一种轨道线路坐标测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轨道线路坐标测量系统，包括：架设在轨道线路上，用于测量CPⅢ点三维坐标的全站仪；走行于轨道线路上，用于测量两CPⅢ点在轨道线路上对应的两线路标记点之间的线形，及该两线路标记点与对应两CPⅢ点之间平距和高差值的轨检车；及处理计算单元，通过导入全站仪、轨检车的测量数据，根据两CPⅢ点的三维坐标，及该两CPⅢ点在轨道线路上对应的线路标记点与CPⅢ点之间的平距和高差值之间的几何关系，结合该两CPⅢ点在轨道线路上对应的两线路标记点之间的线形，解算得到CPⅢ点在轨道线路上对应线路标记点的三维坐标。本发明专利技术能够解决现有轨道线路坐标测量方式浪费人力、时间，以及测量精度不高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道线路坐标测量系统
本专利技术涉及铁路工程测量领域，尤其是涉及一种从CPⅢ坐标到轨道线路坐标的测量系统。
技术介绍
目前，铁路工程的建网测量方式主要包括CPⅢ线路坐标测量与轨道线形测量。如附图1所示，测量时全站仪(用于测量线路坐标和CPⅢ点坐标)1架设于线路上，在全站仪1的前后3对CPⅢ点20处插设棱镜，每个设站测量6对共12个点。测量方式采用全站仪自由设站边角交会方法，将全站仪1架设在前后各三对CPⅢ点20的中间，保证自由测站间间距不大于300米。测量时在CPⅢ点20对应的轨道线路100上架设测量工装(为了使棱镜能正确放置在轨道上而设计的一种工装)，棱镜通过工装设置在固定桩5上，以形成CPⅢ点20。每站测量时不仅需要测量六对CPⅢ点20的坐标，还需测量CPⅢ点20对应轨道线路100处的坐标(如附图1和附图2中所示的线路标记点40)。线路标记点40是轨道控制点(即CPⅢ点20)对应于钢轨4处的位置，而线路测量点50很密，通常连续进行测量，一般一米测量出一个数据。在测量轨道线路坐标时，轨道线路100上每个棱镜的架设与调平(使用棱镜工装测量轨道坐标前必须调平)需耗费半分钟左右，六个棱镜的架设则需要三分钟。棱镜放置人员需在三百米内往复奔跑架设和收取棱镜，这个过程耗费大量的人员体力和时间。而且，测量精度极易受到放置人员的影响，精度影响通常达到三毫米之多。其具体测量示意如附图2所示，图示中，10为CPⅡ点，20为CPⅢ点，30为全站仪设站点，40为线路标记点。轨道线形测量包括固定桩5与线路平面、垂向位置关系测量、固定桩5间轨道线路线形测量。线路线形测量使用轨检仪2进行测量。测量采用步进方式，测量时定位车7静止不动，测量车6沿轨道线路100向定位车7运动，测量完一个区段后定位车7再移动至下一个区段(如附图3中L1至L2所示)，开始下一段测量，如附图3所示。如附图4所示，在一个测量段EF中，当轨道记录车从一个固定点对应的标记点E运行到下一个固定点对应的标记点F处。卫星车停靠在F点后约10米处的G点。光学摄像系统的主光轴9与轨道线路100交汇于H点(H点可能和E点重合)。在测量过程中可以实时得到标靶车的水平位移即为轨道线路100上EF间的每一点到弦GH的矢距。根据测量要求，需要在标靶车到达F点后将激光系统的测量原始数据转化为轨道线路100上EF间的每一点到弦EF的矢距PR，即轨向值。目前，铁路工程建网测量使用全站仪2测量CPⅢ点20的坐标，此外还要测量轨道线路100的坐标，测量线路坐标调平装置(线路测量坐标调平装置是线路坐标测量工装的一部分，线路测量工装分为调平装置和棱镜)调平耗时耗力。设置一个线路测量棱镜最少需少半分钟的时间，且测量时专门需要两个人来设置线路上的棱镜，全站仪操作人员测量轨道线路100上的坐标每站需花费五分钟左右来测量线路坐标。而且由于线路坐标测量装置的使用会使坐标产生2mm左右的测量误差(一般来说测量中人为的误差为2mm)。