一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量装置及方法

本发明涉及轨道检测，具体涉及一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量装置及方法。

背景技术：

1、大跨度斜拉桥因其存在构件温差且结构刚度偏小受日照辐射及温度变化影响结构形位始终处于变化之中，在其上进行无砟轨道施工，对测量工作的精度和效率提出了极高要求。无砟轨道对几何参数的误差容忍度仅为毫米级，而桥梁结构在环境因素作用下可能产生厘米级的变形，因此，必须在施工过程和后续维护中对轨道几何状态进行快速、精确的测量与调整，以确保轨道线型满足高速行车的高平顺性要求。

2、目前，轨道几何状态测量主要采用专业化的轨道检查仪器，如现有专利号“cn202111422315.1”。这类设备通常包括移动机构、测距传感器和角度传感器，利用移动机构带动测距传感器和角度传感器沿轨道移动，操作人员控制移动机构移动至指定点位后，启动测量程序，利用测距传感器和角度传感器获取轨道的几何数据，从而完成测量。

3、然而，此类设备往往需操作人员将移动机构搬运至轨道上，并将移动机构两侧与轨道对齐；在实际应用中，斜拉桥所处环境风力较大，沙尘较多，水汽较重，这样的环境导致设备安装困难，且设备中测距传感器和角度传感器等精密元件极易受到该环境影响，导致测量精度下降，在未进行测量工作时，各类精密元件不应当长时间暴露于外界；因此，现有技术的根本缺陷在于：难以在斜拉桥环境中实现设备的便捷性安装与针对性保护，严重影响检测效率和检测准确性。因此，本发明提供一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量装置及方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量装置及方法，通过安装框和防护框的设计，能够在保证各项测量工作正常运行的同时，有效降低装置的安装难度，提高装置的安装便捷性，并能够在装置未工作时对各类精密元件进行针对性保护，进而提高检测效率和检测准确性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量装置，包括显示元件、激光发射元件、激光接收元件、角度测量元件和伸缩杆，伸缩杆两端均铰接有安装框，安装框顶部均固定连接有防护框和活塞箱，活塞箱均位于防护框内，防护框顶部均铰接有防护盖板；活塞箱顶部均竖向滑动配合有滑动杆，激光发射元件和激光接收元件底部分别与其相邻的滑动杆顶部固定连接；激光发射元件和激光接收元件均位于防护盖板下方；角度测量元件嵌入安装于伸缩杆输出轴上；显示元件固定连接于任意一个防护框外顶壁；安装框内均设有用于驱动滑动杆沿活塞箱顶部竖向滑动的驱动组件；安装框底部均设有用于将安装框固定在不同尺寸轨道上的固定组件；安装框底部还均设有用于驱动安装框沿轨道移动的移动组件。

3、上述方案的技术原理如下：

4、将右侧安装框放置在右侧轨道上，使得右侧轨道顶部与右侧安装框内顶壁贴合，然后拉伸伸缩杆，将左侧安装框放置在左侧轨道上，使得左侧轨道顶部与左侧安装框内顶壁贴合；在伸缩杆拉伸的同时，角度测量元件会随伸缩杆输出轴的延伸而同步移动至外界，同时角度测量元件还会测量当前左侧轨道和右侧轨道的倾斜度；启动驱动组件，驱动组件会驱动滑动杆沿活塞箱向上滑动，从而推动激光发射元件和激光接收元件向上移动，并将防护盖板顶开，移动至防护框外，从而测量左侧轨道和右侧轨道之间的间距；与此同时，驱动组件还会驱动固定组件运行，使得两侧安装框与两侧轨道固定，保证测量稳定进行；当前位置测量完成后，通过驱动组件驱动滑动杆下移，激光发射元件和激光接收元件则会收入防护框中，同时固定组件会解除固定，通过移动组件驱动两侧安装框同步移动，更换检测位置。

5、采用上述方案有以下有益效果：

6、1、本发明通过防护框和伸缩杆的设计，能够有效对激光发射元件、激光接收元件和角度测量元件进行保护；初始状态下，激光发射元件和激光接收元件均位于防护框内，伸缩杆输出轴呈收缩状态，有效减少了激光发射元件、激光接收元件和角度测量元件在非工作状态下的暴露时间，降低了斜拉桥环境对此类精密元件使用寿命和测量精度的影响，保证了后续的测量准确性。

7、2、本发明通过安装框和滑动杆的设计，能够根据设备的运行状态动态调整精密元件的防护状态，当需要进行测量工作时，滑动杆会推动激光发射元件和激光接收元件移动至防护框外，同时会使安装框与轨道固定，进而保证测量能够稳定的进行；当测量完成时，滑动杆则会拉动激光发射元件和激光接收元件移动至防护框内，进而对激光发射元件和激光接收元件进行保护，同时解除安装框与轨道的固定，使得安装框能够移动或拆卸，便于操作人员进行后续操作。

