一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁测量、gnss差分相对定位技术领域，具体涉及一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统。


背景技术：

2.在需要公路和铁路同时跨越的江河，公路铁路两用桥梁实现了两种线路的共用通道，节省了空间占用和施工费用，具有高效性和良好的经济性。为提高通航能力，建造的高速铁路桥梁跨度越来越大，个别主跨甚至达到千米级。但是主跨千米级的桥梁在各种荷载(温度、风、列车等)作用下，梁体会产生不规律的形变，对大桥安全运营带来隐患，且公路或铁路轨道随着梁体的形变也会发生变化，导致桥梁线路线形和坡度发生改变，直接影响到列车安全运行。因此需要对桥梁、轨道进行监测获取各种环境及不同荷载下的实时线形数据，用于研究大桥在不同荷载下的形变规律，以及外部环境对轨道线形的影响规律等，为线路养护维修提供数据基准。
3.由于卫星观测环境以及铁路施工的限制，gnss监测站只能安装在公铁两用桥的公路桥面，其位移监测仅能归算到公路桥面，目前现有的监测并不能监测到轨道所在的铁路桥面，得到轨道线形数据。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
6.一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统，所述系统包括：安装在公路桥面每个监测点处用于定位的gnss接收机和用于测量其安装支架倾角的倾角计，安装在监测点下方铁路桥面上用于测量铁路桥面与公路桥面距离的激光测距器，还包括通信单元，用于将gnss接收机、倾角计和激光测距器的输出数据发送到云服务器。
7.进一步地，所述系统还包括安装在桥梁两端附近岸边的4个gnss基准站，gnss接收机在进行gnss观测的同时，也接收基准站的信息，并基于基准站的信息对gnss观测结果进行校正。
8.进一步地，所述激光测距器竖直固定在与铁路桥面焊接在一起的底座上，激光口竖直向上。
9.进一步地，所述监测点的设定方法包括：沿着桥梁延伸方向每隔一段距离作一横截面即监测横截面，与公路桥面两侧的交点为监测横截面的两个监测点。
10.更进一步地，所述gnss接收机和倾角计安装在每个监测点处的同一支架上。
11.更进一步地，所述倾角计为双轴倾角仪，同一监测横截面的两个监测点处的双轴倾角仪的安装方向相反。
12.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果。
13.本实用新型通过设置安装在公路桥面每个监测点处用于定位的gnss接收机和用于测量其倾角的倾角计，安装在监测点下方铁路桥面上用于测量铁路桥面与公路桥面距离的激光测距器，以及用于将gnss接收机、倾角计和激光测距器的输出数据传送到云服务器的通信单元，实现了公路铁路两用桥面线性的实时测量。本实用新型通过实时测量桥面线形数据，能够及时了解桥梁形变规律，以及外部环境对桥梁线形的影响规律等，能够为线路养护维修提供有力的数据支持。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统的组成框图。
15.图2为一种斜拉桥梁监测横截面的分布示意图，图中的每个圆点对应一个监测横截面。
16.图3为激光测距器在监测横截面中的安装位置示意图。
17.图4为gnss接收机和倾角计共用安装架的示意图。
18.图中：1-gnss接收机，2-倾角计，3-激光测距器，4-通信单元。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.图1为本实用新型实施例一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统的方框图，所述系统包括：安装在公路桥面每个监测点处用于定位的gnss接收机1和用于测量其安装支架倾角的倾角计2，安装在监测点下方铁路桥面上用于测量铁路桥面与公路桥面距离的激光测距器3，还包括通信单元4，用于将gnss接收机1、倾角计2和激光测距器3的输出数据发送到云服务器。
21.本实施例提出一种公路铁路两用桥梁线形自动测量系统。桥梁线形可以看作是由桥梁上很多相隔一定距离的监测点连接而成，如图2所示，连接图中的圆点就可得到桥梁的线形。因此，可通过测量选定的监测点位置坐标得到桥梁线形。由于本实施例的桥梁是公路铁路两用桥梁，因此桥梁线形应包括公路桥面线形和铁路桥面线形。如图3所示，公路铁路两用桥梁的上层是公路桥面，下层是铁路桥面，两个桥面近似平行，因此只需得到公路桥面的线形和两个桥面的距离，就可得到公路铁路两个桥面线形。
