專利名稱：鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動測量系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于精密工程測量學、自動化測量技術領域。具體涉及一種鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動測量系統。
背景技術：
在如今的鐵路隧道建設中，安全、準確、高效的放樣出鐵路隧道接觸網連接點點位是尤為重要的。但這項放樣卻讓鐵路隧道工程建設中的測量人員頭疼不已。這是由于施工人員想要放樣出架設在空間的鐵路隧道接觸網的連接點點位，首先需要根據設計院設計出的坐標反算出待放樣點位的坐標，再通過導線測量定出全站儀所在點位的坐標；再通過計算導出放樣點與全站儀中心的角度、距離；得到上述數據后，一個測量人員使用全站儀，另一個人測量人員利用梯子爬到放樣點周圍，拿著反射棱鏡待使用全站儀的測量人員觀測，使用全站儀的測量人員需要間斷性的找點觀測，一直觀察著距離與角度，并指示梯子上的人員移動到合適位置。而且，在鐵軌拐彎處由于軌道面不水平，全站儀在這種情況下無法放樣。綜上，現階段鐵路隧道接觸網連接點點位的放樣技術缺點與弊端顯而易見，具體如下:第一，工程建設中最重要的就是人員安全，施工人員爬上3、4米高的梯子還要不停地移動手中的棱鏡，而且如果是對已有的接觸網補點還有可能帶電作業，危險性非常大。工程建設過程中由此引發的事故非常多；第二，放樣出的點位精度不高。因為放樣是一個不連續的、間斷的過程，且施工過程中為了提高效率，往往把精度不是很高的點作為放樣點；第三，效率過低。施工人員間斷性找點觀測，偶然性過大，導致效率過低；第四，特殊情況(如軌道面不平行)下無法常規測量，導致延緩工期。因此，上述現有的鐵路隧道接觸網連接點點位放樣技術過于簡單，不成體系，安全系數低，效率低，精度無保證，特殊情況無法及時處理。所以急需一種安全、準確、高效的接觸網連接點點位放樣的自動系統，對于鐵路隧道工程施工有著重要的實際意義和應用價`值。
發明內容針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動化測量系統，該系統能夠實現高效、高精度的放樣接觸網連接點點位。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術解決方案:—種鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動測量系統，包括腳架和安裝在腳架上的全站儀；所述腳架包括長方形工作臺，工作臺長度方向的兩端下方分別安裝支柱，其中一個支柱頂端通過旋轉軸與工作臺的一端連接，工作臺能夠繞旋轉軸轉動；另一個支柱上半部分中空，其中安插有伸縮桿，伸縮桿上端與工作臺通過旋轉軸連接，伸縮桿能夠繞該旋轉軸轉動；伸縮桿能夠在支柱中空部分上下移動，一個制動螺旋旋入支柱中空部分，通過旋緊制動螺旋能夠使其頂住伸縮桿的下部從而將其固定在支柱內；伸縮桿的上半部分標有第一精密刻度標尺，第一精密刻度標尺的刻度值增大方向向下且其零刻度與工作臺下邊沿平齊；工作臺上設有用于計算出工作臺所在點位的坐標并顯示的坐標定位器；工作臺上表面設有圓水準器；工作臺上表面設置有與工作臺長度方向一致的導軌，導軌上安裝有能夠沿導軌滑動的全站儀安裝底座，全站儀安裝底座通過設置在工作臺上的豎向制動螺旋固定；在工作臺長度方向的邊沿上設有第二精密刻度標尺，第二精密刻度標尺的零刻度與所述通過旋轉軸連接工作臺的支柱的中心線平齊，第二精密刻度標尺的中間刻度在兩支柱中心線之間的中點；全站儀安裝底座上設有定位線；全站儀安裝底座的初始位置是將定位線對準第二精密刻度標尺的中間刻度；全站儀通過全站儀安裝底座安裝在工作臺上。