8、3、现有技术中的测量装置体积庞大，不利于操作人员在大风环境下进行安装和拆卸，且在应对不同尺寸的轨道时，需更换不同的配件，才能使用；本发明通过伸缩杆和安装框的设计，在安装前，伸缩杆呈伸缩状态，能够有效缩小装置体积，提高安装的便捷性；在安装时，能够根据轨道的尺寸，自由调节两侧安装框的间距，适应不同尺寸的轨道，无需更换配件，有效提高了安装的便捷性和检测效率，同时降低了检测成本。

9、进一步，驱动组件包括嵌入安装于安装框内的电控缸，电控缸输出轴与滑动杆同轴固定连接；任意一个防护框的外侧壁上固定连接有控制器，控制器用于控制电控缸运行。

10、有益效果：操作人员仅需通过控制器控制电控缸运行，即可快速调整装置的测量状态和防护状态，有效提高了装置的操作便捷性。

11、进一步，固定组件包括对称固定连接于安装框底部的调节箱，调节箱侧壁均横向滑动有调节杆，调节杆远离调节箱一端均固定连接有固定架；调节箱内设有用于驱动调节杆沿调节箱横向滑动的调节组件。

12、有益效果：当调节杆沿调节箱滑动时，则会调整固定架的位置，进而对不同厚度的轨道进行固定。

13、进一步，调节组件包括横向滑动配合于调节箱内的调节板，调节杆远离固定架一端与调节板固定连接；调节箱均与活塞箱连通；活塞箱内设有用于驱动调节板沿调节箱内侧壁横向滑动的活塞组件。

14、有益效果：当活塞组件驱动调节板沿调节箱内侧壁横向滑动时，调节板则会带动调节杆横向滑动，从而调节固定架的位置，实现适应性固定。

15、进一步，活塞组件包括竖向滑动配合于活塞箱内的活塞板，活塞板固定套设于滑动杆上；活塞箱侧壁开有排气孔，排气孔位于活塞板下方。

16、有益效果：本方案通过利用滑动杆的滑动，即可实现对固定架位置的调整以及激光发射元件和激光接收元件的位置调节，有效提高了操作便捷性，降低了装置的制造成本。

17、进一步，移动组件包括安装于安装框内顶壁的电控轮，控制器用于控制电控轮运行。

18、有益效果：操作人员仅需通过控制器控制电控轮运行，即可调整装置整体的位置，从而对轨道不同位置进行测量。

19、进一步，固定架处均设有辅助轮，辅助轮两侧均分别与固定架内顶壁和固定架内底壁滑动且转动配合；固定架内均设有用于使辅助轮适应轨道表面变化的缓冲组件。

20、有益效果：本方案通过辅助轮的设计，在装置移动时，辅助轮能够沿轨道侧壁滑动，并起到一定的导向作用，提高装置移动的稳定性和流畅性。

21、进一步，缓冲组件包括对称转动配合于辅助轮两侧的缓冲块，固定架内顶壁和内底壁均开有供缓冲块横向滑动的缓冲槽；缓冲块两侧壁均对称固定连接有若干弹簧，弹簧远离缓冲块一端均与缓冲槽内侧壁固定连接。

22、有益效果：本方案通过弹簧和缓冲块的设计，使得辅助轮能够适应轨道的尺寸变化和形状变化，更好的辅助安装框进行移动，同时使得辅助轮能适应固定架对轨道的固定状态，避免对固定架的固定功能造成影响。

23、进一步，固定架远离调节杆一侧均固定粘接有弹性层。

24、有益效果：弹性层能够避免固定架与轨道之间接触，防止在安装框移动和固定的过程中，固定架与轨道产生磕碰。

25、进一步，一种大跨度斜拉桥无砟轨道快速测量方法，包括以下步骤：

26、s1，初步安装：将其中一侧安装框对准其中一侧轨道，下放该侧安装框，使得该侧电控轮与该侧轨道顶部贴合；拉伸伸缩杆，将另一侧安装框对准另一侧轨道，下放该侧安装框，使得该侧电控轮与该侧轨道顶部贴合。

27、s2，轨道固定：调节辅助轮间距，使得辅助轮均与轨道侧壁贴合。

28、s3，位置选择：驱动辅助轮沿轨道侧壁滚动，调整装置整体位置，移动至指定测量点位。

29、s4，综合测量：启动激光发射元件和激光接收元件，测量两侧轨道间距；利用角度测量元件，测量两侧轨道与水平面的夹角。

30、有益效果：本方法能够快速实现装置的安装，并能够对不同尺寸的轨道进行间距测量和角度测量，同时还能快速进行不同位置的测量，提高了测量的便捷性。