鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器的制造方法
【專利摘要】一種鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器，其結(jié)構(gòu)包括：安裝柄、旋轉(zhuǎn)頭、連接爪、球結(jié)構(gòu)軸承、小軸、滾動軸承一、滾動軸承二；旋轉(zhuǎn)頭處于安裝柄上部，并繞安裝柄旋轉(zhuǎn)，兩個呈中心對稱的連接爪連接拉線傳感器的拉線，兩連接爪用球結(jié)構(gòu)軸承安裝在中心小軸上，單獨(dú)做360度轉(zhuǎn)動，小軸安裝在萬向節(jié)球的滾動軸承一中，作周向旋轉(zhuǎn)，球結(jié)構(gòu)軸承外圈安裝在旋轉(zhuǎn)頭中，內(nèi)球繞其球中做周向轉(zhuǎn)動，安裝柄安裝在滾動軸承二中；本發(fā)明與以往十字軸結(jié)構(gòu)適配器相比，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，可以通過直接測量萬向節(jié)球軸承外表面來得到虛擬的拉線交匯點(diǎn)，測量比較準(zhǔn)確，進(jìn)而提高整個軌道檢測小車測量軌道的準(zhǔn)確度。
【專利說明】鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技的進(jìn)步，國家的鐵路建設(shè)走上快速發(fā)展的道路，已經(jīng)躍入了動車高鐵的時代。而隨著鐵路機(jī)車速度的提高，對鐵路軌道的要求也越來越高，高鐵的無砟軌道建設(shè)里程越來越長。但高鐵無砟軌道的運(yùn)營維護(hù)要求也很高。運(yùn)營維護(hù)階段，要在使用軌道邊的基樁控制網(wǎng)的永久性基準(zhǔn)點(diǎn)(CPIII)基礎(chǔ)上進(jìn)行測設(shè)維護(hù)軌道(參見圖1)，是無砟軌道養(yǎng)護(hù)維修時所需要的，用以監(jiān)控軌道幾何形態(tài)的變化?，F(xiàn)在高鐵軌道運(yùn)行十分繁忙，運(yùn)營維護(hù)只有利用行車間隔時間或運(yùn)行天窗時間段進(jìn)行，如何迅速有效利用CPIII點(diǎn)進(jìn)行軌道測量維護(hù)是提高鐵路運(yùn)營維護(hù)效率的重要方面。
[0003]鐵路軌道三維約束測量檢查儀就是一種用于檢測鐵路軌道坐標(biāo)的新型測量儀器，適用于高鐵線路檢測。高鐵軌道要求高，不允許鐵路軌道有超出許可的變化，因此需要使用沿鐵路旁分布的CPIII基樁點(diǎn)來監(jiān)測軌道的大地坐標(biāo)點(diǎn)是否變化，一旦變化超出允許值，就需要進(jìn)行調(diào)軌，恢復(fù)原有坐標(biāo)。準(zhǔn)確檢測軌道坐標(biāo)是保障鐵路坐標(biāo)精度的檢、養(yǎng)、修體系中的重要一環(huán)。CPIII點(diǎn)是個虛擬的點(diǎn)，架設(shè)時在CPIII點(diǎn)基樁孔中安放反射棱鏡，由全站儀發(fā)出激光反射得到棱鏡反射中點(diǎn)的大地測量坐標(biāo)，因此CPIII點(diǎn)在基樁孔上方，是個虛擬的空間點(diǎn)?；鶚犊滓唤?jīng)敷設(shè)就一直保留，測量數(shù)據(jù)也要存儲保留，作為以后維護(hù)監(jiān)測軌道的原始數(shù)據(jù)。
[0004]通常的三維約束測量鐵路軌道坐標(biāo)檢測系統(tǒng)由全站儀、反射棱鏡、軌道檢測小車及鐵軌沿線的鋪設(shè)無砟軌道和運(yùn)營維護(hù)提供控制基準(zhǔn)CPIII測量基樁坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成。進(jìn)行反向測量，使用時反射棱鏡的安裝柄裝入CPIII點(diǎn)的基樁定位孔中定位，全站儀發(fā)射激光束照射反射棱鏡后接受反射光后，這樣由CPIII點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)反向計算，得到全站儀坐標(biāo)；再將反射棱鏡安裝在軌道檢測小車上，軌道檢測小車停在軌道某個位置時，全站儀再次激光測量，就得到小車所在軌道的坐標(biāo)點(diǎn)。再同鋪設(shè)鐵路軌道時保留的原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)比對確定軌道現(xiàn)狀。但由于全站儀是一種要使用到激光測量的光、機(jī)、電測量儀器，對環(huán)境要求較高，且每測量完一站軌道，就必須重新設(shè)站，重新利用沿軌道的基樁點(diǎn)先標(biāo)定全站儀自身的坐標(biāo)，再去校核軌道的坐標(biāo)，所耗費(fèi)時間比較多。測量一站的軌道只有幾百米，如果時間不充裕，測量的距離更短；而鐵道線漫長，所耗費(fèi)的勞動量巨大，維護(hù)運(yùn)營成本較高，因而對測量效率有較多制約。