優選的，所述兩個支柱之間固定有與工作臺平行的連接桿，在連接桿的中部寬度方向的兩側分別通過旋轉軸安裝有可伸縮的架腿，兩個架腿頂端均能夠繞旋轉軸轉動。優選的，所述支柱底部安裝有固定滑動腳墊，固定滑動腳墊上安裝有滑輪，滑輪能夠在鐵軌上滑動；滑動腳墊外側設置有頂端帶有豎向制動片的制動螺旋。與現有技術相比，本實用新型的優點如下:(I)本實用新型的自動測量系統進行點位放樣，只需要一名測量人員即可操作，且測量過程安全、快速，大大節約了人力物力，且縮短了放樣時間。(2)本實用 新型的自動測量裝置設計合理，通過在其中一個立柱上設置伸縮桿、在工作臺上設置水準泡和可移動的全站儀安裝底座、在工作臺下方設置兩個可伸縮的架腿，并且在伸縮桿以及工作臺上設置精密刻度標尺，使得放樣點測量的過程操作輕松快速，不但保證了放樣過程的連續性，而且測量結果精準。(3)本實用新型的放樣容易操作，實現簡單，能夠連續快速地計算得到放樣點位置，具有高精度、高效的優點。利用該方法高效準確地放樣出鐵路隧道接觸網連接點點位，對于鐵路隧道這種大型工程施工來說有著重要的實際意義和應用價值。
圖1為自動化測量裝置中腳架的結構示意圖。圖2為自動化測量裝置中腳架的俯視圖。圖3為固定滑動腳墊的結構示意圖。圖4為在軌道不平行時自動化測量裝置腳架使用示意圖。圖5為連接點點位所在的豎直面定位圖。圖6為軌道面水平情況下的放樣圖。圖7為軌道面非水平情況下的放樣圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步解釋說明。
具體實施方式
本實用新型的鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動測量系統，包括腳架和安裝在腳架上的全站儀。參見圖1-圖3，所述腳架包括長方形工作臺1，工作臺I長度方向的兩端下方分別安裝支柱6，其中一個支柱6頂端通過旋轉軸與工作臺I的一端連接，工作臺I能夠繞旋轉軸轉動；另一個支柱6上半部分中空，其中安插有伸縮桿4，伸縮桿4上端與工作臺I通過旋轉軸連接，伸縮桿4能夠繞該旋轉軸轉動；伸縮桿4能夠在支柱6中空部分上下移動，一個制動螺旋5旋入支柱6中空部分，通過旋緊制動螺旋5能夠使其頂住伸縮桿4的下部從而將其固定在支柱6內；伸縮桿4的上半部分標有第一精密刻度標尺10，第一精密刻度標尺10的刻度值增大方向向下且其零刻度與工作臺I下邊沿平齊。兩個支柱6之間固定有與工作臺I平行的連接桿7，在連接桿7的中部寬度方向的兩側分別通過旋轉軸安裝有可伸縮的架腿8，兩個架腿8頂端均能夠繞旋轉軸轉動；架腿8用以通過調整自身長度使工作臺I在寬度方向上保持水平；支柱6底部安裝有固定滑動腳墊9，固定滑動腳墊9上安裝有滑輪16，滑輪16能夠在鐵軌上滑動；滑動腳墊9外側設置有頂端帶有豎向制動片17的制動螺旋2，制動螺旋2用于旋轉帶動制動片17頂住鐵軌側面，從而使滑動腳墊9鎖緊在鐵軌上。工作臺I上設有坐標定位器12，坐標定位器12采用常規的里程計，用于通過里程計算出工作臺所在點位的坐標并顯示在自身帶有的顯示屏上；工作臺I上表面設有圓水準器13用于判斷工作臺I是否水平；工作臺I上表面設置有與工作臺長度方向一致的導軌，導軌上安裝有能夠沿導軌滑動的全站儀安裝底座11，全站儀安裝底座11通過設置在工作臺I上的豎向制動螺旋3固定；在工作臺I長度方向的邊沿上設有第二精密刻度標尺15，第二精密刻度標尺15的零刻度與所述通過旋轉軸連接工作臺I的支柱6的中心線平齊，第二精密刻度標尺15的中間刻度在兩支柱6中心線之間的中點；全站儀安裝底座11上設有定位線14 ;全站儀安裝底座11的初始位置是將定位線14對準第二精密刻度標尺15的中間刻度；當需要改變全站儀安裝底座11在導軌上的位置時，松動制動螺旋3，使全站儀安裝底座11帶動全站儀移動到定位線14對準新的刻度然后鎖定制動螺旋3即可。Wince全站儀通過全站儀安裝底座11安裝在工作臺I上。