22.本实施例中，所述系统主要由gnss接收机1、倾角计2、激光测距器3和通信单元4组成。监测点设定在公路桥面上，每个监测点处安装一个gnss接收机1和一个倾角计2，监测点下面的铁路桥面上安装一个激光测距器3。gnss接收机1和倾角计2用于监测点定位。由于gnss接收机1固定在监测点处的支架上，支架有一定的高度，而gnss接收机1输出的是接收机本身的位置坐标，因此需要结合倾角计2测得的支架倾斜角和支架尺寸，根据接收机本身的位置坐标计算监测点的位置坐标。激光测距器3用于测量监测点处公路桥面与铁路桥面的距离，有了两个桥面的距离，就可计算公路桥面监测点在铁路桥面投影的位置坐标。通信单元4与云服务器通过互联网进行数据通信，由云服务器按照一定的算法计算监测点的坐
标。
23.本实施例可实现公路铁路两用桥面线性的实时测量。本实施例通过实时测量桥面线性数据，能够及时了解桥梁形变规律，以及外部环境对桥梁线形的影响规律等，能够为线路养护维修提供有力的数据支持。
24.作为一可选实施例，所述系统还包括安装在桥梁两端附近岸边的4个gnss基准站，gnss接收机1在进行gnss观测的同时，也接收基准站的信息，并基于基准站的信息对gnss观测结果进行校正。
25.本实施例给出了提高gnss接收机1解算精度的一种技术方案。在桥梁两头的两岸取4处结构稳定、四周无遮挡、无明显电磁干扰且距离大型水体200米以上的屋顶安装基准站。在屋顶计划安装处进行数据质量测试，采样间隔1秒，连续观测24小时，若数据指标满足历元完整性》95％、数据有效率高于90％、多路径效应mp1《0.5m且mp2《0.5m、周跳比》200、数据龄期不大于2秒的要求后则开始基建。gnss接收机1在进行gnss观测的同时，也接收基准站的信息，并基于基准站的信息对gnss观测结果进行校正，从而提高gnss接收机1的解算精度。
26.作为一可选实施例，所述激光测距器3竖直固定在与铁路桥面焊接在一起的底座上，激光口竖直向上。
27.本实施例给出了激光测距器3的一种安装方案。如前述，激光测距器3是用来测量公路桥面和铁路桥面之间距离的，而两个平行平面之间的距离等于它们的公垂线落在两个平面之间的长度，因此，为了准确测量两个桥面之间的距离，须使激光测距器3发射的激光束垂直于两个桥面。为此，本实施例在铁路桥面上焊接一个底座，将激光测距器3竖直固定在这个底座上，使激光口竖直向上。如图3所示。
28.作为一可选实施例，所述监测点的设定方法包括：沿着桥梁延伸方向每隔一段距离作一横截面即监测横截面，与公路桥面两侧的交点为监测横截面的两个监测点。
29.本实施例给出了确定监测点的一种技术方案。为了提高桥面线形的测量精度，从理论上讲监测点越多、监测点间的距离越小越好，但考虑到硬件成本和施工难度等实际情况，监测点的数量或间距应折中考虑。一般情况下是桥梁延伸方向每隔一段距离选一个监测点，但考虑到桥梁有一定的宽度，尤其是大型桥梁的桥面更是宽阔，为了更好地监测桥梁宽度方向或横向的形变，本实施例在同一距离处在桥梁两侧分别选取一个监测点。另外，本实施例的桥梁为公路铁路两用桥梁，本实施例将监测点选在位于上层的公路桥面上。具体做法是：沿着桥梁延伸方向每隔一段距离作一横截面即监测横截面，与公路桥面两侧的交点为监测横截面的两个监测点。如图2所示，图中有行水平排列的圆点，其中每个圆点的位置对应一个监测面的位置。上面给出的只是一般的原理性方法，在实际应用中，监测点应尽量按照桥梁桁架结构节点位置选取，并尽可能与轨道控制网cpiii点位对应。cpiii为高速铁路轨道施工、维护提供高程基准，在桥上设置cpiii点位，运营期间可以定期进行cpiii点位的人工复测。将监测点与cpiii点对应，可对比同时间同点位的自动监测数据和人工测量数据，以相互比对核验。
30.作为一可选实施例，所述gnss接收机1和倾角计2安装在每个监测点处的同一支架上。
31.本实施例给出了gnss接收机1和倾角计2的一种安装方案。本实施例中，同一监测
点处的gnss接收机1和倾角计2共用一个安装支架，安装支架的结构示意图如图4所示。
32.作为一可选实施例，所述倾角计2为双轴倾角仪，同一监测横截面的两个监测点处的双轴倾角仪的安装方向相反。
33.本实施例给出了倾角计2的一种技术方案。本实施例的倾角计2采用双轴倾角仪。双轴倾角仪主要由一个双轴加速度计组成，当加速度计水平布置时，可以测量两个相互垂直方向如x、y方向上的倾角值。本实施例的同一监测横截面设有两个监测点，桥梁上游侧一个，下游侧一个，这两个监测点分别安装一个双轴倾角仪，且安装方向相反，这样才能得到正确的倾角数据。后面给出的监测点坐标计算方法的实施例中，不同侧的两个双轴倾角仪的计算公式也不同，主要表现在角度的方向或正负不同。
34.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。