一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及城市轨道交通板式轨道结构的安装控制，尤其设及一种采用全站仪、 倾斜传感器得到测量已知点位置数据，计算未知点位置数据，并通过步进电机与液压传动 系统来实现安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于城市轨道交通隧道空间狭小，现有的预制板式轨道结构安装方法采用的是通 过多次的人工测量、人工通过调板机械进行调整来趋向定位目标的做法，往往安装效率低 下，人工需求量大且精度不高。
[0003] 而现有技术中，至今未有一种科学合理的安装城市轨道交通板式轨道结构的自动 控制方法能够实现对城市轨道交通板式结构高效、准确、快速地安装，W提高本项工作的精 度与工作效益。本发明即针对现有技术中存在的问题进行的技术改进，具有广泛的实用意 义和经济效益。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方法，其能 解决现有技术的缺陷，提高安装效率，降低人工的需求，并有效提供安装精度。
[0005] 为实现上述目的，本发明公开了一种安装城市轨道交通板式轨道结构自动控制方 法，其特征在于，该安装自动控制方法步骤包括：
[0006] 步骤一:数据采集，利用全站仪对板式轨道结构表面安装的四个定位点的X、Y、Z坐 标进行测量，利用两个倾斜传感器分别对板式轨道结构轴向与径向的倾斜角a与e进行测 量，得到测量坐标系统的测量点位置信息，并进行记录和存储于现场服务器上；
[0007] 步骤二:板式轨道结构坐标计算，W板式轨道结构几何中屯、为坐标原点，建立板式 轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、Z坐标W及2组a与0值，进行坐标系的转换参 数计算，得到板式轨道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数；
[000引步骤调板车坐标计算，先利用激光对准装置，将板式轨道结构放置在调板车 上，保证板式轨道结构的中屯、点与调板车中屯、点对准，保证板式轨道结构长边中线连接线 与短边中线连接线与调板车的中线连接线重合，构建调板车局部坐标系；
[0009] 步骤四：安装板式轨道结构，在该步骤中主要包含如下子步骤：
[0010] 子步骤一:测量初始状态下板式轨道测量定位点位置信息，既通过全站仪和倾斜 传感器来测量位于调板车上的板式轨道结构的位置信息，根据步骤二计算得到的板式轨道 结构坐标系与测量坐标系的转换参数值，换算板式轨道结构的特征点在测量坐标系下的坐 标值；
[0011] 子步骤二:根据就位目标位置信息计算测量坐标系下调板车与板式轨道结构特征 点坐标调整值，
[0012] 子步骤计算旋转、平移步进电机行程及液压传动系统行程，既根据调板车中屯、 点的偏移量，计算X轴、Y轴方向步进电机平移所需的脉冲数、旋转步进电机的输入脉冲数和 4个液压传动系统所需升降的行程量；
[0013] 子步骤四：控制旋转步进电机、平移步进电机和四个液压传动系统进行板式轨道 结构的调整。
[0014] 其中：在步骤一中，所述四个测量定位点的选择是W板式轨道结构的中屯、点为坐 标原点，W长边中点的连线与短边中点的连线对板式轨道结构分别建立四个象限，分别在 四个象限的中屯、位置布置测量定位点，并倾斜传感器分别垂直于长边中点连线和短边中点 连线，W获得板式轨道结构轴向与径向的倾斜角a与如勺信息。
[0015] 其中：在步骤二中，构建板式轨道结构的局部坐标系(x'，y'，z'），计算板式轨道结 构局部坐标系(X'，y '，Z '）与测量坐标系(X，y，Z)的转换关系。
[0016] 其中：在步骤S中，构建调板车局部坐标系，其是W调板车中屯、点为原点，W长边 与短边的中线连接线分别为X、Y轴，则调板车坐标系与板式轨道结构坐标系的转换关系为 (x，y，z)T=(x/y y + Ah)T，其中Ah为板式轨道结构中屯、点厚度。
