一种吊玄标定装置、吊玄标定机和标定方法

摘要

本发明提供一种吊玄标定装置、吊玄标定机和标定方法，包括设置在标定支座上的接触线标定装置；设置在所述接触线标定装置上的喷枪，所述喷枪用于对接触线进行喷涂标定；与接触线标定装置连接的平移组件，所述平移组件用于带动接触线标定装置运动，使接触线位于喷枪喷射范围内。本发明能够应用于普通铁路施工、高速铁路施工及所有精确定位并标定的高空作业场合，其核心部件均为标准化成熟模块和技术，因此具有自动化程度高、施工效率高、施工质量高及信息化水平高性等优点，完全能够替代现有人工施工工艺，并满足施工精度要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路施工机械，尤其涉及一种对高铁接触进行标定的一种吊玄标定装置、吊玄标定机和标定方法。

背景技术

吊弦是高铁接触网中的重要组成部分，接触线通过吊弦悬挂在承力索上，利用调节吊弦长短保证接触悬挂的结构高度和接触线高度，从而改善接触悬挂的弹性，提高受电弓的受流质量。目前吊弦的标定采用当个跨度为单位由人工在铁轨上进行标定，最后在吊弦安装时候由梯车上下进行对准以实现接触线上的吊弦安装位置标定，现在施工工艺存在人工劳动强度高、施工效率低、施工质量差、信息化水平低等缺点，严重影响施工工期和施工质量，而且不便于后期的维护。

发明内容

本发明提供一种自动化方式实现吊玄标定的吊玄标定机，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种吊玄标定装置，包括：

设置在标定支座上的接触线标定装置；

设置在所述接触线标定装置上的喷枪，所述喷枪用于对接触线进行喷涂标定；

与接触线标定装置连接的平移组件，所述平移组件用于带动接触线标定装置运动，使接触线位于喷枪喷射范围内。

所述接触线标定装置还包括用于指示接触线是否在喷枪喷射范围内的感应装置。

设定接触线延伸方向为X轴，垂直地面方向为Z轴、平行地面且垂直X轴、Z轴方向为Y轴，则

所述感应装置包括；

第一感应装置，所述第一感应装置用于感应接触线在Y轴方向上的位置；

第二感应装置，所述第二感应装置用于感应接触线在Z轴方向上的位置；

所述平移组件根据第一感应装置和第二感应装置感应的接触线的位置带动接触线沿Y轴或者Z轴平移。

所述第二感应装置包括沿Z轴设置的自动化光栅，所述自动化光栅的发射端和接收端相对设置在接触线标定装置上；

第一感应装置包括沿Y轴方向设置的漫反射激光传感器组，所述第一感应装置设置在第二感应装置发射端和第二感应装置接收端之间的下部。

设定接触线延伸方向为X轴，垂直地面方向为Z轴、平行地面且垂直X轴、Z轴方向为Y轴，则

所述平移组件包括：

第二平移组件，所述第二平移组件用于带动接触线标定装置沿Y轴方向运动；

第三平移组件，所述第三平移组件用于带动接触线标定装置沿Z轴方向运动。

所述平移组件还包括第一平移组件，所述第一平移组件用于带动接触线标定装置沿X轴运动。

所述标定支座包括架体，架体上滑动安装Y向支座；

所述第二平移组件安装在Y向支座上，第三平移组件安装在第二平移组件的滑动部上，接触线标定装置连接在第三平移组件的滑动部上；

所述第一平移组件安装在架体上，第一平移组件的滑动部与Y向支座连接。

所述支架的两侧均设置有导轨，架体通过第一平移组件带动在导轨上滑动；

所述第一平移组件、第二平移组件、第三平移组件均为直线模组。

所述标定支座上设置有位置检测装置和速度检测装置；

所述位置检测装置包括沿接触线延伸方向、设置在接触线标定装置前端的架体上的第一位置检测装置，和/或设置在接触线标定装置后端的架体上的第二检测装置；

所述速度检测装置包括设置在接触线标定装置上、检测接触线标定装置沿X轴方向运行速度的第一速度检测装置和/或检测标定支座运动速度的第二速度检测装置。

一种吊玄标定机，包括吊玄标定装置， 还包括设置在标定支座下部的作业车，所述作业车上部设置升降机构，升降机构上部连接吊玄标定装置的标定支座的架体。

一种吊玄标定方法，使用所述的吊玄标定机进行标定，包括：

将作业车驱动至铁路的两条铁轨上，使作业车能够沿铁轨运动；

单个跨度内标记时，通过作业车上的升降机构带动标定支座上升，使标定支座上的接触线标定装置上升至接触线处，通过平移组件带动接触线标定装置移动，使接触线处于喷枪工作范围内；

