一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法

专利名称：一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111677869.6

专利申请（专利权）人：中铁武汉电气化局集团有限公司,中铁武汉电气化局集团第一工程有限公司,成都云铁智能交通科技有限公司
权利人地址：湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷创业街71号

专利发明（设计）人：吴荣超,曾晓红,任文锋,李勇,胡安富,任书刚,周勇,李庆,钟建军,全宇慧

专利摘要：本发明公开了一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法，装置包括外壳和主机；主机设置于外壳内的空腔中；主机包括安装支架、水准仪、激光雷达和北斗和/或GPS高精度测量仪；使用方法包括：将装置架设在靠近待测支柱根部或待测基础顶部内侧，通过北斗和/或GPS高精度测量仪实时采集装置的坐标及高程数据；利用激光雷达实时采集装置与待测支柱根部或待测基础顶部内侧的距离，通过正向偏移得到待测支柱或待测基础的坐标及高程数据。本发明集成度高，通过合理的布局优化，实现各高精度测量设备的紧凑集成而不影响各自工作，同时小巧便携，安装、调试与使用都非常的简便；并提供了装置的配套使用方法，实现方便快捷的对接触网进行测量。

主权利要求：
1.一种接触网施工参数一体化测量装置，其特征在于：包括外壳(1)和主机(2)；
所述外壳(1)包括上壳(101)、下壳(102)和前壳(103)；
所述主机(2)设置于所述外壳内的空腔中；所述主机(2)包括安装支架(201)、水准仪(202)、激光雷达(203)和北斗和/或GPS高精度测量仪(3)；所述水准仪(202)安装于所述安装支架(201)前部下方，所述激光雷达(203)安装于所述安装支架(201)后部上方；所述北斗和/或GPS高精度测量仪(3)设置于所述上壳(101)后部上方，通过贯穿所述上壳(101)和下壳(102)并在下壳(102)下方锁紧的锁紧结构(4)安装；
还包括：
所述上壳(101)前部设置有用于透出所述激光雷达(203)扫描激光的第一开口(501)；
所述前壳(103)设置有用于透出所述水准仪(202)目镜的第二开口(502)和用于透出所述水准仪(202)水平度检查装置的第三开口(503)；所述下壳(102)后部设置有用于透出所述水准仪(202)水平调节基座的第五开口(505)。
2.如权利要求1所述的接触网施工参数一体化测量装置，其特征在于：还包括外置的RTK手薄。
3.一种如权利要求1所述的接触网施工参数一体化测量装置的使用方法，其特征在于：包括用于支柱测量的使用方法；
将所述一体化测量装置架设在靠近待测支柱根部或待测基础顶部内侧，通过所述北斗和/或GPS高精度测量仪实时采集所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；
利用所述激光雷达实时采集所述一体化测量装置与所述待测支柱根部或待测基础顶部内侧的距离，通过正向偏移得到待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据。
4.如权利要求3所述的接触网施工参数一体化测量装置的使用方法，其特征在于，所述用于支柱测量的使用方法还包括：利用所述待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据计算支柱独立侧面限界、相邻跨距、里程、轨面红线和轨面超高。
5.如权利要求3所述的接触网施工参数一体化测量装置的使用方法，其特征在于，还包括：用于承力索测量的使用方法；
将所述一体化测量装置架设在承力索正下方，获取所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；
根据所述北斗和/或GPS坐标数据，在国铁支柱数据库中查询与所述一体化测量装置距离2m以内的支柱信息；
利用所述激光雷达实时采集所述一体化测量装置与所述承力索的距离，计算所述承力索的拉出和导高数据。
6.一种如权利要求2所述的接触网施工参数一体化测量装置的使用方法，其特征在于：包括用于支柱点坐标放样的使用方法；
