一种轨面标准线智能测量标记小车的制作方法

本发明涉及轨道测量技术领域，具体涉及一种轨面标准线智能测量标记小车。

背景技术：

在世界范围内我国的电气化铁路运营里程、运营速度世界第一，大量的自主知识产权新技术、新设备不断投入到铁路运营中，使我国的铁路技术管理处于世界范围内的领先地位。

在电气化铁路日常管理当中为防止弓网故障的发生，实现安全优质供电，铁路工务与供电部门始终围绕着一条最重要的底线，就是铁路标准线。铁路标准线又称红线，是标画在接触网支柱内缘或隧道、桥梁、站台边墙上，用来表示运行中钢轨顶面标准高度的红横线。红线的高程为接触网设计的轨面标准线，红线标注的各项参数是确定钢轨与接触网导线高度、钢轨与桥梁、隧道边墙及接触网支柱侧面相对位置的安全依据，在铁路投入运营的时会将标画的红线与供电、工务部门共同确认，每年供电部门投入大量人力物力对轨面红线进行复核、标画，再与工务部门进行确认。

目前国内外对轨面红线的测量标画采用两种方式，第一种是采用的传统方式，即利用一根水平的丁字尺，将丁字尺的一侧搭在钢轨上，另一侧靠在支柱上，既能测量出侧面限界距离，又能通过上下水平调整测量红线位置，遇到曲线时再用丁字尺搭在高轨上调水平后测量出丁字尺与低轨的距离(也叫超高)，然后超高的1/2处延伸至支柱水平位置来确定红线位置。其不足之处，一是，测量人员最少两人加标画红线人员共3人才能完成工作。二是工序复杂且用时过长，除了测量两组数据还要加上计算才能完成。第二种方式是利用专业激光测量仪进行测量每到一根支柱将测量仪放在两根钢轨上，测量仪打出激光到支柱上，测量仪智能得出超高、侧面限界数据，在进行标画红线。这个问题是测量仪重量较大，一套测量仪15kg的重量，而且测量人员需要拿着测量仪到支柱蹲下进行测量，严重耗费体力，每个测量人员在测量100个数据后就基本达到了体力限度就无法再进行测量了。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种轨面标准线智能测量标记小车，可以有效提高测量效率和质量，节省人力，降低劳动强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轨面标准线智能测量标记小车，包括自动行驶智能水平小车、激光标记系统、超高自动生成系统、电源系统和控制系统，所述电源系统为所述控制系统供电；

所述自动行驶智能水平小车包括走行部和自动水平系统；所述走行部包括小车主体、至少三个车轮，其中两个车轮可滚动地设于所述小车主体的一侧底部，另一个车轮可滚动地设于所述小车主体的另一侧底部；设于所述小车主体的一侧底部的两个车轮之间形成间距，并且其中一个车轮为电动驱动轮，其由所述电源系统供电并由所述控制系统控制；所述自动水平系统设于所述小车主体上，由所述电源系统供电，包括电动推杆和水平控制模块；所述水平控制模块控制连接于所述电动推杆，用于探测小车主体是否处于水平状态并据此控制电动推杆动作；所述电动推杆的伸缩杆连接于所述小车主体的另一侧底部的车轮，用于在水平控制模块探测到小车主体处于非水平状态时，接收水平控制模块的控制信号并据此带动所述小车主体的另一侧底部的车轮伸展或收缩，直至小车主体处于水平状态为止；

所述超高自动生成系统包括超高刻度杆和超高指针器；所述超高刻度杆连接于所述小车主体的另一侧底部的车轮，所述超高指针器设于所述小车主体上并指向所述超高刻度杆的刻度；

所述激光标记系统设置于所述小车主体上，包括激光发射器，所述激光发射器通讯连接于所述控制系统，所述电源系统为所述激光发射器供电；所述激光发射器设于所述小车主体的底部，能够在控制系统的控制下朝所述小车主体的另一侧底部的两个车轮之间的间距发出激光束。

