一种三线套轨铁路道尺的制作方法

本发明涉及一种轨道交通领域的新型检测设备，尤其是一种三线套轨铁路道尺。

背景技术：

目前，对于铁路轨道的轨距、水平差测量，人工手动检查时，一般仍采用传统的道尺来完成，现在轨道交通采用套轨，将不同轨距的两条线路共线，不同轨距线路相互嵌套，共用轨枕及路基，节省了工程投资，且无须修建换装站、无须修建转向架更换厂，还可缩短货物运达时间。在1435mm/1000mm三线套轨铁路上若仍采用常规性道尺，存在以下问题：

（1）每一断面，需要测量两次（1435mm轨距的轨道一次，1000mm轨距的轨道一次），测量工作量大；

（2）当米轨轨道的非共用轨轨顶高于准轨轨道两根钢轨轨顶的连线时，无法精准测量准轨轨道两股钢轨之间的水平差。造成该情况的原因，有可能是该钢轨垂直磨耗小于其余两根钢轨；也可能该钢轨轨下胶垫未压溃，而其他两股钢轨轨下胶垫有压溃；也可能是轨枕出现上拱变形；

（3）当米轨轨道的非共用轨轨顶高于准轨轨道两根钢轨轨顶的连线时，也无法精准测量准轨轨道轨距。造成该情况的原因：轨距测量时，要求测点位于轨顶面往下16mm，由于非共用轨影响，测点无法到达轨顶面往下16mm处。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种三线套轨铁路道尺，可以精准测量米轨轨距测量值、准轨轨距测量值、米轨轨距水平差和准轨轨距水平差。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种三线套轨铁路道尺，包括主构架、与主构架一端铰接的副构架且铰接处位于米轨非共用轨和准轨非共用轨之间的上方，所述主构架的下侧间隔设置有共用轨端绝缘块和米轨端绝缘块，并且共用轨端绝缘块位于共用轨上端、米轨端绝缘块位于米轨非共用轨上端，所述副构架的下侧设置有准轨端绝缘块，并且准轨端绝缘块位于准轨非共用轨上端，所述共用轨端绝缘块右侧下端固定设置有高度为16mm的共用轨固定限位块；

所述米轨端绝缘块的内部滑动设置有米轨活动限位块且米轨活动限位块的下端伸出米轨端绝缘块的底部16mm，所述米轨活动限位块的左端固定设置有始终处于受拉状态的第一拉簧，并且第一拉簧的另一端与米轨端绝缘块固定连接，所述米轨端绝缘块上固定设置有第一位移传感器，且第一位移传感器的探测端密贴米轨活动限位块的右端；

所述准轨端绝缘块的内部滑动设置有准轨活动限位块且准轨活动限位块的下端伸出准轨端绝缘块的底部16mm，所述准轨活动限位块的左端固定设置有始终处于受拉状态的第二拉簧，并且第二拉簧的另一端与准轨端绝缘块固定连接，所述准轨端绝缘块上固定设置有第二位移传感器，且第二位移传感器的探测端密贴准轨活动限位块的右端；

所述主构架上铰接有能够上下转动的把手且把手的活动端与主构架顶面之间设置有处于受压状态的压簧，所述压簧弹性模量为第一拉簧和第二拉簧的3～5倍，所述把手的活动端还设置有拉绳，所述拉绳绕过设置于主构架上的第一定滑轮后分为两股，一股绕过设置于米轨端绝缘块内的第二定滑轮与米轨活动限位块连接、另一股绕过设置于准轨端绝缘块内的第三定滑轮与准轨活动限位块连接；

所述主构架顶面开槽且开槽处依次设置有主倾角仪、单片机、显示屏、干电池，所述副构架顶面开槽且开槽处设置有副倾角仪，所述主倾角仪和副倾角仪与单片机的输入端连接，所述显示屏与单片机的输出端连接，所述干电池为单片机供电。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述主构架和副构架均采用高强度、不易变形、轻质的合金材料且主构架和副构架的外表面均喷涂绝缘材料，所述主构架和副构架铰接处的上表面和下表面均设置有限位板使得主构架和副构架轴线之间的夹角范围为180°±5°，所述主构架和副构架铰接处设置有橡胶保护套，所述主构架和副构架的两端部均采用圆角。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述共用轨端绝缘块、米轨端绝缘块和准轨端绝缘块均采用耐磨损、不易变形的绝缘材料，所述共用轨端绝缘块和米轨端绝缘块均通过螺栓与主构架连接，所述准轨端绝缘块通过螺栓与副构架连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述米轨端绝缘块和准轨端绝缘块之间的间隙为10mm～20mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述共用轨端限位块为长圆形空心金属结构且顶面设置有顶盖，所述共用轨端限位块通过螺栓与共用轨端绝缘块连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述第一位移传感器和第二位移传感器的右端均设置有精调螺丝杆。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述主倾角仪和副倾角仪的下方均设置用于校正主倾角仪和副倾角仪倾斜角度的弹片和螺母。