在兩個軌道構成的軌道面不水平時，為了保證全站儀正常工作，需要調整工作臺I所在平面水平，具體做法是通過調整伸縮桿4的高度從而間接調整伸縮桿4所在支柱6的長度，直至工作臺I所在平面水平；伸縮桿4調整后，與其所在支柱6的上邊沿平齊的第一精密刻度標尺10的刻度值作為超高距d，超高距d用于計算全站儀安裝底座11在導軌上移動后定位線14所指的第二精密刻度標尺15的刻度。使用本實用新型對鐵路隧道接觸網連接點快速放樣自動測量系統進行放樣的操作如下:步驟1:安裝腳架并將其移動到測站點；將腳架架設在某已知點位處的鐵軌上并將Wince全站儀安裝在全站儀安裝底座11上，將定位線14對準第二精密刻度標尺15的中間刻度；伸縮桿4所在立柱6的頂端接觸工作臺I下表面；初始化坐標定位器12并輸入腳架架設處的已知點坐標到坐標定位器12內，測量人員推動腳架沿軌道向待放樣的接觸網連接點C點(坐標已知)的方向滑動至某個與連接點C點通視的點位,將該點作為后視點A點，此時坐標定位器12顯示后視點A點的坐標(xA，yA, zA);測量人員推動腳架繼續滑行，實時觀察坐標定位器12上顯示的X坐標和y坐標與連接點C點的X坐標和y坐標對應的差值均出現增大趨勢時停止滑動，將該停止點作為測站點B點,鎖定制動螺旋2,此時坐標定位器12顯示測站點B點坐標(xB, yB, zb)o步驟2:根據軌道面是否水平，調整腳架使得工作臺I水平且全站儀自然位于兩鐵軌的中線上；(I)當軌道面水平時，如圖6所示，測量人員調整架腿8的長度直至工作臺I上的圓水準器13居中，保證工作臺I水平，此時全站儀自然位于兩鐵軌的中線上；(2)當軌道面不水平時，自動化測量裝置所在位置無法對應實地坐標，需移動自動化測量裝置使工作臺水平，由于調整過程中，全站儀隨著工作臺I的移動偏移了兩鐵軌垂直連線的中點，因此還需要調整全站儀安裝底座11在工作臺I上的位置；具體調整如下:參見圖4、7，測量人員調整架腿8的長度，同時松動制動螺旋5調節伸縮桿4在支柱6內的位置直至圓水準器13居中，擰緊制動螺旋5，保證工作臺I水平；讀取伸縮桿4上的第一精密刻度標尺10上刻度作為超高距d (超高距d的初始值為零，即在軌道面水平情況下d的值為零)，量取腳架高度H;然后通過界面向全站儀輸入兩鐵軌中線間距離1，超高距d，腳架高度H，全站儀利用公式I計算得到刻度a并顯示在界面上；測量人員移動全站儀安裝底座11直至定位線14對準刻度a，使得全站儀位于兩鐵軌的中線上，然后鎖定制動螺旋3 ；a=cos (arctand/l) *l/2_sin (arctand/l) *H (公式 I)其中，d為超高距，初始值為零，I為兩鐵軌中線間距離(MN的長度)，H為腳架高度。步驟3:測量并放樣；參見圖5、圖6和圖7，測量人員量取儀器高h，并通過界面向全站儀輸入放樣點C點坐標(xc，yc, zc)、儀器高h、工程中所設定的限差Mtl ;全站儀通過公式2計算得到轉向角α并顯示在界面上；測量人員使全站儀瞄準后視點A后轉過轉向角α (見圖5)，此時得到接觸網連接點點位所在的豎直面，也即B、C兩點所確定的豎直平面；測量人員在已確定的豎直面內緩慢轉動全站儀鏡頭并使其連續觀測，觀測過程中獲得多組測量數據(包括測設角β和其對應的測設距離b)，全站儀實時將每組測設數據代入公式3，當公式3成立時全站儀報警；此時停止測量并記錄該組測設角β和其對應的測設距離b;全站儀打出激光顯示在隧道壁上的一點即為放樣點，測量人員在隧道壁上標出該點，放樣完畢。
