[发明专利]一种轨道动态测量系统及方法

权利要求书

1.一种轨道动态测量系统，其特征在于，该系统包括：纵梁、横梁、全站仪、控制器、惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器；

所述纵梁沿一根钢轨的延伸方向设置；所述纵梁的两端的下方设置有至少两个与钢轨顶面接触的走行轮以及两个与钢轨内侧面接触的测量轮；所述测量轮用于为轨距测量提供基准；

所述横梁的一端与所述纵梁垂直连接，所述横梁的另一端的下方设置有至少一个与另一根钢轨顶面接触的走行轮以及一个与另一根钢轨内侧面接触的轨距传感器；

所述控制器设置在所述横梁的顶部，用于当所述轨道动态测量系统静止时，向所述全站仪发送观测指令；当所述轨道动态测量系统运动时，向所述惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器发送测量指令，并对惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器进行时间同步控制；还用于根据所接收的控制点观测值、空间三维姿态数据、轨距测量值和里程测量值，解算得到两根钢轨的轨道内外部几何状态信息以及与设计线位相比较的偏差信息；

所述全站仪设置在所述纵梁的顶部，用于根据接收到的观测指令，观测距离最近的轨道控制网CPIII的控制点上的反射棱镜并获取控制点观测值；将所述控制点观测值传输给所述控制器；

所述惯性导航装置设置在所述横梁的顶部，用于根据接收到的测量指令，在预定的时间点测量得到其所在位置的空间三维姿态数据，并将测量得到的空间三维姿态数据传输给所述控制器；

所述轨距传感器，用于根据接收到的测量指令，在预定的时间点测量两根钢轨之间的轨距，并将轨距测量值传输给所述控制器；

所述里程传感器设置在所述横梁靠近所述轨距传感器的一端，用于根据接收到的测量指令，在预定的时间点进行里程测量，并将里程测量值传输给所述控制器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括：数据同步采集板和计算单元；

所述数据同步采集板，用于当所述轨道动态测量系统静止时，向所述全站仪发送观测指令；当所述轨道动态测量系统运动时，向所述惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器发送测量指令，并对惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器进行时间同步控制，并将所接收的控制点观测值、空间三维姿态数据、轨距测量值和里程测量值传输给所述计算单元；

所述计算单元，用于根据所接收的控制点观测值、空间三维姿态数据、轨距测量值和里程测量值，解算得到两根钢轨的轨道内外部几何状态信息以及与设计线位相比较的偏差信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轨道内外部几何状态信息包括：

左右轨平面坐标、左右轨高程、轨距、超高、扭曲、长短波轨向平顺性和长短波高低平顺性。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述横梁的一端通过法兰盘与所述纵梁垂直连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制点观测值包括：

斜距、水平角、高度角、北坐标、东坐标和高程。

6.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于：

所述控制点观测值通过蓝牙通信传输给所述控制器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述测量轮与钢轨内侧面的接触点位于钢轨顶面以下16mm处。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轨道动态测量系统还进一步包括：电源；

所述电源，用于为所述轨道动态测量系统供电。

9.一种轨道动态测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、将轨道动态测量系统设置在待测的一对钢轨上，并将轨道动态测量系统推行至轨道控制网CPIII的一个控制点附近后静止；

B、在距离最近的控制点上设置反射棱镜，轨道动态测量系统中的控制器向设置在轨道动态测量系统的顶部的全站仪发送观测指令；

C、全站仪根据接收到的观测指令，观测距离最近的控制点上的反射棱镜并获取控制点观测值；将所述控制点观测值传输给所述控制器；

D、判断所述距离最近的控制点是否为最后一个控制点，如果是，则执行步骤J；否则，执行步骤E；

E、驱动所述轨道动态测量系统沿待测轨道向下一个控制点前进，控制器向设置在轨道动态测量系统上的惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器发送测量指令，并对惯性导航装置、轨距传感器和里程传感器进行时间同步控制；

F、惯性导航装置根据接收到的测量指令，在预定的时间点测量得到其所在位置的空间三维姿态数据，并将测量得到的空间三维姿态数据传输给所述控制器；

G、轨距传感器根据接收到的测量指令，在预定的时间点测量两根钢轨之间的轨距，并将轨距测量值传输给所述控制器；

H、里程传感器根据接收到的测量指令，在预定的时间点进行里程测量，并将里程测量值传输给所述控制器；

I、轨道动态测量系统推行至下一个控制点附近后静止，返回执行步骤B；

J、控制器根据所接收的控制点观测值、空间三维姿态数据、轨距测量值和里程测量值，解算得到两根钢轨的轨道内外部几何状态信息以及与设计线位相比较的偏差信息。