本发明技术方案的进一步改进在于：当把手处于正常状态时，所述共用轨固定限位块左侧和米轨活动限位块右侧之间的距离为s1，s1取值范围为1025mm～1045mm，所述共用轨固定限位块左侧和准轨活动限位块右侧之间的距离s2，s2取值范围为1460mm～1480mm，此时第一位移传感器和第二位移传感器均处于受压状态；当压下把手时，所述共用轨固定限位块左侧和米轨活动限位右侧之间的距离为s1’，s1’取值范围为980mm～990mm，所述共用轨固定限位块左侧和准轨活动限位右侧之间的距离s2’，s2’取值范围为1415mm～1425mm，此时第一位移传感器和第二位移传感器的测量值均为0，当弹起把手时，绕过第二定滑轮的拉绳带动米轨活动限位块右移与米轨左侧密贴，同时绕过第三定滑轮的拉绳带动准轨活动限位右移与准轨左侧密贴，此时第一位移传感的测量值为h1，第二位移传感器的测量值为h2。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的计算方法：米轨轨距测量值=s1’+h1，准轨轨距测量值=s2’+h2，所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的偏差均为±0.2mm；

米轨轨道水平差和准轨轨道水平差计算方法：米轨轨道水平差＝（s1’+h1+d）×tanα，准轨轨道水平差＝米轨轨道水平差－[（s2’+h2+d）-（s1’+h1+d）]×tanβ，所述米轨轨道水平差和准轨轨道水平差的偏差均为±0.1mm，其中α表示主倾角仪测量值，β表示副倾角仪测量值，d为单根钢轨轨头宽度。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述显示屏的上方设置有凸透镜且凸透镜的上表面与主构架的顶面平齐。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明装置结构简单，测量方便，针对现有的三线套轨设计的智能道尺，每一断面只需要测量一次，测量工作量小；

2、本发明通过设置共用轨固定限位块、米轨活动限位块和准轨活动限位块可以将测点位于轨顶面往下16mm，使测量结果精准；

3、本发明通过位移传感器和倾角仪，通过单片机处理，能够精准测量米轨轨距测量值、准轨轨距测量值、米轨轨道水平差、准轨轨道水平差；

4、本发明通过主构架和副构架两端部均采用圆角，防止割手；

5、本发明通过在显示屏的上方设置有凸透镜，防止由于反光看不清显示屏的数据。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明局部放大图；

图3是本发明测量米轨轨距和准轨轨距前状态图；

图4是本发明测量米轨轨距和准轨轨距时状态图；

图5是本发明测量米轨轨距水平差和准轨轨距水平差时状态图；

图6是本发明主倾角仪测量角度放大图；

图7是本发明主副倾角仪测量角度放大图；

图8是本发明共用轨固定限位块结构示意图；

图9是本发明米轨活动限位块结构示意图；

图10是本发明准轨活动限位块结构示意图；

其中，1、主构架，2、副构架，3、共用轨端绝缘块，4、米轨端绝缘块，5、准轨端绝缘块，6、共用轨固定限位块，7、米轨活动限位块，8、准轨活动限位块，9、第一位移传感器，10、第一拉簧，11、第二位移传感器，12、第二拉簧，13、把手，14、压簧，15、主倾角仪、16、单片机，17、显示屏，18、干电池，19、副倾角仪，20、第一定滑轮，21、第二定滑轮，22、第三定滑轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1至图10所示，一种三线套轨铁路道尺，包括主构架1、与主构架1铰接的副构架2且铰接处位于米轨非共用轨和准轨非共用轨之间的上方，铰接处位于米轨非共用轨正上方时为最优，所述主构架1和副构架2铰接处的上表面和下表面均设置有限位板使得主构架1和副构架2轴线之间的夹角范围为180°±5°，所述主构架1和副构架2铰接处设置有橡胶保护套，所述主构架1和副构架2的两端部均采用圆角，防止割伤手。主构架1和副构架2均采用空心方形截面，采用高强度的、不易变形的、轻质的合金材料，主构架1和副构架2外表面均喷涂绝缘材料，以避免使得各股钢轨之间联电而引起铁路信号问题。