获取线路数据，计算线路中心坐标及支柱坐标，将所述支柱坐标导入所述RTK手薄；
获取CPii数据，并导入所述RTK手薄； 移动所述一体化测量装置至所述CPii数据所确定的支柱放样点大致区域；然后利用北斗和/或GPS高精度测量仪，准确矫正所述一体化测量装置的实际位置；当所述北斗和/或GPS坐标与所述支柱坐标吻合时，此时所述一体化测量装置所处的位置即为支柱点坐标放样位置。 说明书 : 一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法技术领域[0001] 本发明涉及铁路接触网系统的监测技术领域，尤其涉及一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法。背景技术[0002] 接我国现目前的高速铁路工程测量控制网分为三级，第一级为基础控制网(CPI网)，主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路控制网(CPII网)，主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为基桩控制网(CPIII网)，主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。上述三级平面控制网均统一采用国家坐标系统，且三者均是在前者的基础上建立的。其中CPII网的控制点间距为600‑800m，多用于轨道建设过程中的勘测、施工阶段的线路平面控制，例如接触网基坑的放样、接触网支柱处腕臂的设计和接触网支柱间吊弦的设计等，均需要基于CPII进行测量和数据采集。[0003] 现有技术中的测量设备均为分体式、单功能，完成一次测量需要携带诸如RTK设备、GPS设备、数字水准仪、激光雷达等一系列中小型设备及其附属配件，使用时也需要分别对各种设备进行安装和调试，最后才能完成测量。测量过程繁琐，费时费力，携带与使用都极其不便。发明内容[0004] 为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种一体便携式的基于CPII数据的接触网测量装置，集成了进行高精度测量的关键设备，通过合理的布局优化，实现各设备的紧凑集成而不影响各自工作，且各项设备均为可拆卸式，方便维修更换与保养；并提供了所述装置的配套使用方法，实现方便快捷的对接触网进行测量。[0005] 为了实现以上技术目的，本发明公开了一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法，所述一体化测量装置包括外壳和主机；[0006] 所述外壳包括上壳、下壳和前壳；[0007] 所述主机设置于所述外壳内的空腔中；所述主机包括安装支架、水准仪、激光雷达和北斗和/或GPS高精度测量仪；所述水准仪安装于所述安装支架前部下方，所述激光雷达安装于所述安装支架后部上方；所述北斗和/或GPS高精度测量仪设置于所述上壳后部上方，通过贯穿所述上壳和下壳并在下壳下方锁紧的锁紧结构安装；[0008] 所述使用方法包括：[0009] 用于支柱测量的使用方法[0010] 将所述一体化测量装置架设在靠近待测支柱根部或待测基础顶部内侧，通过所述北斗和/或GPS高精度测量仪实时采集所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；[0011] 利用所述激光雷达实时采集所述一体化测量装置与所述待测支柱根部或待测基础顶部内侧的距离，通过正向偏移得到待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据。[0012] 在一些较优的实施例中，所述一体化测量装置还包括：[0013] 所述上壳前部设置有用于透出所述激光雷达扫描激光的第一开口；所述前壳设置有用于透出所述水准仪目镜的第二开口和用于透出所述水准仪水平度检查装置的第三开口；所述下壳后部设置有用于透出所述水准仪水平调节基座的第五开口。[0014] 在一些较优的实施例中，所述用于支柱测量的使用方法还包括：利用所述待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据计算支柱独立侧面限界、相邻跨距、里程、轨面红线和轨面超高。