因此，急需研发一种行之有效的轨道线路测量系统来替代轨道线路坐标的测量，从而大幅减少人力物力及时间成本，同时显著提高测量作业精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种轨道线路坐标测量系统，以解决现有轨道线路坐标测量方式浪费人力、时间，以及测量精度不高的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种轨道线路坐标测量系统的技术实现方案，一种轨道线路坐标测量系统，包括：全站仪，架设在轨道线路上，用于测量CPⅢ点的三维坐标；轨检车，走行于所述轨道线路上，用于测量两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的两线路标记点之间的线形，及该两线路标记点与对应两CPⅢ点之间的平距和高差值；及处理计算单元，通过导入所述全站仪、轨检车的测量数据，根据两CPⅢ点的三维坐标，及该两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的线路标记点与所述CPⅢ点之间的平距和高差值之间的几何关系，结合该两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的两线路标记点之间的线形，解算得到所述CPⅢ点在所述轨道线路上对应线路标记点的三维坐标。优选的，所述轨检车还测量所述轨道线路的矢距值，所述处理计算单元根据轨道线路测量的矢距值计算两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的两线路标记点之间的线形。两CPⅢ点分别为第一CPⅢ点和第二CPⅢ点，两线路标记点分别为第一线路标记点和第二线路标记点。其中，所述第一CPⅢ点对应于第一线路标记点，所述第二CPⅢ点对应于第二线路标记点。优选的，所述处理计算单元通过导入所述轨检车测量的轨道线路矢距值进行圆拟合，得到两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的两线路标记点之间圆弧的相对圆心和半径。优选的，所述第一CPⅢ点、第二CPⅢ点，及该两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的第一线路标记点、第二线路标记点组成四边形ABCD。如果根据所述第一线路标记点、第二线路标记点之间轨道线路的线形拟合的圆半径大于设定值，则第一线路标记点、第二线路标记点之间轨道线路的线形默认为直线，∠ACD和∠BDC的角度均为90度。优选的，所述第一CPⅢ点、第二CPⅢ点，及该两CPⅢ点在所述轨道线路上对应的第一线路标记点、第二线路标记点组成四边形ABCD，如果根据所述第一线路标记点、第二线路标记点之间轨道线路的线形拟合的圆半径小于或等于设定值，则第一线路标记点、第二线路标记点之间轨道线路的线形默认为圆弧线，所述处理计算单元计算该圆弧线对应的圆切线及∠ACD和∠BDC的角度值。优选的，所述处理计算单元得到所述圆弧线对应的圆切线后，通过解算该圆切线与该两线路标记点之间弦线的关系可以得到∠ACD和∠BDC的角度值。所述处理计算单元利用四边形ABCD中两CPⅢ点之间的距离，第一CPⅢ点与第一线路标记点之间的平距、第二CPⅢ点与第二线路标记点之间的平距，以及∠ACD和∠BDC的角度值，根据公式1)并结合第一CPⅢ点和第二CPⅢ点在水平面内的坐标进行解算，得到第一线路标记点和第二线路标记点在水平面内的坐标。其中，为AB边的长度，为CD边的长度，为AC边的长度，为BD边的长度，为对角线AD的长度，为对角线BC的长度。优选的，所述处理计算单元根据两线路标记点之间轨道线路的矢距值采用最小二乘法进行圆拟合，并得到两线路标记点之间圆弧的相对圆心和半径。所述设定值设置为20000m。优选的，所述CPⅢ点在轨道线路上对应线路标记点三维坐标的高程为CPⅢ点的高程减去所述CPⅢ点与该CPⅢ点在所述轨道线路上对应线路标记点的高差，从而得到所述线路标记点的三维坐标。优选的，所述全站仪架设于所述轨道线路的两根钢轨之间的中线位置。优选的，所述处理计算单元导入所述轨检车测量所述轨道线路的超高、轨距、里程值，根据所述轨道线路的超高、轨距值将所述CPⅢ点在轨道线路上对应线路标记点的三维坐标解算至所述轨道线路的轨枕中心，并同步该线路标记点处的里程值。