限界测量仪、限界测量系统及测量方法与流程

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种限界测量仪、限界测量系统及测量方法。

背景技术：

铁路建筑限界是保障铁路货物安全运输的关键基础数据。传统的限界数据测量工具以皮尺，卷尺、钢尺和激光测距仪为主，采用人工测量的方法，测量数据精度不能保证，测量过程复杂，需要多人配合才能完成，工作效率低。

近年来，国内专家学者先后提出采用激光测距仪辅助测量小车和测量平台进行限界测量，但方法中没有明确测量坐标系的建立过程。限界数据测量分别采用基于大地和基于轨面两种坐标系进行测量，测量结果可通过公式进行换算，最后得出基于轨面坐标系的建筑限界数据。现有方法没有说明测量坐标系的坐标原点，虽然满足基于大地坐标系的测量，但是不能满足基于轨面坐标系的测量，测量结果需要转换到规定的坐标系，在转换过程中存在一定的误差。国内科研院所和大专院校先后研制出基于测量小车的测距装置，有的将笔记本电脑和测量装置集成到一起，有的加装水平仪作为测量平台，其结果一方面导致测量工具过于庞大、笨重，不利于远距离携带，另一方面增加了不必要的生产成本。

国内现有测量工具中大多采用基于大地坐标系的测量方法，其测量坐标系的建立，坐标原点的选取均未作详细说明。在限界数据的实际应用中，最终需要的是基于轨面坐标系的限界数据，特别是在曲线线路上，需要将基于大地坐标系的测量数据转换到基于轨面坐标系的数据(需要考虑钢轨高度、曲线半径、外轨超高等因素)，在没有明确测量坐标系和坐标原点的情况下，数据转换结果可能是错误的。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种限界测量仪、限界测量系统及测量方法，以解决现有技术中的至少存在的测量坐标系原点建立不明确导致坐标系转换时具有较大误差的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种限界测量仪，包括：支架、定位部件和测距仪，所述支架搭设在铁道轨面上，所述测距仪安装于所述支架，所述定位部件安装于所述支架，并能够抵在所述铁道轨面上，使得所述测距仪位于所述铁道轨面。

其中，所述支架上设有刻度，使得所述刻度的零点和所述测距仪均位于所述铁道轨面的中心，且所述刻度由零点向两侧标记。

其中，所述支架底部的正中间位置构造有突出部，在所述突出部构造有安装孔，所述安装孔的位置与所述刻度的零点位置重合，所述测距仪铰接于所述安装孔。

其中，还包括旋转部件，所述旋转部件与所述测距仪连接并铰接于所述安装孔，用于带动所述测距仪的探头旋转。

其中，所述旋转部件包括螺杆和固定在所述螺杆上的微距旋钮，所述安装孔内设有与所述螺杆相适配的螺纹，所述螺杆穿过所述测距仪并拧入所述安装孔内，且所述测距仪与所述微距旋钮固定，所述微距旋钮能够带动所述测距仪的探头旋转。

其中，所述定位部件包括双向伸缩杆，所述双向伸缩杆与所述支架平行设置，所述双向伸缩杆的伸缩部分别抵于铁轨的内侧面。

其中，所述支架由绝缘材料制成，长度为1600毫米-2000毫米。

其中，所述刻度由所述零点向两侧延伸至少800毫米。

本发明还公开一种限界测量系统，包括移动设备和本发明限界测量仪，所述移动设备包括第一通讯模块和坐标系处理模块，所述测距仪包括第二通讯模块，所述第一通讯模块与所述第二通讯模块通讯连接，用于传输所述测距仪检测到的测量数据，所述坐标系处理模块用于将所述测距仪检测到的测量数据转换为轨面坐标系的数据。

本发明还包括一种本发明限界测量系统的测量方法，包括：

建立大地坐标系xoy和轨面坐标系x’oy’：以测距仪为大地坐标系和轨面坐标系的坐标原点o，x’的正方向为经过坐标原点o与其右侧钢轨的连线方向，y’的正方向为经过坐标原点垂直于钢轨顶面平面向上的方向；x的正方向为经过坐标原点平行于大地的向右方向，y的正方向为经过坐标原点垂直于大地的向上方向；