[0015] 在一些较优的实施例中，所述使用方法还包括：[0016] 用于承力索测量的使用方法[0017] 将所述一体化测量装置架设在承力索正下方，获取所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；[0018] 根据所述北斗和/或GPS坐标数据，在国铁支柱数据库中查询与所述一体化测量装置距离2m以内的支柱信息；[0019] 利用所述激光雷达实时采集所述一体化测量装置与所述承力索的距离，计算所述承力索的拉出和导高数据。[0020] 在一些较优的实施例中，所述一体化测量装置还包括外置的RTK手薄；[0021] 所述使用方法包括：[0022] 用于支柱点坐标放样[0023] 获取线路数据，计算线路中心坐标及支柱坐标，将所述支柱坐标导入所述rtk手薄；[0024] 获取CPii数据，并导入所述rtk手薄；[0025] 移动所述一体化测量装置至所述CPii数据所确定的支柱放样点大致区域；然后利用北斗和/或GPS高精度测量仪，准确矫正所述一体化测量装置的实际位置；当所述北斗和/或GPS坐标与所述支柱坐标吻合时，此时所述一体化测量装置所处的位置即为支柱点坐标放样位置。[0026] 有益效果[0027] 本发明的一体化测量装置集成度高、结构合理，通过合理的布局优化，实现各高精度测量设备的紧凑集成而不影响各自工作，同时小巧便携，安装、调试与使用都非常的简便。且各项设备均为可拆卸式，方便维修更换与保养；并提供了所述装置的配套使用方法，实现方便快捷的对接触网进行测量。附图说明[0028] 图1为本发明一种较优实施例的正视结构示意图；[0029] 图2为本发明一种较优实施例的轴侧结构示意图；[0030] 图3为本发明一种较优实施例的仰视结构示意图；[0031] 图4为本发明一种较优实施例的正视爆炸结构示意图；[0032] 图中：1、外壳；101、上壳；102、下壳；103、前壳；2、主机；201、安装支架；202、水准仪；203、激光雷达；3、北斗和/或GPS高精度测量仪；4、锁紧结构；501、第一开口；502、第二开口；503、第三开口；504、第四开口；505、第五开口；具体实施方式[0033] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0034] 本发明公开了一种接触网施工参数一体化测量装置及其使用方法，如图1‑图4所示，所述一体化测量装置包括外壳1和主机2；[0035] 所述外壳1包括上壳101、下壳102和前壳103；[0036] 所述主机2设置于所述外壳1内的空腔中；所述主机2包括安装支架201、水准仪202、激光雷达203和北斗和/或GPS高精度测量仪3；所述水准仪202安装于所述安装支架201前部下方，所述激光雷达203安装于所述安装支架201后部上方；所述北斗和/或GPS高精度测量仪3设置于所述上壳101后部上方，通过贯穿所述上壳101和下壳102并在下壳102下方锁紧的锁紧结构4安装；[0037] 下面，详述一种接触网施工参数一体化测量装置的较优组装流程，以进一步解释各部件间的安装及位置关系，应当理解的是，所述外壳11的组装与主机22的安装均采用活动连接的方式，以方便整个装置的拆装。[0038] 首先将激光雷达203安装在所述安装支架201的后部上方，然后将所述激光雷达203安装在所述安装支架201的前部下方，所述激光雷达203的激光发射及接收装置朝上，所述水准仪202的水平调节基座朝下；然后组装固定上壳101和下壳102；将所述北斗和/或GPS高精度测量仪33的工作部通过贯穿所述上壳101和下壳102并在下壳102下方锁紧的锁紧结构44安装在所述外壳11的外部；组装固定前壳103，完成整个装置的组装。应当理解的是，本发明在使用时还需要三角安装架，即普通的水准仪202安装架。在使用时，先将所述基于CPII数据的接触网测量装置安装在三脚架上，通过调整所述水准仪202以使整个装置水平，然后开启各项设备，进行测量工作。[0039] 本发明还公开了一种与所述接触网施工参数一体化测量装置配套的使用方法，所述使用方法包括：[0040] 用于支柱测量的使用方法[0041] 将所述一体化测量装置架设在靠近待测支柱根部或待测基础顶部内侧，通过所述北斗和/或GPS高精度测量仪3实时采集所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；[0042] 利用所述激光雷达203实时采集所述一体化测量装置与所述待测支柱根部或待测基础顶部内侧的距离，通过正向偏移得到待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据。