一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法，操作時(shí)，先設(shè)定一端為固定起始點(diǎn)并讀出初始角度，在動(dòng)力裝置控制下沿軌道勻速移動(dòng)車架至第一點(diǎn)(每次車架移動(dòng)距離相同且不超過車架輪軸軸距)并讀出第一點(diǎn)的角度，如此類推第二點(diǎn)、第三點(diǎn)至最終點(diǎn)，并進(jìn)行計(jì)算作為初始值；再次操作時(shí)，仍以一端固定起始點(diǎn)開始并讀出角度，移動(dòng)車架至第一點(diǎn)并讀出第一點(diǎn)的角度，如此類推第二點(diǎn)、第三點(diǎn)至最終點(diǎn)，并進(jìn)行計(jì)算作本次量測值；前后兩次的讀數(shù)分別計(jì)算并對同一點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行比較即可計(jì)算出軌道相對下沉量。該基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法成本低、易于實(shí)施、測量精度高。
【專利說明】一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，軌道路基沉降監(jiān)測有多種方法，根據(jù)測點(diǎn)布置的兒何分布不同，主要可分為單點(diǎn)沉降、分層沉降、橫剖面沉降以及縱剖面沉降等，根據(jù)量測方法又可分為沉降板法、電磁式沉降儀、土位移計(jì)、測斜管法、靜力水準(zhǔn)法、液壓沉降儀、光纖光柵傳感器及衛(wèi)星遙感(成本高且精度有限)等方法。對于現(xiàn)有的測點(diǎn)布置方式及量測方法來說，測點(diǎn)布置要求高、工作量大、尤其長期監(jiān)測時(shí)維護(hù)工作量大，量測時(shí)數(shù)據(jù)采集受外部環(huán)境影響較大且數(shù)據(jù)采集工作量也較大。因此，有必要設(shè)計(jì)一種全新的軌道沉降量測裝置及量測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法，該基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法成本低、易于實(shí)施、測量精度高。
[0004]發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種基于角度量測的軌道沉降量測方法，在軌道上設(shè)置一個(gè)測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置及測點(diǎn)編碼；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值；
[0006]在軌道上等間距設(shè)定多個(gè)測點(diǎn)，分別是&、A1, A2, A3,……，分別稱為固定起始點(diǎn)(基點(diǎn)或高程參考點(diǎn))、第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…;相鄰測點(diǎn)的間距為L ； (L 一般小于6m)
[0007]所述的量測包括以下步驟:
[0008]步驟1:獲取各測點(diǎn)的角度初始值并計(jì)算各測點(diǎn)的原始高程值:
[0009]測量車從固定起始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，直到終點(diǎn)；并分別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度即角度初始值:α _、a lt(l> a 2t(l、α 3t(l、…；
[0010]設(shè)固定起始點(diǎn)為Ηω，各測點(diǎn)的原始高程值則為:
[0011] δ Alt0 = HA0+Ltg α _
[0012]δ A2t(l = δ Alt(l+Ltg α lt0
[0013]δ A3t0 — δ A2t(i+Ltg α 2t0
[0014]......；
[0015]δ Ait(l = δ (Ai_1)t0+Ltga



(1-l)tO
[0016]......；
[0017]其中下標(biāo)t0表示初次的數(shù)據(jù)；δΜω表示第i個(gè)測點(diǎn)的初始位移值，i = 1，2，3，…；
[0018]步驟2:獲取各測點(diǎn)的本次角度并計(jì)算各測點(diǎn)的本次高程值；[0019]測量車再次從初始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，并分
[0020]別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度:α Μ1、a m、a 2tl、a 3tl、…；
[0021 ] 設(shè)固定起始點(diǎn)為Haci，各測點(diǎn)的本次高程值為:
[0022]δ Altl — HA0+Ltg a otl
[0023]δ A2tl = δ Altl+Ltg α ltl
[0024]δ A3tl = δ A2ti+Ltg α 2tl
[0025]......[0026]δ Aitl = δ (Αη) tl+Ltga (i_1)tl
[0027]......;
[0028]其中下標(biāo)tl表示本次的數(shù)據(jù)；δΑηι表示第i個(gè)測點(diǎn)的本次高程值，i = 1，2，3，…；