[0017] 根据W上步骤操作，板式轨道结构完成第一次就位。依据上述1~8步骤进行多次 重复，使得目标点坐标误差控制在一定的误差限值范围内。完成板式轨道结构的安装就位。
[0018] 本发明的自动化控制方法能够应用于W下技术领域:城市轨道交通板式轨道结构 的自动安装、高铁板式轨道结构的自动安装。
[0019] 本发明的有益效果是改变了传统预制板式轨道结构在狭小空间内安装的自动化 控制难题，能够大大地提高安装精度、提高安装效率、减小人工、缩短工期，是一种改变传统 工艺的自动化控制方法，在城市轨道交通板式轨道安装具有重要的应用价值。
[0020] 本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
【附图说明】
[0021] 图1显示了本发明中安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法的流程图。
[0022] 图2显示了实现控制方法的安装系统的示意图。
[0023] 图3显示了本发明中板式轨道结构的坐标系。
[0024] 图4显示了本发明中坐标系的转换关系图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图详细说明本发明技术方案中所设及的各个细节问题。应指出的是， 所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0026] 如图1显示本发明整个方法的流程，图2显示了实现本发明中控制方法的安装系 统，该安装系统包含全站仪1、服务器2和调板车3,所述调板车3供板式轨道结构4进行安置 和调板，其上设有多个液压传动设备5和步进电机6, W通过平板控制设备9进行控制调节， 所述板式轨道结构4上还设有四个测量定位点7和两个倾斜传感器8,所述全站仪1可对板式 轨道结构4上的测量定位点7进行测量定位。
[0027] 其中，本发明中安装城市轨道交通板式轨道结构的自动控制方法包括如下步骤：
[0028] 步骤一:数据采集，利用全站仪1与倾斜传感器2采集板式轨道结构4的位置数据， 所述位置数据包含板式轨道结构4的坐标信息和角度信息，其中，参见图3,所述坐标信息为 板式轨道结构4上的四个测量定位点7的X、Y、Z坐标信息，所述角度信息为板式轨道结构4上 的两个倾侧传感器8的角度信息，所述四个测量定位点7的选择是W板式轨道结构4的中屯、 点为坐标原点，W长边中点15、16的连线与短边中点的连线对板式轨道结构4分别建立四个 象限，分别在四个象限的中屯、位置11、12、13、14布置测量定位点7，并在长边中点连线上与 短边中点连线上的标记17-18,19-20作为倾斜传感器8的布置点，倾斜传感器8分别垂直于 长边中点连线和短边中点连线，W获得板式轨道结构轴向与径向的倾斜角a与e的信息，所 述全站仪1和倾斜传感器2将数据传递给服务器进行自动存储。
[0029]步骤二:板式轨道结构坐标计算，W板式轨道结构几何中屯、为坐标原点，建立板式 轨道结构的坐标系，利用步骤一测得的4组X、Y、Z坐标W及2组a与0值，进行坐标系的转换参 数计算，得到板式轨道坐标系与全站仪测量坐标系的转换参数XO，yo，ZO，Ji，a ,0, 丫，参见图 4,先构建板式轨道结构的局部坐标系(X'，y'，z'），利用数学方法计算板式轨道结构局部坐 标系(x'，y'，z'）与测量坐标系(x，y，z)的转换关系。建立公共测量定位点P(即为步骤一中 的测量定位点7)之间的关系：
[0031]式中，（XO yo Z0)%两坐标系间的平移量，Ri(a)R2(e)R3( 丫）为；个旋转矩阵的乘 积，分别绕X轴旋转角a,绕Y轴旋转角0，绕Z轴旋转角丫。y为尺度参数。其中：
[0035]对式(1)在测量定位点测量值处泰勒展开线性化，如下：
[0039] 将每次计算出的参数改正值(Sx Sy Sz 5y Sa 50 5 丫）T加上上次计算时的近似 参数值XO，yo，ZO y，日〇，护，丫日的和作为本次参数近似值代入，第一次解算的近似值都设定 为0,根据间接平差原理，
[0040] X=(Sx 5y 5z 5y 5曰祁 5 丫）T=(ATpA厂I(ATpi)
[0041] 权阵P