權利要求1.一種鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動化測量系統，其特征在于，包括腳架和安裝在腳架上的全站儀；所述腳架包括長方形工作臺(1)，工作臺(I)長度方向的兩端下方分別安裝支柱(6),其中一個支柱(6)頂端通過旋轉軸與工作臺(I)的一端連接,工作臺(I)能夠繞旋轉軸轉動；另一個支柱(6)上半部分中空，其中安插有伸縮桿(4)，伸縮桿(4)上端與工作臺(I)通過旋轉軸連接，伸縮桿(4)能夠繞該旋轉軸轉動；伸縮桿(4)能夠在支柱(6 )中空部分上下移動，一個制動螺旋(5)旋入支柱(6)中空部分，通過旋緊制動螺旋(5)能夠使其頂住伸縮桿(4)的下部從而將其固定在支柱(6)內；伸縮桿(4)的上半部分標有第一精密刻度標尺(10)，第一精密刻度標尺(10)的刻度值增大方向向下且其零刻度與工作臺(I)下邊沿平齊； 工作臺(I)上設有坐標定位器(12 );工作臺(I)上表面設有圓水準器(13 );工作臺(I)上表面設置有與工作臺長度方向一致的導軌，導軌上安裝有能夠沿導軌滑動的全站儀安裝底座(11 )，全站儀安裝底座(11)通過設置在工作臺(I)上的豎向制動螺旋(3 )固定；在工作臺(I)長度方向的邊沿上設有第二精密刻度標尺(15 )，第二精密刻度標尺(15 )的零刻度與所述通過旋轉軸連接工作臺(I)的支柱(6)的中心線平齊，第二精密刻度標尺(15)的中間刻度在兩支柱(6)中心線之間的中點；全站儀安裝底座(11)上設有定位線(14);全站儀安裝底座(11)的初始位置是將定位線(14)對準第二精密刻度標尺(15)的中間刻度；全站儀通過全站儀安裝底座(11)安裝在工作臺(I)上。
2.如權利要求1所述的鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動化測量系統，其特征在于，所述自動測量系統的兩個支柱(6)之間固定有與工作臺(I)平行的連接桿(7)，在連接桿(7)的中部寬度方向的兩側分別通過旋轉軸安裝有可伸縮的架腿(8)，兩個架腿(8)頂端均能夠繞旋轉軸轉動。
3.如權利要求1所述的鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動化測量系統，其特征在于，所述支柱(6)底部安裝有固定滑動腳墊(9)，固定滑動腳墊(9)上安裝有滑輪(16)，滑輪(16)能夠在鐵軌上滑動；滑動腳墊(9)外側設置有頂端帶有豎向制動片(17)的制動螺旋(2)?！?br>
專利摘要本實用新型公開了一種鐵路隧道接觸網連接點快速放樣的自動測量系統，包括腳架和安裝在腳架上的全站儀；腳架包括工作臺，工作臺下方安裝支柱，一個支柱與工作臺連接；另一個支柱上半部分中空其中安插伸縮桿，伸縮桿上端與工作臺通過旋轉軸連接；工作臺上設有坐標定位器、圓水準器；工作臺上表面設置有與工作臺長度方向一致的導軌，導軌上安裝全站儀安裝底座；在工作臺長度方向的邊沿上設有第二精密刻度標尺，第二精密刻度標尺的零刻度與所述通過旋轉軸連接工作臺的支柱的中心線平齊，第二精密刻度標尺的中間刻度在兩支柱中心線之間的中點；全站儀安裝底座上設有定位線；本實用新型的系統能夠實現高效、高精度的放樣接觸網連接點點位。
文檔編號G01C15/00GK203132545SQ201320005259
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月6日 優先權日2013年1月6日
發明者楊志強, 王超 申請人:長安大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