[0029]步驟3:計(jì)算得到各測點(diǎn)的沉降值；
[0030]AAltl = δ Altl- δ Alt0
[0031]AA2tl — δ A2tl_ δ A2t0
[0032]Δ A3tl — δ A3tl_ δ A3t0
[0033]......[0034]Δ Aitl = δ Aitl_ δ Ait0
[0035]......[0036]AAitl是第i個(gè)測點(diǎn)的本次沉降值【又稱為實(shí)際沉降值】；i = 1,2,3,…。
[0037]所述的L小于車架輪軸軸距【軸距是指前后輪軸之間的距離】。
[0038]當(dāng)L < 3000mm車架移動(dòng)速度控制在40Km/h以下，當(dāng)3000mm ^ L ^ 6000mm時(shí)車架移動(dòng)速度控制在75Km/h以下造句。
[0039]所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀?！炯碦T-11509C型變速箱兼做車輪位置傳感器】
[0040]一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置，包括設(shè)置在軌道上的測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測距編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置并識(shí)別測點(diǎn)；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值；
[0041]采用前述的基于角度量測的軌道沉降量測方法對軌道上的多個(gè)測點(diǎn)實(shí)施沉降量量測。
[0042]所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀。
[0043]有益效果:
[0044]本發(fā)明的基于角度量測的軌道沉降量測裝置及量測方法，是一種全新而巧妙的方案；
[0045] 本發(fā)明巧妙的利用了現(xiàn)有的軌道這一前提和基礎(chǔ)，并基于此基礎(chǔ)創(chuàng)造性地提出了一種獨(dú)特的方案，雖然其實(shí)現(xiàn)方法本身是簡單的，但是效果卻是極其明顯的，包括成本低(只需增加車架及少許測量設(shè)備和運(yùn)算平臺(tái))、易于實(shí)施(可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算，而且計(jì)算過程簡單)且精度極高。
[0046]本發(fā)明只需一個(gè)參考基點(diǎn)和若干個(gè)里程校核點(diǎn)(當(dāng)監(jiān)測范圍較長時(shí))，無需埋設(shè)其它測點(diǎn)，量測時(shí)將本發(fā)明中的量測裝置沿被測軌道行走通過即可完成量測數(shù)據(jù)采集，沿線被測點(diǎn)數(shù)不限，沿線被測點(diǎn)間距不限(當(dāng)測點(diǎn)間距大于6米時(shí)可按L < 3000mm模式或按L < 6000mm模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在數(shù)據(jù)輸出時(shí)進(jìn)行篩選【如果測點(diǎn)間距要求15m時(shí)，可按L = 3000mm模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)輸出時(shí)只輸出A。，A5, A1Q，…，等點(diǎn)的值】)。
[0047]本發(fā)明能應(yīng)用于軌道(尤其是運(yùn)營軌道如高鐵、準(zhǔn)軌、城鐵、地鐵等)的路堤、橋梁及隧道沉降量測，亦可在建已鋪軌道的路堤、橋梁及隧道沉降量測，操作方便，對線路通行影響小。最大的優(yōu)點(diǎn)是不需破壞路堤(路基)埋設(shè)沉降觀測點(diǎn)，不受氣象條件的影響，量測精度高，量測數(shù)據(jù)采集快等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為基于角度量測的軌道沉降量測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2為軌道上的測點(diǎn)及傾斜角的示意圖。
[0050]標(biāo)號(hào)說明:1-軌道，2-車輪，3-車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器，4-角度測量儀，5-采樣和計(jì)算單元，6-輸出單元，7-動(dòng)力裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0052]如圖1-2，一種基于角度量測的軌道沉降量測方法，在軌道上設(shè)置一個(gè)測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置及測點(diǎn)編碼；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值；
[0053]在軌道上等間距設(shè)定多個(gè)測點(diǎn)，分別是&、A1, A2, A3,……，分別稱為固定起始點(diǎn)(基點(diǎn)或高程參考點(diǎn))、第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…；相鄰測點(diǎn)的間距為L ；