调整测距仪朝向待测目标，测量出所述待测目标与测距仪之间的水平距离和垂直距离，并记录在所述大地坐标系xoy中；

通过所述移动设备的所述坐标系处理模块将所述大地坐标系xoy中的坐标结合线路基础信息转换为轨面坐标系x’oy’中的坐标。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种限界测量仪、限界测量系统及测量方法，利用定位部件使得安装于支架上的测距仪位于铁道轨面，以测距仪的位置作为建立的坐标系的坐标原点，测距仪测出的测量结果，不需要重新计算即可记录在坐标系中，测量快速且准确性高，便于携带。

附图说明

图1为本发明实施例一种限界测量仪的结构示意图；

图2为本发明实施例建立大地坐标系和轨面坐标系的示意图。

附图标记：

1：支架；2：定位部件；3：测距仪；4：钢轨：5：刻度：6：旋转部件；7：移动设备。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例公开了一种限界测量仪，包括：支架1、定位部件2和测距仪3，支架1搭设在铁道轨面上，测距仪3安装于支架1，定位部件2安装于支架1，并能够抵在铁道轨面上，使得测距仪3位于铁道轨面。

具体地，本实施例中将测距仪3安装在支架1上，且定位部件2使得测距仪3位于铁道轨面，优选地，测距仪3位于铁道轨面的中心。铁道轨面的中心指的是一条铁轨的两条平行钢轨4之间的连线的中点。将测距仪3的位置作为大地坐标系和轨面坐标系的坐标原点建立相应的坐标系。

定位部件2用于移动支架1和测距仪3的位置，使测距仪3的位置始终保持在两条平行钢轨5之间的连线的中点。

支架1搭设在铁道轨面上，作为定位部件2和测距仪3的支撑部件，保证测距仪3安放稳定。

本实施例中的测距仪3可采用激光测距仪，由于一般的激光测距仪内部集成基于重力的角度传感器，其测出的数据即为待测目标在大地坐标系中的水平距离、垂直距离和直线距离。激光测距仪可采用手持激光测距仪、云服务激光测距仪或望远镜式激光测距仪等。优选为云服务激光测距仪，可以通过蓝牙将激光测距仪上测量数据实时传输到移动终端如手机、平板电脑上；通过wifi联网可将数据传输到云端服务器，在远程的施工伙伴实时共享测量数据。本实施例采用激光测距仪进行非接触式测量，操作人员通过移动终端读取测量数据，远离铁轨，大大降低了人身安全风险。

本发明实施例提供的一种限界测量仪、限界测量系统及测量方法，利用定位部件使得安装于支架上的测距仪位于铁道轨面，以测距仪的位置作为建立的坐标系的坐标原点，测距仪测出的测量结果，不需要重新计算即可记录在坐标系中，测量快速且准确性高，便于携带，满足铁路工务、电务、供电、房建、通信和货运等多各专业的建筑限界测量需要，可以对隧道、桥梁、信号机、站台、雨棚、电力支柱和接触网等设备进行全天候测量。同时还分别满足铁路直线线路和曲线线路两侧建筑物的限界测量，具有广阔的应用前景。

其中，支架1上设有刻度5，使得刻度5的零点和测距仪3均位于铁道轨面的中心，且刻度5由零点向两侧标记。本实施例中在支架1上标有刻度5，操作人员可以通过读取刻度5上的数字来验证测距仪3是否位于铁轨轨面的中心。具体地，本实施例中的刻度5零点位于中间，且刻度5向两侧延伸进行标记，在保证两条钢轨4的刻度5数值一样的条件下，即认为刻度5零点位于铁道轨面的中心，此时测距仪3也位于铁道轨面的中心。

进一步地，支架1底部的正中间位置构造有突出部，在突出部构造有安装孔，安装孔的位置与刻度5的零点位置重合，测距仪3铰接于安装孔。本实施例中的测距仪3可旋转安装于安装孔，使得测距仪3的探头可以旋转，定位待测目标。该安装孔的位置在刻度5的零点位置，也即铁道轨面的中心位置，保证测距仪3的安装位置在坐标系的零点位置。