所述主构架1的下侧间隔设置有共用轨端绝缘块3和米轨端绝缘块4，并且共用轨端绝缘块3位于共用轨上端、米轨端绝缘块4位于米轨非共用轨上端，所述副构架2的下侧设置有准轨端绝缘块5，并且准轨端绝缘块5位于准轨非共用轨上端，共用轨端绝缘块3、米轨端绝缘块4和准轨端绝缘块5均采用耐磨损、不易变形的绝缘材料。所述共用轨端绝缘块3和米轨端绝缘块4通过螺栓与主构架1连接且螺栓由主构架1的上表面穿入但不穿透共用轨端绝缘块3和米轨端绝缘块4，所述准轨端绝缘块5通过螺栓与副构架2连接且螺栓由副构架2的上表面穿入但不穿透准轨端绝缘块5。所述米轨端绝缘块4和准轨端绝缘块5之间的间隙为10mm～20mm，既满足于主构架1和副构架2相对于铰转动的需要，又能确保间隙不至于与钢轨表面接触而导电（导电易引起铁路信号问题，而影响铁路行车安全）。米轨端绝缘块4、准轨端绝缘块5均采用方形空心截面。

所述共用轨端绝缘块3右侧下方设置有高度为16mm的共用轨固定限位块6，所述共用轨端限位块6为长圆形空心金属结构且顶面设置有顶盖，所述共用轨端限位块6通过螺栓与共用轨端绝缘块3连接且螺栓由顶盖向上穿入且不穿透共用轨端限位块6。

所述米轨端绝缘块4的内部滑动设置有米轨活动限位块7且米轨活动限位块7的下端伸出米轨端绝缘块4的底部16mm，所述米轨活动限位块7的左端固定设置有始终处于受拉状态的第一拉簧10，并且第一拉簧10的另一端与米轨端绝缘块固定连接，所述米轨端绝缘块4上固定设置有第一位移传感器9，且第一位移传感器9的探测端密贴米轨活动限位块7的右端，用于测量米轨活动限位块7滑动位移值。

所述准轨端绝缘块5的内部滑动设置有准轨活动限位块8且准轨活动限位块8的下端伸出准轨端绝缘块5的底部16mm，所述准轨活动限位块8的左端固定设置有始终处于受拉状态的第二拉簧12，并且第二拉簧12的另一端与准轨端绝缘块5固定连接，所述准轨端绝缘块5上固定设置有第二位移传感器11，且第二位移传感器11的探测端密贴准轨活动限位块8的右端，用于测量准轨活动限位块8顶部的滑动位移值。

所述第一位移传感器9和第二位移传感器10的右端均设置有精调螺丝杆，用于精确调整第一位移传感器9和第二位移传感器10的位置。

所述主构架1上铰接有能够上下转动的把手13且把手13的活动端与主构架1顶面之间设置有处于受压状态的压簧14，所述压簧14弹性模量为第一拉簧10和第二拉簧12的3～5倍，所述把手13的活动端还设置有拉绳，所述拉绳绕过设置于主构架1上的第一定滑轮20后分为两股，一股绕过设置于米轨端绝缘块4内的第二定滑轮21与米轨活动限位块7连接、另一股绕过设置于准轨端绝缘块5内的第三定滑轮22与准轨活动限位块8连接。

没有开始测量时，把手13处于正常状态时，所述共用轨固定限位块6左侧和米轨活动限位块7右侧之间的距离为s1，s1取值范围为1025mm～1045mm，此时第一位移传感器9处于受压状态，所述共用轨固定限位块6左侧和准轨活动限位块8右侧之间的距离s2，s2取值范围为1460mm～1480mm，此时第二位移传感器11处于受压状态；

当压下把手13时，第一拉簧10带动米轨活动限位块7左移，同时第二拉簧12带动准轨活动限位块8左移，此时所述共用轨固定限位块6左侧和米轨活动限位块7右侧之间的距离为s1’，s1’取值范围为980mm～990mm，此时第一位移传感器9的测量值为0，所述共用轨固定限位块6左侧和准轨活动限位块8右侧之间的距离s2’，s2’取值范围为1415mm～1425mm，此时第二位移传感器11的测量值为0；

当弹起把手13时，绕过第二定滑轮21的拉绳带动米轨活动限位块7右移与米轨左侧密贴，同时绕过第三定滑轮22的拉绳带动准轨活动限位块8右移与准轨左侧密贴，此时第一位移传感器9的测量值为h1，第二位移传感器11的测量值为h2；