[0054]所述的量測包括以下步驟:
[0055]步驟1:獲取各測點(diǎn)的角度初始值并計(jì)算各測點(diǎn)的原始高程值:
[0056]測量車從固定起始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，直到終點(diǎn)；并分別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度即角度初始值:a oto> a lt(l> a 2t(l、a 3t(l、…；
[0057]設(shè)固定起始點(diǎn)為Ηω，各測點(diǎn)的原始高程值為:
[0058]δ Alt0 = HA0+Ltg α _
[0059]δ A2t0 = δ Alt0+Ltg α lt0
[0060]δ A3t0 = δ A2t0+Ltg α 2t0
[0061]......;
[0062] 其中下標(biāo)t0表示初次的數(shù)據(jù)；δΜω表示第i個(gè)測點(diǎn)的初始位移值，i = 1，2，3，…；
[0063]步驟2:獲取各測點(diǎn)的本次角度并計(jì)算各測點(diǎn)的本次高程值；[0064]測量車再次從初始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，并分別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度:α otl、α ltl、α m、α Ml、…；
[0065]設(shè)固定起始點(diǎn)為Haci，各測點(diǎn)的本次高程值為:
[0066]δ Altl = HA0+Ltg a otl
[0067]δ A2tl = δ Altl+Ltg α ltl
[0068]δ A3tl = δ A2tl+Ltg α 2tl
[0069]......[0070]其中下標(biāo)tl表示本次的數(shù)據(jù)；δΑηι表示第i個(gè)測點(diǎn)的本次高程值，i = 1，2，3，…；
[0071]步驟3:計(jì)算得到各測點(diǎn)的沉降值；
[0072]AAltl= δ Altl- δ Alt0
[0073]Δ A2tl — δ A2tl_ δ A2t0
[0074]Δ A3tl — δ A3tl_ δ A3t0
[0075]......[0076]AAitl是第i個(gè)測點(diǎn)的本次量測沉降值【又稱為實(shí)際沉降值】；i = 1,2,3,…。
[0077]圖1中的輸出單元用于顯示和打印相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0078]所述的L小于車架輪軸軸距【軸距是指前后輪軸之間的距離】。
[0079]當(dāng)L < 3000mm車架移動(dòng)速度控制在40Km/h以下，當(dāng)3000mm ^ L ^ 6000mm時(shí)車架移動(dòng)速度控制在75Km/h以下。
[0080]所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀。【即RT-11509C型變速箱兼做車輪位置傳感器】
[0081]一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置，包括設(shè)置在軌道上的測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置及測點(diǎn)編碼；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值；
[0082]采用前述的基于角度量測的軌道沉降量測方法對軌道上的多個(gè)測點(diǎn)實(shí)施沉降量量測。
[0083]所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀。
[0084]實(shí)施例1:
[0085]在本實(shí)例中，車架采用雙軸結(jié)構(gòu)，軸距6000mm，軌距1435mm(標(biāo)準(zhǔn)軌距)，輪徑840mm，配康明斯(Cummins)NTC290發(fā)動(dòng)機(jī)及富勒(Fuller)RT-11509C變速箱，行走速度50_100Km/h。車輪位置通過變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，通過車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度(ω)和周數(shù)可精確計(jì)算移動(dòng)的距離L。角度測量采用陜西航天長城測控有限公司LE-60高精度傾角儀。Ε-60的測量范圍±15度，分辨率±0.001度，輸出速度1-5次/秒。
[0086]操作時(shí)，先設(shè)定一端為固定起始點(diǎn)并讀出初始角度，在動(dòng)力裝置控制下沿軌道勻速移動(dòng)車架至第一點(diǎn)(每次車架移動(dòng)距離相同且不超過車架輪軸軸距【軸距是指前后輪軸之間的距離，距離相同便于計(jì)算】)并讀出第一點(diǎn)的角度，如此類推第二點(diǎn)、第三點(diǎn)至最終點(diǎn)，并進(jìn)行計(jì)算作為初始值；再次操作時(shí)(此時(shí)，除起始點(diǎn)固定不動(dòng)外，其余測點(diǎn)假設(shè)有沉降發(fā)生)，仍以一端固定起始點(diǎn)開始并讀出角度，移動(dòng)車架至第一點(diǎn)并讀出第一點(diǎn)的角度，如此類推第二點(diǎn)、第三點(diǎn)至最終點(diǎn)，并進(jìn)行計(jì)算作本次量測值；前后兩次的讀數(shù)分別計(jì)算并對同一點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行比較即可計(jì)算出軌道相對下沉量。