进一步地，所述超高刻度杆上的刻度的中部为零位，并以零位为原点分别向上方和下方设有逐渐增大的刻度段；在小车主体的初始高度状态下，所述超高指针器指向超高刻度杆上的刻度的零位。

进一步地，所述小车主体是由矩形铝合金框架制成。

进一步地，小车主体的底部设有凸出部分，激光发射器设于凸出部分并朝向小车主体的一侧。

更进一步地，所述激光发射器采用激光测距器，并且其位置对应待测量区段的两侧铁路钢轨之间的中心位置。

更进一步地，所述激光标记系统还包括有显示器，所述显示器通讯连接于所述控制系统，并由电源系统供电。

本发明还提供一种利用上述轨面标准线智能测量标记小车的方法，包括如下步骤：

将小车主体两侧底部的车轮分别放置在两侧的铁路钢轨上；

开启电源系统，通过控制系统控制所述电动驱动轮启动，小车主体沿着两侧的铁路钢轨上走行；所述水平控制模块持续探测小车主体是否处于水平状态，当所述水平控制模块探测到小车主体处于非水平状态时，向所述电动推杆发出动作控制信号，控制电动推杆的伸缩杆伸长或缩短，从而带动其所连接的小车主体的另一侧底部的车轮伸展或收缩，直至水平控制模块探测到小车主体重新回到水平状态，向电动推杆发出停止控制信号，电动推杆停止动作；车轮运动的过程中会带动超高刻度杆一并运动，车轮运动停止后，超高指针器所指刻度和初始所指刻度之间的差值的绝对值就是当前的超高值；

当小车主体走行到支柱旁时，通过控制系统控制所述激光发射器开启，激光发射器发出的激光束穿过小车主体的一侧底部的两个车轮之间的间距投影在所述支柱的侧面形成标记红线；记当前的超高值为d，如果当前电动推杆的伸缩杆是处于伸展状态，则在支柱上的标记红线的位置减去d/2后的高度即为轨面标准线的位置，如果当前电动推杆的伸缩杆是处于收缩状态，则在支柱上的标记红线的位置加上d/2后的高度即为轨面标准线的位置。

上述方法中，激光发射器采用激光测距器时，激光测距器测得的数值即为侧面限界，激光测距器将测得的数值传输至控制系统，控制系统传输至显示器中显示。

本发明的有益效果在于：本发明的轨面标准线智能测量标记小车可以自动行走，在出现超高处可以自动调整水平状态并且可以自动测得超高值，并且可以在支柱旁自动测得侧面限界并得到标记红线，根据标记红线的位置加/减超高值的1/2就可以得到轨面标准线的位置。本发明的小车结构简单，整体重量可以控制在30kg以内，而且精确度高，测量出来的轨面标准线位置误差不超过±30mm，测量得到的超高误差不超过±7mm。本发明小车自动化程度高，可以有效加快测量速度、缩短测量周期，减少人力成本，并且大大降低工作人员的工作强度。

附图说明

图1为本发明实施例1中的小车整体示意图；

图2为本发明实施例1中的小车右侧向结构示意图；

图3为本发明实施例1中的小车仰视向结构示意图；

图4为图3的局部a放大示意图；

图5为本发明实施例1中的小车右侧侧面示意图；

图6为本发明实施例1中的小车俯视向示意图；

图7为本发明实施例1中的超高刻度杆和超高指针器的细节示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种轨面标准线智能测量标记小车，如图1-7所示，包括自动行驶智能水平小车、激光标记系统、超高自动生成系统、电源系统和控制系统，所述电源系统为所述控制系统供电；

