无接触式测量轨道横断面 或轨距的方法 【技术领域】
本发明涉及一种特别是在道岔区以无接触方式测量轨道横断面或轨距的方法，以及实施此方法用的装置。
背景技术
AT 402953号专利介绍的一种方法，已为人们所知。按此方法轨距是用两个测距传感器(一根钢轨一个)测取的。传感器在钢轨间的范围内装在轨行车辆的轮轴上。
另外，在AT 321346号专利介绍的一种已为人们所知的方法中，从侧面对轨道的轨头进行点状照射，然后利用一套沿垂直方向位于钢轨上方地光电二极管装置测取反射的光束。
在US 3864039号专利公开的一种方法中，只照射每根钢轨的轨底。一个位于钢轨上方的光接收器记录轨头投下的影子，然后将这些信号转换成反映轨距的位置参数。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题就是要创造一种尤其在道岔区以无接触方式测量轨道横断面或轨距的方法和装置。要求这种方法和装置能较快较准确地确定和评估对道岔状态起决定性作用的测量值。
上述技术问题首先通过一种特别是在道岔区以无接触方式测量铁道各钢轨横断面和轨距的方法来解决，其包括以下方法步骤：a)利用一个位于钢轨上方的、连续沿轨道纵向移动的并在一个垂直于轨道纵向的探测平面内进行扫描的测距传感器探测每根钢轨，b)在一个极座标系统中记录易发生危险的、对道岔几何图形具有决定性意义的钢轨待测点作为测量值，c)将测量值的极座标换算成直角座标，并在利用计程轮连续计算路程的情况下，将测量值储存起来，d)根据记录的测量值计算出道岔的横断面，e)将某些待测点上测定的实际测量值与储存的给定值进行比较，在下列参数中，至少要对两项参数进行比较，即：槽距、连续切痕、辙叉心工作边与护轮轨工作边之间的最小距离，轨距和/或护轮轨导向面间距，并由此确定偏离给定值的程度。
采用这种方法就可以显著地加快和更准确地测出道岔的各项参数，以便尤其对一些关键性的道岔区能进行准确的检查，同时还能可靠地证明钢轨和道岔组件的主要情况和状态(需要时也可打印出来)。这样就有可能以特别优良的方式准确查明钢轨、尖轨、护轮轨等等的磨耗或磨损程度，便于在发生危险情况或安全受到影响之前，就能迅速而有针对性地对上述不容许情况做出反应。此外，沿实施此方法的机械前进方向可以用极其高的密度进行测量，从而实际上可对道岔状态做到全面的检查。另外，测量工作既可从道岔起点也可以从道岔终点，也就是说测量可从道岔两端开始进行。
按照本发明方法的一有利的设计，如果待测点的容许误差值被超过，就会提供个别缺陷报告。
本发明还提供了一种特别是在道岔区测量轨道横断面或轨距用的无接触式测量装置。该装置具有一个利用带缘滚轮在轨道上走行的底架，上面分别为每根钢轨设置了一个以无接触方式工作的测距传感器，这些测距传感器能围绕沿轨道纵向的旋转轴线转动，每个测距传感器位于相应钢轨的上方，它是一个以一扫描角度来回转动的激光扫描器，用于探测易发生危险的、对道岔几何图形具有决定性意义的待测点。这样就能可靠、准确特别是全面地测取对轨道行车安全特别重要的道岔数据和参数。
按照本发明装置的一有利的设计，所述各激光扫描器相对于各自对应的钢轨朝向轨道内侧有所错移地安装。
【附图说明】
下面借助附图所示实施方式进一步阐明本发明，附图中：
图1为道岔和装在轨行车辆上用于实施本发明方法的装置的俯视草图，
图2为道岔护轮轨范围内沿图1中剖切箭头II剖切得到的横断面视图，
图3至6分别为有待测取的测量值的图示。
【具体实施方式】
在具有代表性的图1中示出了一组典型的所谓的单开道岔1，它有位于道岔起点4和道岔终点5之间的正线2和岔线3。道岔1主要由钢轨6、尖轨7、岔心8、翼轨9和护轮轨10组成。在正线2上可见轨行车辆11(只用轮廓线展示)，车上装有测量钢轨6之间间距或测量各种道岔区域内的横断面用的装置12。所谓横断面应理解为从垂直于钢轨纵向的横截面中可看出的钢轨断面。
