[发明专利]一种高铁轨道几何状态智能检测系统和检测方法

权利要求书

1.一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，包括若干cpⅢ控制点、若干测量棱镜、一小车、四个车腿、两个全自动全站仪、一工控机、一线上建模系统和一远程控制系统，其中：

若干所述cpⅢ控制点位于轨道的左右两侧；

若干所述测量棱镜对应设置于若干所述cpⅢ控制点处；

所述小车通过四个所述车腿滑动设置于轨道上，两侧所述车腿下端的车轮凸起部分契合轨道内外边缘；

两个所述全自动全站仪分别位于所述小车上表面的左右两端，并与所述工控机电性连接，用于实时测量若干所述测量棱镜的坐标数据并将其传送至所述工控机；

所述工控机放置于所述小车上表面，并与两个所述全自动全站仪电性连接，用于控制所述小车前后移动并接收两个所述全自动全站仪传送的若干所述测量棱镜的坐标数据；

所述远程控制系统与所述工控机无线通信连接，用于通过所述工控机远程控制所述小车进行前后移动；

所述线上建模系统与所述工控机无线通信连接，用于将所述工控机中接收的测量棱镜的坐标数据结合轨道对于全自动全站仪的相对坐标以及全自动全站仪与cpⅢ控制点的相对坐标来获得轨道的绝对坐标进而将上述坐标数据自动放入三维坐标模型中生成轨道模型。

2.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，还包括倾角传感器，所述倾角传感器设置于所述小车上，用于测量所述小车的倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，还包括两个自动水平基座，两个所述自动水平基座对应夹设于两个所述全自动全站仪与小车上表面之间，用于使得两个所述全自动全站仪实时处于水平状态。

4.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，还包括可伸缩车轴，所述可伸缩车轴设置于所述放置全自动全站仪的小车中间部分，用于根据轨道的宽度实时调整两侧车腿之间的间距。

5.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，还包括若干棱镜保护罩，若干所述棱镜保护罩采用自动感应式保护罩，并对应设置于若干所述测量棱镜外，用于当所述小车靠近时自动打开/远离时自动关闭从而减少外部因素对所述测量棱镜的损坏及干扰。

6.根据权利要求5所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，所述棱镜保护罩使用微纤维保温棉制成。

7.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，四个所述车腿均采用可调式车腿，用于粗调放置所述全自动全站仪的小车的水平位置。

8.根据权利要求1所述的一种高铁轨道几何状态智能检测系统，其特征在于，所述线上建模系统采用CAD三维绘图系统。

9.一种高铁轨道几何状态智能检测方法，其特征在于，运用上述权利要求1-8中任意一项所述高铁轨道几何状态智能检测系统进行检测，包括以下步骤：

步骤1：测量的数据以cpⅢ控制点为基准，将轨道的绝对坐标转化为轨道对于全自动全站仪的相对坐标，再通过全自动全站仪与cpⅢ控制点的相对坐标来获得轨道的绝对坐标；

步骤2：在线上建模系统中将所测得的坐标数据进行分析，生成轨道线路模型。

10.根据权利要求9所述的一种高铁轨道几何状态智能检测方法，其特征在于，步骤1包括以下内容：

初始状态时全自动全站仪相对轨道的高度已知为L₁+L₂，把轨道的横截面看作xy平面，此时全自动全站仪测得自动开合的测量棱镜的坐标为(x，y，z)，把自动开合的测量棱镜看做原点，那么：

全自动全站仪的坐标为(-x，-y，-z),

全自动全站仪正下方轨道的坐标为(-x，-y-L₁-L₂，-z)，

其中，L₁为全自动全站仪到自动水平基座中心的距离，L₂为自动水平基座中心到钢轨顶面的距离；

当轨距变化时，与轨道契合的车轮会促使可伸缩车轴伸长缩短，此时全自动全站仪测得的坐标相应变化，放置全自动全站仪的小车运行过程中两个轨道高度不同时，置于小车上的倾角传感器测出倾角α，那么：

轨道位置坐标为(-x-L₁sinα，-y-L₁cosα-L₂，-z)

其中，α为倾角传感器所测的倾斜角度。