所述自动行驶智能水平小车包括走行部和自动水平系统；所述走行部包括小车主体1、至少三个车轮，其中两个车轮2、3可滚动地设于所述小车主体1的一侧底部，另一个车轮4可滚动地设于所述小车主体1的另一侧底部；设于所述小车主体1的一侧底部的两个车轮2、3之间形成间距5，并且其中一个车轮2为电动驱动轮，其由所述电源系统供电并由所述控制系统控制；所述自动水平系统设于所述小车主体1上，由所述电源系统供电，包括电动推杆6和水平控制模块；所述水平控制模块控制连接于所述电动推杆6，用于探测小车主体1是否处于水平状态并据此控制电动推杆6动作；所述电动推杆6的伸缩杆连接于所述小车主体1的另一侧底部的车轮4，用于在水平控制模块探测到小车主体1处于非水平状态时，接收水平控制模块的控制信号并据此带动所述小车主体1的另一侧底部的车轮4伸展或收缩，直至小车主体1处于水平状态为止；

所述超高自动生成系统包括超高刻度杆7和超高指针器8；所述超高刻度杆7连接于所述小车主体1的另一侧底部的车轮4，所述超高指针器8设于所述小车主体1上并指向所述超高刻度杆7的刻度；

在本实施例中，所述超高刻度杆7上的刻度的中部为零位，并以零位为原点分别向上方和下方设有逐渐增大的刻度段；在小车主体1的初始高度状态下，所述超高指针器8指向超高刻度杆7上的刻度的零位。

所述激光标记系统设置于所述小车主体1上，包括激光测距器9和显示器10，所述显示器10和激光测距器9均通讯连接于所述控制系统，所述电源系统为所述激光测距器9和显示器10供电；所述激光测距器9设于所述小车主体1的底部，对应待测量区段的两侧铁路钢轨之间的中心位置，可在控制系统的控制下朝所述小车主体1的另一侧底部的两个车轮2、3之间的间距5发出激光。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述轨面标准线智能测量标记小车的方法，包括如下步骤：

将小车主体1两侧底部的车轮2、3、4分别放置在两侧的铁路钢轨100上；

开启电源系统，通过控制系统控制所述电动驱动轮2启动，小车主体1沿着两侧的铁路钢轨100上走行；所述水平控制模块持续探测小车主体1是否处于水平状态，当所述水平控制模块探测到小车主体1处于非水平状态时，向所述电动推杆6发出动作控制信号，控制电动推杆6的伸缩杆伸长或缩短，从而带动其所连接的小车主体的另一侧底部的车轮4伸展或收缩，直至水平控制模块探测到小车主体1重新回到水平状态，向电动推杆6发出停止控制信号，电动推杆6停止动作；车轮4运动的过程中会带动超高刻度杆7一并运动，车轮4运动停止后，超高指针器8所指刻度和初始所指刻度之间的差值的绝对值就是当前的超高值(本实施例中，超高指针器8在当前所指刻度值即为超高值)。

当小车主体1走行到支柱旁时，通过控制系统控制所述激光测距器9开启，激光测距器9发出的激光束穿过小车主体1的一侧底部的两个车轮2、3之间的间距5投影在所述支柱的侧面形成标记红线，激光测距器9将测得的数值传输至控制系统，控制系统传输至显示器10中显示；激光测距器9测得的数值即为侧面限界，超高指针器8在当前所指的超高刻度杆上的刻度值和在小车主体1位于初始高度状态下所指的超高刻度杆上的刻度值的差值即为两侧铁路钢轨100的超高值。按照铁路规定标准，通过超高的1/2处延伸至支柱水平位置来确定轨面标准线位置。记当前的超高值为d，如果当前电动推杆的伸缩杆是处于伸展状态，则在支柱上的标记红线的位置减去d/2后的高度即为轨面标准线的位置，如果当前电动推杆的伸缩杆是处于收缩状态，则在支柱上的标记红线的位置加上d/2后的高度即为轨面标准线的位置。

在本实施例中，当超高指针器所指是刻度0以下的数值时，在支柱上的标记红线的位置加上d/2后的高度即为轨面标准线的位置，当超高指针器所指刻度是刻度0以上的数值时，在支柱上的标记红线的位置减去d/2后的高度即为轨面标准线的位置。