而拉線式的軌道三維約束測量儀直接利用置于軌道上的軌道檢測小車與鐵路沿線的CPIII測量基樁坐標(biāo)點(diǎn)之間直接進(jìn)行測量相對位置，然后得到小車所在鐵路軌道的大地測量坐標(biāo)，不需要重復(fù)設(shè)站，測量效率高；且由于不使用價格昂貴的全站儀系統(tǒng)，總體成本低。軌道檢測小車立柱上的兩個拉線式位移傳感器的拉線經(jīng)量測滾輪交匯于適配器。適配器尾端是桿狀的連接柄，使用時候，適配器連接柄插入被安裝在鐵路沿線的CPIII基樁點(diǎn)的定位孔座中，適配器上的測量拉線自然收緊拉直，構(gòu)成一個三角形關(guān)系，由于CPIII點(diǎn)的狀況不確定而存在各種情況。上拉線段LI與下拉線段L2變化時，三角形是唯一的，L1、L2長度由各自的拉線傳感器測出，靠近立柱的三角形的一條邊長度是固定的。即適配器置于O位時候，L1、L2成一條直線，Ll=La, L2=Lb，再加入計算拉線在滾輪上的包角，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以計算出三角形各點(diǎn)的坐標(biāo)。測量時推動軌道檢測小車小范圍移動，軌道檢測小車傳感器采集數(shù)據(jù)交所帶數(shù)據(jù)處理計算機(jī)處理數(shù)據(jù)，比較小車自身的姿態(tài)和幾何參數(shù)，計算軌道檢測小車相對CPIII基樁點(diǎn)的位置，進(jìn)一步求解出軌道中心的坐標(biāo)位置。但是不但La+Lb的長度段長度值必須比較準(zhǔn)確，而且La和Lb各自的長度段的長度值也必須的比較準(zhǔn)確，否則進(jìn)行數(shù)學(xué)計算時初始的偏差會影響計算結(jié)果準(zhǔn)確性。所以適配器與兩端量測滾輪的初始測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性十分重要，適配器結(jié)構(gòu)上要使這種測量容易測量準(zhǔn)確。
[0005]適配器連接著兩個拉線傳感器的測量拉線，并且在測量范圍門內(nèi)變化時，要能夠始終保持拉線的空間虛擬交匯點(diǎn)唯一，是測量系統(tǒng)中一個重要的結(jié)構(gòu)。
[0006]既有的拉線適配器采用十字萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，拉線空間虛擬交匯點(diǎn)由多個零件構(gòu)成，各個零件累積誤差較大。由外部零件測量推導(dǎo)空間虛擬交匯點(diǎn)，有定位測量的困難，故整體存在有精確制造與精確測量都十分的困難。本發(fā)明提供了一種新的適配器結(jié)構(gòu)，不僅總體結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，而且能夠較為方便的進(jìn)行精確地測量，為整個軌道檢測小車精確測量的可靠數(shù)學(xué)模型建立有所裨益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:將鐵路軌道三維約束測量儀上的兩拉線傳感器的測量拉繩連接在本發(fā)明所述的萬向節(jié)球適配器的兩個中心對稱的連接爪上，連接爪可以單獨(dú)轉(zhuǎn)動；兩連接爪則組合連接在一個萬向節(jié)球軸承上，共同組成一套有多個自由度的萬向節(jié)球結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不定的軌道CPIII基樁點(diǎn)安裝位置。兩拉線傳感器的拉繩的空間交匯點(diǎn)，就是拉繩的虛擬延伸交匯點(diǎn)。雖然不能直接進(jìn)行測量其與其它基準(zhǔn)的相對位置，但是使用萬向節(jié)球軸承后，這個交匯點(diǎn)就變成的萬向節(jié)球的球心點(diǎn)。萬向節(jié)球結(jié)構(gòu)軸承制造時有比較高的精度，因此只要在制造組裝整個適配器的時候，保證將萬向節(jié)球軸承安裝位置準(zhǔn)確，就可以保證測量拉線的交匯點(diǎn)位置。而且由于萬向節(jié)球軸承的內(nèi)球結(jié)構(gòu)可以繞球心進(jìn)行周向轉(zhuǎn)動，當(dāng)適配器在其初始零位，進(jìn)行測量值標(biāo)定時候，可以周向轉(zhuǎn)動一定的角度。這時，萬向節(jié)的球形內(nèi)結(jié)構(gòu)的球頂完全露出，可以較為容易的直接測量到內(nèi)球頂點(diǎn)與拉線量測滾輪之間的距離，補(bǔ)上內(nèi)球的半徑，也就可以得到了虛擬的拉繩交匯點(diǎn)與量測滾輪的距離。這樣的測量相對直接，引入測量的測量傳遞尺寸鏈環(huán)節(jié)很少，減少了尺寸鏈傳遞的誤差累積，使適配器零位測量的準(zhǔn)確度得到提高。
[0009]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括:安裝柄、旋轉(zhuǎn)頭、連接爪、球結(jié)構(gòu)軸承、小軸、滾動軸承一、滾動軸承二 ；