通过实施上述本专利技术提供的轨道线路坐标测量系统的技术方案，具有如下有益效果：(1)本专利技术轨道线路坐标测量系统结构组成简单，测量过程便捷，能够大幅减少线路测量棱镜的放置、收取和调平时间，大量减少了轨道线路测量操作人员，并降低了操作人员的劳动强度；(2)本专利技术轨道线路坐标测量系统无需测量CPⅢ对应轨道线路处的坐标，而是通过测量CPⅢ点坐标和平距、高差推算出轨道线路坐标，测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道线路坐标测量系统，其特征在于，包括：全站仪(1)，架设在轨道线路(100)上，用于测量CPⅢ点(20)的三维坐标；轨检车(2)，走行于所述轨道线路(100)上，用于测量两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间的线形，及该两线路标记点(40)与对应两CPⅢ点(20)之间的平距和高差值；及处理计算单元(3)，通过导入所述全站仪(1)、轨检车(2)的测量数据，根据两CPⅢ点(20)的三维坐标，及该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的线路标记点(40)与所述CPⅢ点(20)之间的平距和高差值之间的几何关系，结合该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间的线形，解算得到所述CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应线路标记点(40)的三维坐标。

【技术特征摘要】
1.一种轨道线路坐标测量系统，其特征在于，包括：全站仪(1)，架设在轨道线路(100)上，用于测量CPⅢ点(20)的三维坐标；轨检车(2)，走行于所述轨道线路(100)上，用于测量两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间的线形，及该两线路标记点(40)与对应两CPⅢ点(20)之间的平距和高差值；及处理计算单元(3)，通过导入所述全站仪(1)、轨检车(2)的测量数据，根据两CPⅢ点(20)的三维坐标，及该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的线路标记点(40)与所述CPⅢ点(20)之间的平距和高差值之间的几何关系，结合该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间的线形，解算得到所述CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应线路标记点(40)的三维坐标。2.根据权利要求1所述的轨道线路坐标测量系统，其特征在于：所述轨检车(2)还测量所述轨道线路(100)的矢距值，所述处理计算单元(3)根据轨道线路(100)测量的矢距值计算两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间的线形；两CPⅢ点(20)分别为第一CPⅢ点(A)和第二CPⅢ点(B)，两线路标记点(40)分别为第一线路标记点(C)和第二线路标记点(D)；其中，所述第一CPⅢ点(A)对应于线路标记点(C)，所述第二CPⅢ点(B)对应于第二线路标记点(D)。3.根据权利要求1或2所述的轨道线路坐标测量系统，其特征在于：所述处理计算单元(3)通过导入所述轨检车(2)测量的轨道线路(100)矢距值进行圆拟合，得到两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的两线路标记点(40)之间圆弧的相对圆心和半径。4.根据权利要求3所述的轨道线路坐标测量系统，其特征在于：所述第一CPⅢ点(A)、第二CPⅢ点(B)，及该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的第一线路标记点(C)、第二线路标记点(D)组成四边形ABCD；如果根据所述第一线路标记点(C)、第二线路标记点(D)之间轨道线路(100)的线形拟合的圆半径大于设定值，则第一线路标记点(C)、第二线路标记点(D)之间轨道线路(100)的线形默认为直线，∠ACD和∠BDC的角度均为90度。5.根据权利要求3所述的轨道线路坐标测量系统，其特征在于：所述第一CPⅢ点(A)、第二CPⅢ点(B)，及该两CPⅢ点(20)在所述轨道线路(100)上对应的第一线路标记...

【专利技术属性】
技术研发人员：李懿，李佳，陈平松，王文昆，王贤，
申请(专利权)人：株洲时代电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43