[发明专利]一种远程测量路基水平位移的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光测量技术领域，涉及一种利用激光远程测量路基水平位移的装置与方法。

背景技术

路基位移在道路的施工过程中以及完工以后都是难以避免的。近年来随着轨道建设的快速发展，相关的安全问题越来越得到人们的重视。特别是现在高速铁路的出现，对路基形变的控制有了更高的要求。为了及时了解路基在荷载作用下的位移变化趋势，以便提前采取有效措施，防止事故的发生，需要在道路的施工过程中以及完工以后一段时期设置观测。完工后路基位移观测要根据实际情况确定观测时间长短。文章《铁路路基下沉位移实时测量新方法》(张雅楠，2008)提供的方法中，采用激光和目标靶，目标靶表面与水平面的夹角为θ直接放置在待测路基上，这种方法中，当待测路基发生位移或晃动时，可能导致目标靶表面与水平面的夹角发生变化，从而使得激光不能沿原先光路返回，导致激光测距无法得出待测距离。本发明方法避免了这个问题。

发明内容

本发明提供了一种新型激光测量方法和装置，结构简单，方便易操作，仅使用反射镜，无需CCD、透镜或其他光学元件，即可测量得到路基位移。

本发明提供了一种远程测量路基水平位移的方法，包括：

步骤1：选取两处固定的参考位置A和C，并在A处放置激光测距仪；其中，B为待测路基所在位置；参考位置A和C位于不同高度的水平面上；

步骤2：在待测路基上方第一高度D处设置第一反射镜，所述第一反射镜与地面垂直，且镜面朝向参考位置A；

步骤3：在参考位置C处设置第二反射镜，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ₂，且0度＜θ₂＜90度；

步骤4：待测路基发生水平位移前，激光测距仪在A处出射一束与地面夹角为θ₁的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经的第一距离；其中，θ₁＝90度-θ₂；

步骤5：待测路基发生水平位移后，所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ₁的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；

步骤6：根据所述第一距离、第二距离以及θ₁计算得到待测路基发生的水平位移。

本发明提供的方法利用先进的激光测量技术实现，可以对路基的水平位移进行远程测量。激光测量精密度高，光路中除了反射镜，不需要其他光学元件，可避免产生多个误差。测量方法简单易操作，可适用于参考位置和待测目标距离较远的情况。本方法具有远距离、高精度、大范围、实时测量的优点。

附图说明

图1是本发明中远程测量路基水平位移方法的流程图；

图2是本发明中测量路基水平位移的几何示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提出了一种利用激光远程测量路基水平位移方法，其包括：

步骤1：选取两处固定的参考位置A和C，并在A处放置激光测距仪；其中，B为待测路基所在位置，测量待测目标所在位置的路基水平方向位移，即测量B水平方向的位移；A和B位于同一水平面或者不同水平面上，例如可同时在地面上，C位于高度不同于A的另一水平面上。

步骤2：在B的上方第一高度D处设置第一反射镜，所述第一反射镜与地面垂直，且镜面朝向参考位置A；

步骤3：在参考位置C处设置第二反射镜，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ₂，且0度＜θ₂＜90度；步骤4：激光测距仪在A处出射一束与地面夹角为θ₁的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第一距离；其中，θ₁＝90度-θ₂；

步骤5：所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ₁的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；

步骤6：根据所述第一距离、第二距离以及θ₁计算得到待测路基发生的水平位移。

其中，需要保证A处发射的激光经过反射镜D反射后能到达C，为了达到这个目的，通常情况下A、C、D所在水平面高度需要满足下面的条件：