所述主构架1顶面开槽且开槽处依次设置有主倾角仪15、单片机16、显示屏17、干电池18，所述副构架2顶面开槽且开槽处设置有副倾角仪19，所述主倾角仪15和副倾角仪19与单片机16的输入端连接，所述显示屏17与单片机16的输出端连接，所述干电池18为单片机16供电，主倾角仪15和副倾角仪19的下方设置有弹片和螺母，用于校正主倾角仪15和副倾角仪19倾斜角度。

所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的计算方法：米轨轨距测量值=s1’+h1，准轨轨距测量值=s2’+h2，所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的偏差均为±0.2mm；

米轨轨道水平差和准轨轨道水平差计算方法：米轨轨道水平差＝（s1’+h1+d）×tanα，准轨轨道水平差＝米轨轨道水平差－[（s2’+h2+d）-（s1’+h1+d）]×tanβ，所述米轨轨道水平差和准轨轨道水平差的偏差均为±0.1mm，其中α表示主倾角仪15测量值，β表示副倾角仪19测量值，d为单根钢轨轨头宽度。

第一位移传感器9、第二位移传感器11、主倾角仪15和副倾角仪19将测量值均传输给单片机16，单片机16根据米轨轨距测量值、准轨轨距测量值的计算方法和米轨轨道水平差、准轨轨道水平差计算方法将处理后的计算结果显示到显示屏17上，所述显示屏17的上方设置有凸透镜且凸透镜的上表面与主构架1的顶面平齐，避免由于反光看不清显示屏17上的数据。

使用方法：操作人员将道尺移动到需要测量轨距和水平差的位置，没有测量时，如图3所示，把手13处于正常状态时，所述共用轨固定限位块6左侧和米轨活动限位块7右侧之间的距离为s1，s1取值范围为1025mm～1045mm，此时第一位移传感器9处于受压状态，所述共用轨固定限位块6左侧和准轨活动限位块8右侧之间的距离s2，s2取值范围为1460mm～1480mm，此时第二位移传感器11处于受压状态；共用轨固定限位块6放置于共用轨右侧作用边，米轨活动限位块7放置于米轨顶端，准轨活动限位块8放置于准轨顶端；

开始测量时，如图4-7所示，压下把手13时，第一拉簧10带动米轨活动限位块7左移，同时第二拉簧12带动准轨活动限位块8左移，此时所述共用轨固定限位块6左侧和米轨活动限位块7右侧之间的距离为s1’，s1’取值范围为980mm～990mm，此时第一位移传感器9的测量值为0，所述共用轨固定限位块6左侧和准轨活动限位块8右侧之间的距离s2’，s2’取值范围为1415mm～1425mm，此时第二位移传感器11的测量值为0；然后弹起把手13，绕过第二定滑轮21的拉绳带动米轨活动限位块7右移与米轨左侧密贴，同时绕过第三定滑轮22的拉绳带动准轨活动限位块8右移与准轨左侧密贴，此时第一位移传感器9的测量值为h1，第二位移传感器11的测量值为h2，主倾角仪15测量的是共用轨中心线和米轨顶面中心线的连线与水平线之间的夹角α，副倾角仪19测量的是准轨中心线和米轨顶面中心线的连线与水平线之间的夹角β，将h1、h2、α、β传送给单片机16，单片机16根据计算方法：所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的计算方法：米轨轨距测量值=s1’+h1，准轨轨距测量值=s2’+h2，所述米轨轨距测量值和准轨轨距测量值的偏差均为±0.2mm；米轨轨道水平差和准轨轨道水平差计算方法：米轨轨道水平差＝（s1’+h1+d）×tanα，准轨轨道水平差＝米轨轨道水平差－[（s2’+h2+d）-（s1’+h1+d）]×tanβ，所述米轨轨道水平差和准轨轨道水平差的偏差均为±0.1mm，其中α表示主倾角仪15测量值，β表示副倾角仪19测量值，d为单根钢轨轨头宽度，将计算结果显示到显示屏17上。

需要更换测量地点时，压下把手13，手用力握住把手13与道尺尺身，此时压簧14被压下，米轨活动限位块7和准轨活动限位块8在第一拉簧10和第二拉簧12的作用下左移，使米轨活动限位块7与米轨非共用轨之间拉开间隙，准轨活动限位块8与准轨非共用轨之间拉开间隙，此时可提起道尺。

本发明装置结构简单，测量方便，针对现有的三线套轨设计的智能道尺，能够精准测量米轨轨距值、准轨轨距值、米轨轨距水平差、准轨轨距水平差，且每一断面只需要测量一次，测量工作量小。

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