[0087]需要注明的是:從圖2來看，是假設(shè)各測點(diǎn)(Al和A2等)在X軸上的投影點(diǎn)沒有變化，實(shí)際上，只要軌道有沉降發(fā)生，投影點(diǎn)的位置是有細(xì)微區(qū)別的，但是由于L遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沉降量，因此，這種差別太細(xì)微了，不影響測量精度，這種近似處理是工程上的基本處理手段。
[0088]設(shè)1、L = 23iD = 2*3i *840 = 5278mm ;監(jiān)測范圍 30Km，則可測點(diǎn)數(shù)約為 5684 個(gè)。
[0089]初始值(初始高程):
[0090]δ Alt0 = HA0+Ltg α _ = HA0+5278*tg3 = ΗΑ0+276.61mm( α oto = 3° )
[0091 ] δ ^to = δ Alt0+Ltg α lt0 = ΗΑ0+276.61+5278*tg2.998 = ΗΑ0+553.03mm (α lt0 = 2.998° )
[0092]δ A3t0 = δ ^o+Ltg α 2t0 = ΗΑ0+553.03+5278*tg2.995 = ΗΑ0+829.18mm (α 2t0 = 2.995。)
[0093]......[0094]第一次高程值:
[0095]δ Altl = HA0+Ltg a otl = HA0+5278*tg2.998 = HA0+276.42mm ( a otl = 2.998。)
[0096]δ 艦=δ Altl+Ltg a ltl = HA0+276.42+5278*tg2.998 = HA0+552.84mm (a ltl = 2.998。)
[0097]δ A3tl = δ A2t^Ltg a 2tl = HA0+552.84+5278*tg2.994 = HA0+828.89mm (a 2tl = 2.994° )
[0098]......[0099]第一次量測結(jié)果(沉降量，+為上升，-為下沉)
[0100]Δ Altl = δ Altl- δ Alt(l = Hao+276.42_Hao+276.61 = -0.19mm
[0101]Δ A2tl = δ A2tl- δ A2t(l = Hao+552.84_Hao+553.03 = -0.19mm
[0102]Δ A3tl = δ A3tl- δ A3t(l = HA0+828.89_HA0+829.18 = -0.29mm
[0103]......[0104]第二次高程值:
[0105]δ Alt2 = HA0+Ltg a 0t2 = HA0+5278*tg2.997 = HA0+276.33mm ( a 0t2 = 2.997。)
[0106]δ m2 = δ Alt2+Ltg a lt2 = HA0+276.33+5278*tg2.996 = HA0+552.57mm (a lt2 = 2.996。)
[0107]δ A3t2 = δ ^^+Ltg a 2t2 = HA0+552.57+5278*tg2.993 = HA0+828.53mm (a 2t2 = 2.993。)
[0108]......[0109]第二次量測結(jié)果(沉降量，+為上升，-為下沉)
[0110]Δ Alt2 = δ Alt2- δ Altl = Hao+276.33_ΗΑ(ι+276.42 = _0.09mm
[0111]Δ A2t2 = δ A2t2- δ A2tl = Ηαο+552.57_Ηαο+552.84 = -0.27mm
[0112]Δ A3t2 = δ A3t2- δ A3tl = ΗΑ0+828.53_ΗΑ0+828.89 = -0.36mm
[0113]......[0114]設(shè)2、L= 3? D ω/360 = π *840*818.5/360 = 6000mm ;監(jiān)測范圍 30Km，則可測點(diǎn)數(shù)約為5000個(gè)。
[0115]初始值(初始高程):
[0116] δ Alt0 = HA0+Ltg a _ = HAO+6000*tgl = Hao+104.73mm ( a oto = 1° )[0117]δ Alt(l = δ Alt0+Ltg α lt0 = Hao+104.73+6000*tg0.998 = HAO+209.25mm (a lt0 = 0.998。)
[0118]δ A3t(l = δ ^o+Ltg a 2t0 = HAO+209.25+6000*tg0.996 = HA0+313.56mm( a 2t0 = 0.996。)
[0119]......[0120]第一次高程值:
[0121 ]δ Altl = HA0+Ltg a otl = HA(l+6000*tg0.997 = Hao+104.42mm ( a otl = 0.997。)
[0122]δ ^tl = δ Altl+Ltg a ltl = Hao+104.42+6000*tg0.996 = HAO+208.73mm (a ltl = 0.996° )