测量装置12装在一辆具有底架14的测量车13上。此车利用踏面为圆柱形的带缘滚轮15在钢轨6上滚行。在道岔1上，测量车13用众所周知的方法贴靠在贯通的轨条上；本图例中这根贯通的轨条是正线2的外轨，就是图中上方的钢轨6。测量车13驶过的每根钢轨6的上方范围内，在底架14上装有测距传感器16。它是一个对准下面钢轨6的无接触式激光扫描器17。
从图2可以更好地看出，激光扫描器17射出探测射线18。探测射线围绕一根沿正线2的纵向，确切地说围绕一根与被探测钢轨6平行的旋转轴线19以一个扫描角度α来回移动。这样就形成了一个垂直于轨道纵向的探测平面20。此时激光扫描器17并不位于钢轨6的正上方，而是向轨道内侧错开少许。较好的错开量x为22毫米。这个距离是从一个基准点A测定的。该基准点在钢轨顶面以下的距离y(最好是14毫米)处位于钢轨6的轨顶内侧面21上。由此得出，如以轨道标准轨距1435毫米为基础，则两个激光扫描器17沿轨道横向相隔的距离为1391毫米。
激光扫描器17与钢轨顶面之间的垂直距离最好是200毫米，加上激光扫描器17沿水平是错开设置的，以及扫描角度α的大小，就会形成一个以最佳方式探测钢轨6与护轮轨10所有可能产生磨耗与磨损处所的探测平面20。当然这一点也适用于代替护轮轨的是岔心、翼轨或尖轨的道岔区。
进行无接触式测量道岔1的作业时，轨行车辆11连续地通过道岔。此时测量车13为了避免高度方面的误差，利用圆柱形带缘滚轮15在钢轨6上滚行，并贴靠在贯通的轨条上。测量从道岔1的一个起点(所谓的同步点)开始进行。此时两个扫描器17不停地在相应探测平面20内进行扫描，同时利用计程轮22(图1)记录走过的路程。走行速度大约可达1米/秒；在岔心范围内大约以一半的速度走行。
对每个待测点25(由探测射线18射中相应钢轨或道岔某一组件所确定的)的激光发射点距离和探测射线18角度均做为测量值在一个极座标系统中予以测量。在一个装在轨行车辆11上的运算装置23中，利用一套程序将待测点25的这些极座标不断地换算为直角座标(与计程轮22不断计程相结合)并予以储存。与此同时也可将测量值解算到0.1毫米并显示在一个监视器24上。除记录的测量值外，同时也将从中算出的有关断面加以储存，以此完成道岔1的横断面图(必要时也可以将其他数据和/或发现的缺陷用人工输入运算装置23的程序)。
对于图3至5用草图形式展示的一些测量值，诸如轨距a(图3)，辙叉心工作边与护轮轨工作边之间的最小距离b(图4)或护轮轨导向面间距c(图5)等，可事先将道岔不同部位或待测点25的给定值(沿道岔1纵向为准并取决于不同道岔类型)输入运算装置23，再与实际测出的数值进行比较。确定给定值与实际值之间误差大小之后，就可以准确而迅速地确定磨损情况，特别是确定在易出危险的道岔处所(对专门的道岔类型有准确的定义)的那些对道岔几何图形具有决定性意义的待测点25处的磨损情况。
此时将自动检查是否保持在所需遵守的公差范围内。这些误差对各种测量值(如前所述的轨距a，辙叉心工作边与护轮轨工作边之间的最小距离b，护轮轨导向面间距c，以及其他诸如槽距，护轮轨入口距离，尖轨的连续切痕或磨损情况等)分别为0.25毫米。两根钢轨横向高度和扭曲的误差极限为0.5毫米。超出容许误差时，程序将提供个别缺陷报告。
图6所示是道岔的一个重要部位，即一个贴靠在钢轨6轨头上的尖轨7的示例。尖轨顶部有一个待测点25。另一些特别重要的需在现场或根据路程测取的道岔系统部位的实例可以是张开的尖轨的开端或辙叉心轨(活动的或固定的)的开端。为了记录这些数值，向操作人员传送视频图像，利用相应的信号转换按键在现场测取这些系统部位的待测点。