[发明专利]一种直接测量轨道中线的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于轨道测量技术领域。

背景技术

轨道中线坐标是轨道工程质量状况最基本的评价指标。通过检测轨道实测坐标值并与轨道设计值进行比较，获得轨道中线的横、垂向偏差，可以全面直观地反映轨道工程质量。

目前轨道中线的测量方法主要有两种：一、采用全站仪+水准仪进行人工观测；二、采用轨道测量仪自动观测。 

人工观测时，可利用二端设置有棱镜的轨道尺或直接置镜于钢轨顶面，在轨道的同一断面上对左右轨棱镜分别进行一次人工照准和观测，二次测量点的连线中点的坐标，扣除棱镜到轨面的固定高差后即可视为轨道中线的坐标。与对应点的轨道设计中线坐标进行比较，得到实测的轨道中线横、垂向偏差。该方法为间接测量轨道中线坐标的方法，需二次人工照准和观测并进行坐标换算，且人工计算工作量大，测量效率低。同时，该方法还受轨距、超高、方位角、坡度等因素的测量，在扣除棱镜到轨面的固定高差时会带来角度误差，且人工补偿难度很大，是一种非精确的测量方法。

人工观测时，还可利用带强制对中结构轨道中线尺（成都普罗米新科技责任有限公司，申请号201110092323.4），只需进行简单的操作就可将棱镜准确定位在轨道中线上，一次人工照准和测量即可获得轨道中线坐标，且不受轨距、超高、方位角、坡度等因素的影响，人工计算工作量减小，测量精度和测量效率得以提高。该方法虽属于直接测量轨道中线坐标的方法，但仍属于人工测量，需人工调整轨道中线尺使尺体与轨道中线垂直、人工操作提手使棱镜随尺体在轨道上强制对中、人工操作全站仪进行照准和观测、人工计算轨道中线横垂向偏差。同时，该方法为定点测量，每点测量时都必须按“放置轨道中线尺、调整尺体与轨道中线的垂直状态、棱镜的强制对中、全站仪照准和观测、提起轨道中线尺并搬运到下一个测量点”的顺序进行繁琐的人工操作，因此，该方法只适用于对轨道中线的少量点进行人工抽查。

自动观测时，计算机遥控高精度全站仪实测出轨道测量仪上棱镜点的三维坐标，并与轨道测量仪同步测量的姿态参数（轨距、超高、方位角、坡度等）进行信息融合，实时计算出对应点处的轨道中线点实测坐标、设计坐标，及轨道中线横、垂向偏差。轨道测量仪为小车结构，可沿轨道推行，根据需要进行连续测量或定点测量，操作简单快捷，并依赖计算机来完成复杂的数据处理，自动化程度和测量效率均显著地高于人工观测方法，是目前高速铁路轨道中线测量的主要方法。该方法为间接测量轨道中线的方法，参与坐标换算的信息既包括棱镜点坐标，还包括轨距、超高等测量项目的测量值，同时还需根据轨道设计资料估计轨道的实际方位角、坡度等的实际值，误差环节较多，信息融合后的误差叠加现象明显，从而对小车结构、各测量项目的误差控制，特别是对全站仪的精度等级提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接测量轨道中线的测量方法及装置。可以自动、连续、高精度的直接测量轨道中线。

本发明所述的自动测量轨道中线，是指采用该测量方法的新型轨道测量仪在其内部主控计算机的控制下，遥控型全站仪自动完成对小车棱镜的搜索、跟踪、照准、观测和测量数据无线上传，自动进行轨道中线实测坐标的计算，自动查询轨道中线设计坐标并计算轨道中线横、垂向偏差，自动进行测量结果的显示、存储和应用。

本发明所述的连续测量轨道中线，是指该新型轨道测量仪能依靠其自身的轮系沿轨道运动，在走行过程中始终保持与轨道的密贴以维持正确的测量姿态，能对轨道中线坐标进行连续的或定点的快速测量，无需进行测量前的重新定位等操作。

本发明所述的高精度直接测量轨道中线，是指该新型轨道测量仪有自动强制对中装置，能保证在轨道中线连续或定点测量过程中，小车棱镜光学中心始终与轨道中线点重合，全站仪测量棱镜光学中心所获得的坐标值就是轨道中线点的实测坐标值，因此，这是一种直接测量方法，并且测量结果不受轨距、超高、方位角、坡度等因素的影响，影响测量过程的误差环节被减少到最小，因此，这又是一种高精度的测量方法。

本发明所述的测量方法是通过以下技术方案实现的。

（1）将小车棱镜光学中心设置于轨道测量仪左、右轮系的走行轮下母线（即左、右轨顶面）的连线中点上。

（2）轨道测量仪左、右轮系以轨道作用边（轨顶面下16mm处）为基准将小车棱镜中心自动强制对中，使上述连线中点与轨道中线点重合，并不受轨道轨距、水平、坡度、方位角等变化的影响。