[0123]δ A3tl = δ 艦+Ltg a 2tl = HAO+208.73+6000*tg0.994 = HA0+312.83mm (a 2tl = 0.994。)
[0124]......[0125]第一次量測結(jié)果(沉降量，+為上升，-為下沉)
[0126]= δ Altl- δ Alt(l = Hao+104.42_ΗΑΟ+104.73 = _0.31mm
[0127]Δ A2tl = δ A2tl- δ A2t0 = ΗΑΟ+208.73_ΗΑΟ+209.25 = -0.52mm
[0128]Δ A3tl = δ A3tl- δ A3t0 = ΗΑ0+312.83_ΗΑ0+313.56 = -0.73mm
[0129]......[0130]第二次高程值:
[0131 ]δ Alt2 = HA0+Ltg a 0t2 = HA(l+6000*tg0.997 = Hao+104.42mm ( ct 0t2 = 0.997。)
[0132]δ m2 = δ Alt2+Ltg a lt2 = Hao+104.42+6000*tg0.995 = HAO+208.63mm (a lt2 = 0.995。)
[0133]δ A3t2 = δ ^^+Ltg a 2t2 = HAO+208.63+6000*tg0.993 = HA0+312.63mm( a 2t2 = 0.993。)
[0134]......[0135]第二次量測結(jié)果(沉降量，+為上升，-為下沉)
[0136]Δ Alt2 = δ Alt2- δ Altl = Hao+104.42_ΗΑΟ+104.42 = 0.0Omm
[0137]Δ A2t2 = δ A2t2- δ A2tl = ΗΑΟ+208.63_ΗΑΟ+208.73 = -0.1Omm
[0138]Δ A3t2 = δ A3t2- δ A3tl = ΗΑ0+312.73_ΗΑ0+312.83 = -0.1Omm
[0139]......[0140]設(shè)Λ Ai為Ai在t0~tn的累計(jì)沉降(總沉降)，且O < n，則
[0141]AAi(t0jtn) = Δ Aito+ Δ Aitl+ Δ Ait2+...+...+ Δ Aitn_2+ Δ Aitn^1+ Δ Aitn
[0142]設(shè)ΛΜ為Ai在ti~tj的累計(jì)沉降，且O < i < j < n，則
[0143]AAi(tijtJ) = Δ Aiti+1+ Δ Aiti+2+ Δ Aiti+3+...+...+ Δ AitJ_2+ Δ Aitj^1+ Δ Aitj
[0144]若數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為η分鐘，則平均每分鐘的沉降速度為
[0145]Vaai = (AAltn-AAltn^1)Zn
[0146]若數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為η小時(shí)，則平均每小時(shí)的沉降速度為[0147]Vaai = (AAltn-AAltn^1)Zn
[0148]若數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為η天，則平均每天的沉降速度為
[0149]Vaai = (AAltn-AAltn^1)Zn
[0150]......[0151]根據(jù)上述測試計(jì)算，當(dāng)L < 3000mm時(shí)，分辨率為0.005mm ；3000mm≤L≤6000時(shí)，分辨率為0.01mm。精度高于現(xiàn)有的量測方法的精度【現(xiàn)有量測方法的精度0.1_，更低位數(shù)即0.01位時(shí)為估讀數(shù)】
[0152]注意事項(xiàng):
[0153]1、數(shù)據(jù)采集時(shí)，當(dāng)L < 3000mm車架移動(dòng)速度宜控制在40Km/h以下，當(dāng)3000 ^ L ^ 6000mm時(shí)車架移動(dòng)速度宜控制在75Km/h以下。
[0154]2、當(dāng)采取L = 2639mm (車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，建議車架每移動(dòng)200Km進(jìn)行一次里程確認(rèn)，當(dāng)采取2639≤ 6000mm進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，建議車架每移動(dòng)600Km進(jìn)行一次里程確認(rèn)?！疽苑览塾?jì)誤差導(dǎo)致測量失準(zhǔn)】
[0155] 3、若能確定Atl點(diǎn)為不動(dòng)點(diǎn)，便可從Atl點(diǎn)開始采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算；若不能確定Atl點(diǎn)為不動(dòng)點(diǎn)則每次應(yīng)從已知不動(dòng)點(diǎn)來確定Atl點(diǎn)高程，再從Atl點(diǎn)開始采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算。
【權(quán)利要求】