旋轉(zhuǎn)頭處于安裝柄上部，并繞安裝柄旋轉(zhuǎn)，兩個呈中心對稱的連接爪連接拉線傳感器的拉線，兩連接爪用球結(jié)構(gòu)軸承安裝在中心小軸上，單獨(dú)做360度轉(zhuǎn)動，小軸安裝在萬向節(jié)球的滾動軸承一中，作周向旋轉(zhuǎn)，球結(jié)構(gòu)軸承外圈安裝在旋轉(zhuǎn)頭中，內(nèi)球繞其球中做周向轉(zhuǎn)動，安裝柄安裝在滾動軸承二中；
所述萬向節(jié)球適配器在使用時，連接鐵路軌道拉線式三維約束測量檢查儀上的拉線傳感器，安裝于鐵路軌道沿線的CPIII點(diǎn)基樁孔中，適配器裝入CPIII點(diǎn)基樁孔中后，適配器旋轉(zhuǎn)頭部周向旋轉(zhuǎn)的中心點(diǎn)即為鐵路軌道檢測用的CPIII點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:與以往十字軸結(jié)構(gòu)適配器相比，萬向節(jié)球結(jié)構(gòu)適配器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，可以通過直接測量萬向節(jié)球軸承外表面來得到虛擬的拉線交匯點(diǎn)，測量比較準(zhǔn)確，進(jìn)而提高整個軌道檢測小車測量軌道的準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述萬向節(jié)球結(jié)構(gòu)適配器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述萬向節(jié)球結(jié)構(gòu)適配器結(jié)構(gòu)剖示圖；
圖中:1.安裝柄、2.旋轉(zhuǎn)頭、3.連接爪、4.球結(jié)構(gòu)軸承、5.小軸、6.滾動軸承一、7.滾
動軸承二。
[0012]圖3為本發(fā)明所述是適配器萬向節(jié)球轉(zhuǎn)過一定角度的示意圖；
圖4為測量小車在側(cè)面測量狀況示意圖；
圖中:8.測量小車、9.萬向球結(jié)構(gòu)適配器、10.CPIII基樁點(diǎn)；0點(diǎn)即為萬向球結(jié)構(gòu)適配器上兩條測量拉線的空間交匯點(diǎn)。
【具體實施方式】
[0013]結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括:安裝柄、旋轉(zhuǎn)頭、連接爪、球結(jié)構(gòu)軸承、小軸、滾動軸承一、滾動軸承
-* ;
旋轉(zhuǎn)頭處于安裝柄上部，并繞安裝柄旋轉(zhuǎn)，兩個呈中心對稱的連接爪連接拉線傳感器的拉線，兩連接爪用球結(jié)構(gòu)軸承安裝在中心小軸上，單獨(dú)做360度轉(zhuǎn)動，小軸安裝在萬向節(jié)球的滾動軸承一中，作周向旋轉(zhuǎn)，球結(jié)構(gòu)軸承外圈安裝在旋轉(zhuǎn)頭中，內(nèi)球繞其球中做周向轉(zhuǎn)動，安裝柄安裝在滾動軸承二中；
所述萬向節(jié)球適配器在使用時，連接鐵路軌道拉線式三維約束測量檢查儀上的拉線傳感器，安裝于鐵路軌道沿線的CPIII點(diǎn)基樁孔中，適配器裝入CPIII點(diǎn)基樁孔中后，適配器旋轉(zhuǎn)頭部周向旋轉(zhuǎn)的中心點(diǎn)即為鐵路軌道檢測用的CPIII點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路軌道三維約束測量用萬向球結(jié)構(gòu)參照點(diǎn)適配器，其特征在于:所述適配器結(jié)構(gòu)包括:安裝柄、旋轉(zhuǎn)頭、連接爪、球結(jié)構(gòu)軸承、小軸、滾動軸承一、滾動軸承二 ； 旋轉(zhuǎn)頭處于安裝柄上部，并繞安裝柄旋轉(zhuǎn)，兩個呈中心對稱的連接爪連接拉線傳感器的拉線，兩連接爪用球結(jié)構(gòu)軸承安裝在中心小軸上，單獨(dú)做360度轉(zhuǎn)動，小軸安裝在萬向節(jié)球的滾動軸承一中，作周向旋轉(zhuǎn)，球結(jié)構(gòu)軸承外圈安裝在旋轉(zhuǎn)頭中，內(nèi)球繞其球中做周向轉(zhuǎn)動，安裝柄安裝在滾動軸承二中； 所述萬向節(jié)球適配器在使用時，連接鐵路軌道拉線式三維約束測量檢查儀上的拉線傳感器，安裝于鐵路軌道沿線的CPIII點(diǎn)基樁孔中，適配器裝入CPIII點(diǎn)基樁孔中后，適配器旋轉(zhuǎn)頭部周向旋轉(zhuǎn)的中心點(diǎn)即為鐵路軌道檢測用的CPIII點(diǎn)。
【文檔編號】E01B35/00GK103882785SQ201410139580
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】陶捷 申請人:江西日月明鐵道設(shè)備開發(fā)有限公司