[0043] 在获得了所述待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据后，就可以在数据库中查找所述待测支柱的相关信息，并反算出支柱的相关数据。[0044] 在另一些较优的实施例中，所述用于支柱测量的使用方法还包括：利用所述待测支柱或待测基础的北斗和/或GPS坐标及高程数据计算支柱独立侧面限界、相邻跨距、里程、轨面红线和轨面超高。应当理解的是，在计算出相关数据后，还包括步骤：在数据库中查找支柱号(所述支柱号有现场的技术人员人工识别支柱上的可见编号)对应的支柱是否已存在相关信息，若存在，则更新该支柱的相关数据信息，若不存在，则新建并导入该支柱的相关数据信息。[0045] 在另一些较优的实施例中，所述使用方法还包括：[0046] 用于承力索测量的使用方法[0047] 将所述一体化测量装置架设在承力索正下方，获取所述一体化测量装置的北斗和/或GPS坐标及高程数据；[0048] 根据所述北斗和/或GPS坐标数据，在国铁支柱数据库中查询与所述一体化测量装置距离2m以内的支柱信息；[0049] 利用所述激光雷达203实时采集所述一体化测量装置与所述承力索的距离，计算所述承力索的拉出和导高数据。[0050] 下面本发明给出一种具进行拉出和导高数据的具体计算实例：[0051] (1)AB为一体化测量装置安装后的固定高度，为已知量。[0052] (2)地面A点(放置一体化测量装置的垂直投影点)距轨道中心点与垂直高度的水平交叉点F点的距FB＝h1‑h2；F′点为F点平移到承力索座正下方的点。(如果为直线段，那么FB＝AB)；其中，h1为所述一体化测量装置的高程；h2为支柱所在的线路中心高程；[0053] (3)F点到承力索测量点C的距离，FC＝FB+H,C′为测量C平移到承力索座的点；其中，H为根据所述一体化测量装置与所述承力索的距离计算得到的一体化测量装置与承力索的垂直高度。[0054] (4)通过轨道中心点的坐标与一体化测量装置的坐标，计算出：[0055][0056] 其中，S为所述一体化测量装置与所述承力索的距离计算得到的一体化测量装置与承力索的水平距离，且S有正负，当测量的拉出值S远离轨道中心的方向为正，向着轨道中心的方向为负。[0057] (5)求出， 其中，F′C′＝FC；[0058] (6)求出，[0059] (7)求出承力索高度，[0060] (8)求出承力索拉出值，[0061] (9)[0062] (10)求出接触线拉出值，[0063] 在另一些较优的实施例中，所述一体化测量装置还包括外置的RTK手薄；[0064] 所述使用方法包括：[0065] 用于支柱点坐标放样[0066] 获取线路数据，计算线路中心坐标及支柱坐标，将所述支柱坐标导入所述rtk手薄；[0067] 获取CPii数据，并导入所述rtk手薄；[0068] 移动所述一体化测量装置至所述CPii数据所确定的支柱放样点大致区域；然后利用北斗和/或GPS高精度测量仪，准确矫正所述一体化测量装置的实际位置；当所述北斗和/或GPS坐标与所述支柱坐标吻合时，此时所述一体化测量装置所处的位置即为支柱点坐标放样位置。[0069] 其中，所述获取线路数据包括：通过现场技术人员根据项目前期建设提供的线路设计资料、接触网平面布置图及线路数据表(主要包括：线路基础数据表、断链表、曲线要素表、直曲表、竖曲线要素表、竖曲线表)，再通过线路数据表计算出线路里程所对应的线路中心坐标以及支柱中心坐标、高程以及超高。有了这些数据，相当于在数据库中模拟了一条数字铁路线路每处里程对应的坐标，左钢轨与右钢轨的相对位置关系、支柱与钢轨空间位置关系都能计算得出。[0070] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

专利地区：湖北

专利申请日期：2021-12-31

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114485755B