1.一種基于角度量測的軌道沉降量測方法，其特征在于，在軌道上設(shè)置一個(gè)測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置及測點(diǎn)編碼；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值； 在軌道上等間距設(shè)定多個(gè)測點(diǎn)，分別是Ap A2、A3、……，分別稱為固定起始點(diǎn)、第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…；相鄰測點(diǎn)的間距為L ； 所述的量測包括以下步驟: 步驟1:獲取各測點(diǎn)的角度初始值并計(jì)算各測點(diǎn)的原始高程值: 測量車從固定起始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，直到終點(diǎn)；并分別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度即角度初始值:α _、a lt0> a 2t(l、α 3t(l、…；設(shè)固定起始點(diǎn)高程為Haci，各測點(diǎn)的原始高程值為:
δ Alto = HA0+Ltg a oto
^ A2t0 — ^ AltO+Ltg a lt0
^ A3t0 — ^ A2t0+Ltg α 2t0
^ AitO — ^ (A1-DtO+Ltg α (1-l)tO 其中下標(biāo)to表示初次的數(shù)據(jù)；δ Mw表示第i個(gè)測點(diǎn)的初始位移值，i = 1,2,3,…； 步驟2:獲取各測點(diǎn)的本次角度并計(jì)算各測點(diǎn)的本次高程值； 測量車再次從初始點(diǎn)開始，依次運(yùn)行到第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，…，并分別記錄每一測點(diǎn)處測量車傾斜的角度:α _、a m、a 2tl、α 3tl、…； 設(shè)固定起始點(diǎn)高程為Haci，各測點(diǎn)的本次高程值為:δAm = HA0+Ltg a otl
δ A2ti = δ Aiti+Ltg α ltl
^ A3tl — ^ A2tl+Ltg Q 2tl
^ Aitl — 3 (A1-Dtl+Ltg α (1-l)tl 其中下標(biāo)tl表示本次的數(shù)據(jù)；δΑηι表示第i 個(gè)測點(diǎn)的本次高程值，I = 1,2,3,…； 步驟3:計(jì)算得到各測點(diǎn)的沉降值；
A Altl — δ Altl~ δ Alt0
A A2u — δ A2tl~ δ A2t0 ΛΑ = Ft - Ft
λ3?1 — u A3tl u A3t0
A Aitl — δ Aitl~ δ Ait0 AAitl是第i個(gè)測點(diǎn)的本次沉降值；i = 1，2，3，…。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度量測的軌道沉降量測方法，其特征在于，所述的L小于車架輪軸軸距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度量測的軌道沉降量測方法，其特征在于，當(dāng)L ( 3000mm車架移動(dòng)速度控制在40Km/h以下，當(dāng)3000mm < L < 6000mm時(shí)車架移動(dòng)速度控制在75Km/h以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于角度量測的軌道沉降量測方法，其特征在于，所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀。
5.一種基于角度量測的軌道沉降量測裝置，其特征在于，包括設(shè)置在軌道上的測量車，測量車的車架上設(shè)有動(dòng)力裝置、車輪位置傳感及測距編碼器、角度測量儀以及采樣和計(jì)算單元；所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)車輪；車輪位置傳感及測距編碼器用于檢查測量車是否到達(dá)測點(diǎn)位置及測點(diǎn)編碼；角度測量儀用于檢查測量車的傾角；采樣和計(jì)算單元用于對車輪位置傳感及測點(diǎn)編碼器和角度測量儀的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，并執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算以得到最終的各測點(diǎn)的沉降值； 采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于角度量測的軌道沉降量測方法對軌道上的多個(gè)測點(diǎn)實(shí)施沉降量量測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于角度量測的軌道沉降量測裝置，其特征在于，所述的動(dòng)力裝置采用NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)，NTC290型發(fā)動(dòng)機(jī)與RT-11509C型變速箱傳動(dòng)連接，車輪位置信號(hào)從RT-11509C型變速 箱輸出的里程信號(hào)中獲取，角度測量儀采用LE-60型傾角儀。
【文檔編號(hào)】E01B35/12GK103993530SQ201410244225
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】邱業(yè)建, 雷明鋒, 彭立敏, 施成華 申請人:中南大學(xué)