当作业车行走至标志点时，喷枪对接触线进行喷涂标定。

通过平移组件带动接触线标定装置移动，使接触线处于喷枪的工作范围内包括：

所述控制器上连接的存储器中存储喷枪在Y轴和Z轴上的工作范围、接触线上的标记点的位置，所述工作范围包括第一感应装置的设定感应范围和第二感应装置的设定感应范围；

第一感应装置感应接触线的位置并发送给控制器，当接触线偏离喷枪在第一感应装置上的设定感应范围时，控制器发送信号给第二平移组件带动接触线标定装置沿Y轴移动，使接触线位于喷枪在第一感应装置上的设定感应范围内；

第二感应装置感应接触线的位置并发送给控制器，当接触线偏离喷枪在第二感应装置上的设定感应范围时，控制器发送信号第三平移组件带动接触线标定装置沿Z轴移动，使接触线位于喷枪在第二感应装置上的设定感应范围内。

作业车行进过程中，当接触线标定装置运动到标记点处时，第一平移组件带动接触线标定装置沿作业车运动方向相反的方向运动，使标记点位于喷枪的工作范围内且接触线标定装置相对于接触线静止时，喷枪进行标记点的喷涂。

单个跨度内进行标定时，作业车以速度V沿X轴方向行进时，第二平移组件和第三平移组件带动接触线感应装置移动，使接触线位于喷枪工作范围内；

接触线上第i个标记点距离立柱处的距离为Si，喷枪距离第一位置检测装置的距离固定为a，第一位置检测装置距离立柱处的距离为S’，则：

当S’>Si+a时，控制器控制第一平移组件带动接触线标定装置以速度V’沿作业车运动方向相反的方向运动距离L，当S’-Si-a=L时，控制器控制喷枪完成喷涂标记；

然后控制器控制第一平移组件带动接触线标定装置沿作业车运动方向运动进行复位；

依次重复完成单个跨度内所有吊弦标记点的标定；

完成单个跨度内的标记后，升降机构带动标定支座下降，当第二位置检测装置检测到作业车越过下一立柱后，升降机构带动标定支座上升，重复进行单跨度内的标记。

所述步骤200还包括：

作业车升至设定高度后到接触线下部，此时升降机构停止并锁定进行粗定位；

第三平移装置动作使接触线标定装置向上运动使接触线位于第一感应装置和第二感应装置处；

开始单个跨度内的喷涂标记。

本发明的有益效果：本发明能够应用于普通铁路施工、高速铁路施工及所有精确定位并标定的高空作业场合，其核心部件均为标准化成熟模块和技术，因此具有自动化程度高、施工效率高、施工质量高及信息化水平高性等优点，完全能够替代现有人工施工工艺，并满足施工精度要求。