其中，还包括旋转部件6，旋转部件6与测距仪3连接并铰接于安装孔，用于带动测距仪3的探头旋转。该旋转部件6可以采用旋钮、曲柄连杆或滚珠丝杠等结构实现测距仪3的探头旋转。优选地，旋转部件6包括螺杆和固定在螺杆上的微距旋钮，安装孔内设有与螺杆相适配的螺纹，螺杆穿过测距仪3并拧入安装孔内，且测距仪3与微距旋钮固定，微距旋钮能够带动测距仪3的探头旋转。本实施例中采用微距旋钮的方式控制测距仪3的探头旋转角度，便于快速精准定位待测目标。

其中，定位部件2包括双向伸缩杆，双向伸缩杆与支架1平行设置，双向伸缩杆的伸缩部分别抵于铁轨的内侧面。本实施例中的双向伸缩杆用于带动支架1，并调整测距仪3至铁道轨面的中心位置。本实施例中可采用双向同步伸缩的推杆，拉动把手时，推杆同时向两侧推出，保证测距仪位于铁道轨面的中心。还可以采用中国专利中的一种双向同步伸缩的电动推杆，包括有电机外套管和推杆机构，电机外套管中部设有双出轴电机，双出轴电机两端均设有同步齿轮箱，同步齿轮箱与推杆机构连接从而驱动双出轴电机两端的推杆机构同步伸缩，该电动推杆的中点与刻度的零点相对应，双向伸缩杆的两个伸缩部伸缩量相同，并分别抵于钢轨的内侧面，其可以精确保证推杆向两侧的伸缩量一致，进而确保测距仪位于铁道轨面的中心，减少人工调整支架和测距仪位置的时间，测量准确性高。另外可以在伸缩杆的端部通过弹簧与钢轨的内侧接触。

其中，支架1由绝缘材料制成，长度为1600毫米-2000毫米。由于钢轨4之间的距离为1435毫米，所以本实施例中的支架1略大于钢轨4之间的距离，使其能够搭接在钢轨4上；支架1可采用电木板、二苯醚板、有机硅板等绝缘轻质材料制成，优选为塑钢材质制成，其质量轻，强度大，不影响钢轨电路，满足全天候使用需要，便于远距离携带。

其中，刻度5由零点向两侧延伸至少800毫米。具体地，由于支架1的长度至少为1600毫米，那么从零点开始的左、右刻度可以至少标记到800毫米，刻度5最小单位为毫米，每个10毫米刻有数字。

本发明实施例还公开一种限界测量系统，包括移动设备7和如本发明的限界测量仪，移动设备7包括第一通讯模块和坐标系处理模块，测距仪3包括第二通讯模块，第一通讯模块与第二通讯模块通讯连接，用于传输测距仪3检测到的测量数据，坐标系处理模块用于将测距仪检测到的测量数据转换为轨面坐标系的数据。

具体地，本实施例中在移动设备7中录入线路基础信息，例如：曲线半径、外轨超高等，由于测距仪测量出来的数据即为大地坐标系的坐标，将大地坐标系的坐标结合线路基础信息可以计算出基于轨面坐标系的极限数据，并生成xml格式数据文件，与现有限界管理信息系统无缝衔接，减少人工录入工作量，提高工作效率。

本发明实施例还公开了一种如本发明的测量方法，包括：

如图2所示，建立大地坐标系xoy和轨面坐标系x’oy’：以测距仪3为大地坐标系和轨面坐标系的坐标原点o，x’的正方向为经过坐标原点o与其右侧钢轨7的连线方向，y’的正方向为经过坐标原点垂直于钢轨顶面平面向上的方向；x的正方向为经过坐标原点平行于大地的向右方向，y的正方向为经过坐标原点垂直于大地的向上方向；

调整测距仪3朝向待测目标，测量出待测目标与测距仪3之间的水平距离和垂直距离，并记录在大地坐标系xoy中；

通过移动设备7的坐标系处理模块将大地坐标系xoy中的坐标结合线路基础信息转换为轨面坐标系x’oy’中的坐标。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。