專利名稱：一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
無砟軌道具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、堅固耐用、軌道變形小、變形積累緩慢等優(yōu)點， 有利于高速行車，在世界許多國家得到廣泛應(yīng)用。在世界鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)形式中，以德國的雙塊式、博格板式無砟軌道結(jié)構(gòu)和日本的單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)圖為代表。德國在1998 年柏林——漢諾威建成并投入運營，運行時速為300km，日本采用板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的新干線運行時速為250km。我國鐵路將于2020年全國鐵路營業(yè)里程規(guī)劃目標(biāo)由10萬公里調(diào)整為12萬公里以上，其中客運專線由1. 2萬公里調(diào)整為1. 6萬公里，電化率由50%調(diào)整為60%，鐵路投資額已經(jīng)達(dá)到2萬億元，現(xiàn)在已進(jìn)入鐵路項目建設(shè)高峰時期，目前，已建或在建的高鐵大都采用無砟軌道結(jié)構(gòu)。鐵道部對板式無砟軌道混凝土軌道板成品提出了具體的外形外觀等質(zhì)量要求。而軌道板成品質(zhì)量測量的精度控制，可提高鋪設(shè)速度和確保鋪設(shè)精度，以及整個工程的精度、 進(jìn)度均得到了有效保障。在軌道板模具質(zhì)量符合要求的前提下，生產(chǎn)出來的板外形質(zhì)量才有保障。只有檢測精度的提高，軌道板質(zhì)量才更有保證，更能保證軌道板的平順性、穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)意義上的檢測方法大多采用游標(biāo)卡尺、塞尺、靠尺及水準(zhǔn)儀等設(shè)備，不僅工效慢，精度低，還影響檢測進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種適用于無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)，包括至少4個定心螺孔適配器、至少4個精密球形棱鏡、至少1個氣象傳感器、至少4個螺栓樁檢測套筒、至少1臺全站儀、至少1套軌道板檢測軟件、至少1套后處理分析軟件和至少1臺計算機(jī)。將自定心螺孔適配器、精密球形棱鏡組裝在一起后置于軌道板預(yù)埋套筒上構(gòu)成觀測點，或者精密球形棱鏡、螺栓樁檢測套筒組裝在一起后置于軌道板鋼模孔洞中伸出的螺栓樁上構(gòu)成觀測點，軌道板檢測軟件裝在全站儀上，后處理分析軟件裝在計算機(jī)上，完成檢測系統(tǒng)的軟硬件準(zhǔn)備工作。在所述精度檢測系統(tǒng)上使用的精度檢測方法，先用全站儀對觀測點進(jìn)行測量，包括如下步驟
全站儀設(shè)站； 設(shè)置全站儀參數(shù)； 基準(zhǔn)線定位； 螺栓孔/樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集； 保存測量數(shù)據(jù)至全站儀。
測量數(shù)據(jù)采集完畢后，將全站儀和計算機(jī)相連，將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)進(jìn)行后處理。計算機(jī)上的后處理軟件執(zhí)行如下操作步驟
.限差設(shè)置；
.尋找最佳平面，作共面性分析； .將所有點坐標(biāo)投影到最佳平面； .螺栓孔橫縱向直線性分析； .螺栓孔對稱性分析； .生成報表文件，完成檢測。后處理軟件對軌道板鋼模或成品軌道板進(jìn)行分析評估，對螺栓樁/孔的共面性、 共線性、對稱平行性、等距性做出檢測判斷。螺栓樁/孔的共面性要求各個螺栓樁/孔底部或頂部應(yīng)在一個平面上。螺栓樁/孔的共線性要求各行或各列螺栓樁/孔中線應(yīng)在一條直線上。螺栓樁/孔的對稱平行性要求各列螺栓樁/孔中線相對板中線應(yīng)對稱平行。螺栓樁/孔的等距性要求各行螺栓樁/孔之間的距離應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)軌枕間距。本精度檢測系統(tǒng)主要對軌道板的螺孔的共面性、螺孔的縱向直線性、相對于板中線的對稱性做出分析，分析過程完全通過后處理軟件進(jìn)行。對共面性的分析如下。導(dǎo)入螺孔中心點的三維坐標(biāo)文件，對所有螺孔點進(jìn)行平面擬合，求出一個最能代表所有螺孔點位置的擬合平面，所有螺孔點到該平面的離散度最小。 實際中，有三個實測點組成的平面，與該擬合平面非常接近，它也是實際中存在的平面，我們稱其為最佳平面。在程序共面性分析模塊中，陰影部分為最佳平面，數(shù)字表示該點到最佳平面的垂距，值為正，表示高于平面，值為負(fù)，表示低于平面。擬合平面方程求解方法