例如，随着一侧钢轨升高100mm时，另一侧钢轨上的电动推杆6自动伸展100mm从而将小车主体调整至水平状态，此时超高指针器8指向了刻度0以上的100m的位置，超高值为100mm。于是小车主体中间的激光测距器9发出的激光束投影至支柱的位置则是依照高的钢轨投影在支柱位置上，计算100mm÷2＝50mm，于是在支柱上的激光束即标记红线的位置减去50mm的高度即为轨面标准线的位置。反之，如果是另一侧钢轨升高100mm，电动推杆6自动收缩100mm从而将小车主体调整至水平状态，此时超高指针器8指向了刻度0以下的100m的位置，超高值为100mm，此时，小车主体中间的激光测距器9发出的激光束投影至支柱的位置则是依照低的钢轨投影在支柱位置上，计算100mm÷2＝50mm，于是在支柱上的激光束即标记红线的位置加上50mm的高度即为轨面标准线的位置。

实施例3

本实施例提供一种实施例1所述的标记小车更具体的实例，如图1-7所示。

本实施例中，所述小车主体1是由矩形铝合金框架制成，其右侧底部设有两个车轮2、3，两个车轮2、3与小车主体1整体连接。小车主体1的左侧底部通过螺栓固定连接电动推杆6的壳体，电动推杆6的伸缩杆朝下并通过螺栓连接于一个车轮4。

小车主体1的底部设有凸出部分11，激光测距器9设于凸出部分11并朝向小车主体1的右侧。电源系统、控制系统、水平控制模块均设置在小车主体1的内部(图中未示)，控制系统的控制按钮12和显示器10设于所述小车主体1的顶部。

小车主体1右侧的两个车轮2、3的连接如图2所示，两个车轮2、3通过小车主体1的铝合金框架将两个车轮2、3的轮轴相连，以确保小车主体1在铁路钢轨100上不会前后倾倒，两个车轮2、3之间留有足够间距以确保激光束穿过间距5投影至支柱上。两个车轮2、3中的其中一个设置成电动驱动轮，由电源系统供电并由控制系统控制驱动。

电动推杆6的壳体的上部安装在小车主体1的框架内。电动推杆6的最大长度为950mm，最小长度为550，为了适应各种轨面超高，电动推杆的伸缩杆伸出1/2即200mm时为小车主体1的初始高度状态。电动推杆的高度决定了小车整体的高度，即小车主体1的左侧底部的车轮全部伸出高度＝最大超高200mm+伸缩杆的伸缩仓高度550mm+车轮高度160mm＝小车整体高度，在此基础上小车主体1的左侧通过电动推杆6实现最大高度+200mm，最小高度-200mm的动态高度。水平控制模块由电源系统供电，自动探测小车主体1的水平状态，在坡度大于或小于0度时发出报警信号，报警信号传出到电机驱动板，通过电机驱动板控制电动推杆的电机工作，直至探测到坡度调至0位后停止电动推杆工作。

激光测距器9通过螺丝固定在凸出部分11的铝合金槽钢内，位于两侧铁路钢轨100的中心位置，与右侧的铁路钢轨的水平距离为720mm，高于轨面水平线1-2mm。激光测距器9由电源系统供电并由控制系统控制。使用时，通过控制按钮向激光测距器9发出信号，驱动激光测距器9向右侧两个车轮2、3之间的间距5发射激光束投影至支柱的侧面上并测得侧面限界的距离，控制系统接收测得的数据并将数据以数字形式显示在显示器10上。

如图3所示，超高刻度杆7与左侧的车轮4安装在一起，与小车主体1的左侧之间留有5mm的距离，超高刻度杆7的中部为零位，向上设有刻度段0-200mm，向下设有刻度段0-200mm。超高指针器8安装在小车主体1的左侧顶部，指向超高刻度杆7的刻度。在小车初始高度状态下，超高指针器8指向超高刻度杆7的零位。如两侧的铁路钢轨100有超高处，小车主体1的左侧车轮4在电动推杆6带动下向上收缩或向下伸展，从而带动超高刻度杆7一并向上或向下，小车主体上的超高指针器8指向的刻度值就是钢轨超高的数据。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

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