路标准轨距常数。在本发明的一个实施例中，本发明的高程结构参数是指轨检小车测量特征点到轨道顶面的高差。根据高程结构参数的定义，将上述步骤s703根据步骤s4测量的轨检小车正置时特征点的高程坐标和步骤s6测量的轨检小车倒置时特征点的高程坐标，计算轨检小车高程结构参数具体表示为gcjg＝h4-(h1+h2+h3)/3+0.025其中，gcjg表示轨检小车高程结构参数，0.025为特征点1、2、3的中心距离轨顶的垂直距离常数。下面针对8台轨检小车的检测结果对本发明的室内轨检小车平面与高程结构参数的检测方法作进一步说明。本发明对8台轨检小车采用上述检测方法进行检测，如表1所示，为轨检小车结构参数测量数据表。表1、轨检小车结构参数测量数据表由表1可以看出，各特征点的高程正倒值互差都在0.8毫米以内，说明特征点测量的高程精度很高，根据互差可以计算出高差观测精度为0.3毫米。根据表1的轨检小车结构参数测量数据表，可以计算各小车的平面结构参数及偏差、高程结构参数及偏差，计算结果如表2所示。表2、轨检小车结构参数计算结果数据表仪器号平面结构参数平面结构参数偏差高程结构参数高程结构参数偏差18010.780090.090.300070.0718020.780880.880.300670.6718030.780120.120.300270.2718040.780220.220.300320.3218050.77913-0.870.300880.8818060.77996-0.040.300230.2318070.780310.310.300000.0018080.77966-0.340.300020.02由表2可知，由于加工组装误差，横向结构参数与高程结果参数与设计值有一定的差值，若采用设计值对轨道进行测量，会产生系统误差，特别是高程部分，外业测量时必须采用其它手段进行检核。在室内检测时，8台仪器仅仅花费了80分钟，每天仪器设备检测约10分钟；若采用室外检测方法，每台小车至少需要30分钟，若无钢轨时，不能进行检测。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。当前第1页12