假設(shè)擬合平面方程為Z=AX+BY + C ；點坐標(biāo)為(I，K 20
根據(jù)最小二乘法的思想，點到擬合平面上對應(yīng)點的距離最小，即達(dá)到最佳擬合的目的。因此，考慮求解該距離平方和M的最小值。計算公式如下
為了求解M的最小值，即要解方程組求解該方程組令
權(quán)利要求
1.一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)，其特征在于所述精度檢測系統(tǒng)包括自定心螺孔適配器(1)、精密球形棱鏡(2)、氣象傳感器(3)、螺栓樁檢測套筒(4)、全站儀 (5)、軌道板檢測軟件(6)、后處理分析軟件(7)和計算機(jī)(8)，自定心螺孔適配器(1)、精密球形棱鏡(2)組裝在一起后置于軌道板預(yù)埋套筒上構(gòu)成觀測點，或者精密球形棱鏡(2)、螺栓樁檢測套筒(4)組裝在一起后置于軌道板鋼模孔洞中伸出的螺栓樁(9)上構(gòu)成觀測點， 軌道板檢測軟件(6)裝在全站儀(5)上，后處理分析軟件(7)裝在計算機(jī)(8)上，定心螺孔適配器(1)、精密球形棱鏡(2)和螺栓樁檢測套筒(4)組成輔助測量器材，全站儀(5)、軌道板檢測軟件(6)和腳架組成測量機(jī)器人，后處理分析軟件(7)和計算機(jī)(8)組成數(shù)據(jù)處理終端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)，其特征在于自定心螺孔適配器(1)、精密球形棱鏡(2)、螺栓樁檢測套筒(4)的數(shù)量分別至少為4個，氣象傳感器(3)、全站儀(5)、計算機(jī)(8)的數(shù)量分別至少為1個，軌道板檢測軟件(6)、后處理分析軟件(7)的數(shù)量分別至少為1套。
3.一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測方法，其特征在于包括 數(shù)據(jù)采集步驟如下3. 1將軌道板或軌道板模具表面調(diào)平；3. 2將全站儀架在軌道板模具或軌道板中線附近，距離軌道板模具或軌道板近端約 1. 5米遠(yuǎn)；連接氣象傳感器，使之歸零，開啟時時修正系統(tǒng)，并在觀測前輸入現(xiàn)場的氣象參數(shù)和使用的棱鏡加常數(shù)；3. 3設(shè)置測量參數(shù)，包括軌道板模具和軌道板板型及檢測點即螺栓樁/孔排列的行間距，列間距和棱鏡高；3. 4基準(zhǔn)線定位，先將兩個帶球型棱鏡的套筒或適配器放置在軌道板模具和軌道板左邊的Al號螺栓樁/孔即第A行第1列螺栓樁/孔和Hl號螺栓樁/孔即第H行第1列螺栓樁/孔上，順序觀測Al號和Hl號螺栓樁/孔上的棱鏡，完成基準(zhǔn)線的定位；3.5采集螺栓樁/孔坐標(biāo)數(shù)據(jù)，首先將帶球型棱鏡的套筒或適配器放置在Al、A2、A3、 A4號檢測點即螺栓樁/孔上，完成這四個檢測點的測量，然后將帶球型棱鏡的套筒或適配器移動到Bi、B2、B3、B4號檢測點/螺栓樁/孔，完成下四個檢測點的測量，依次操作直至軌道板鋼模和軌道板上所有檢測點/螺栓樁/孔的數(shù)據(jù)采集完成并保存相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測方法，其特征在于 獲得測量數(shù)據(jù)后，用處理分析軟件(7)處理步驟如下4. 1從全站儀(5)將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)(8)； 4. 2限差設(shè)置；4. 3尋找最佳平面，作共面性分析； 4. 4將所有點坐標(biāo)投影到最佳平面； 4. 5螺栓孔橫縱向直線性分析； 4. 6螺栓孔對稱性分析； 4. 7生成報表文件。
全文摘要
本發(fā)明為一種適用于板式無砟軌道板的精度檢測系統(tǒng)，包括自定心螺孔適配器、精密球形棱鏡、氣象傳感器、螺栓樁檢測套筒、全站儀、軌道板檢測軟件、后處理分析軟件和計算機(jī)。本發(fā)明還提供了一種基于所述系統(tǒng)的精度檢測方法。使用該檢測系統(tǒng)和檢測方法，將每塊軌道板檢測時間縮短至6至8分鐘，提高了軌道板的檢測精度和速度。
文檔編號E01B35/00GK102230311SQ20111008577
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者于光遠(yuǎn), 徐振華, 毛軍喜, 石曉建 申請人:中交三航局第三工程有限公司