附图说明

图1为本发明的标定装置示意图。

图2为标定支座示意图。

图3为接触线标定装置200示意图。

图4为标定车示意图。

图5为标定作业示意图。

图6为标定过程示意图一。

图7为标定过程示意图二。

图8为标定过程示意图三。

图9为标定过程示意图四。

图10为标定过程示意图五。

图11为标定过程示意图六。

图12为标定过程示意图七。

图13为标定过程示意图八。

图14为本发明的系统连接原理图。

其中，100-标定支座，111-第一位置检测装置，112-第二位置检测装置，102-速度检测模块，103-架体，104-L型支撑，105-导轨，200-接触线标定装置，201-喷枪，202-第一感应装置，203-第二感应装置，204-固定座，300-第一平移组件，400-第二平移组件，401-Y向支座，500-第三平移组件，600-作业车，601-升降机构，602-工作平台，603-车轮，604-轨道轮，605-电控柜，700-接触线，800-立柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种吊玄标定装置，针对现有吊弦的标定施工由人工完成，效率低、质量差及成本高等不足之处，提供吊玄在接触线上安装位置的自动标定，同时其所搭载平台车采用不停车连续作业，对所有跨度内的吊玄安装位置进行标定。本发明适应于高铁、普铁接触网施工，能够应用于普通铁路施工、高速铁路施工及所有精确定位并标定的高空作业场合，其核心部件均为标准化成熟模块和技术，因此具有自动化程度高、施工效率高、施工质量高及信息化水平高性等优点，完全能够替代现有人工施工工艺，并满足施工精度要求。

本发明的吊玄标定装置包括标定支座100，标定支座100上设置接触线标定装置200，接触线标定装置200包括对接触线进行喷涂标定的喷枪201；为保证接触线700位于喷枪201的喷涂范围内，接触线标定装置200可以连接在平移组件上，在接触线700的位置不变的情况下，平移组件能够带动接触线标定装置200移动，使接触线700位于安装在接触线标定装置200上的喷枪的喷射范围内。

为使平移组件能够获取当前接触线700的位置，便于对接触线标定装置200进行调整，使接触线位于喷枪的喷涂范围内，本发明的接触线标定装置200还包括限定接触线位于喷枪201工作范围内的感应装置210。

为方便描述，设定接触线延伸方向为X轴，垂直地面方向为Z轴、平行地面且垂直X轴、Z轴方向为Y轴，且预先在控制器中设置喷枪201在Y轴和Z轴上的工作范围。由于X轴为接触线运动方向，所以喷枪201安装且喷口方向调整后，使其喷口的喷射范围在X轴、Y轴和Z轴形成的立体范围内，由于X轴为接触线700的延伸方向，因此本发明仅对接触线700在Y轴和Z轴方向上的相对位置进行调整后即可使接触线700处于喷枪的喷射范围。

上述的感应装置包括第一感应装置和第二感应装置，所述的喷枪的工作范围包括第一感应装置202的设定感应范围和第二感应装置300的设定感应范围。

第一感应装置202，所述第一感应装置202用于感应接触线在Y轴方向上的位置，当接触线700在第一感应装置202上的感应位置偏移设定感应范围、即喷枪的喷射范围后，控制器根据第一感应装置202感应到的信号控制平移装置调整接触线标定装置200，对接触线700与接触线标定装置200的相对位置进行调整；使接触线700位于喷枪的喷射范围内；

第二感应装置203，所述第二感应装置203用于感应接触线在Z轴方向上的位置，当接触线700在第二感应装置203上的感应位置偏离设定感应范围、即喷枪的喷射范围后，控制器根据第二感应装置203感应到的信号控制平移装置调整接触线标定装置200，对接触线700与接触线标定装置200的相对位置进行调整，使接触线700位于喷枪的喷射范围内。

具体来说，在一个或者多个可行的实施方式中，如图3所示，本发明的第一感应装置202包括沿Y轴方向设置的漫反射激光传感器组，所述的第二感应装置203包括沿Z轴设置的测量性自动化光栅，测量性自动化光栅的发射端和接收端相对设置在接触线标定装置200上，其通过安装支架进行固定并可以实现上下和角度的微调，以便于发射和接收部分能够在安装顺利匹配。第一感应装置202设置在第二感应装置发射端和第二感应装置接收端之间的下部；接触线700位于第二感应装置发射端和第二感应装置接收端之间，可以对被标记接触线Z方向的位置进行实时定位。

在第一感应装置202和第二感应装置203感应到接触线700的位置后，本发明通过平移组件带动接触线感应装置200移动，调整接触线700与喷枪201的相对位置。其中，平移组件包括第二平移组件400和第三平移组件500，其中，第二平移组件400能够带动接触线标定装置200沿Y轴方向运动；第三平移组件500能够带动接触线标定装置200沿Z轴方向运动。

进一步来说，为了使接触线感应装置能够在运动中进行标定，本发明还包括第一平移组件300，所述第一平移组件300能够带动接触线标定装置沿X轴移动，使接触线标定装置200与下部的作业车朝相反方向运行，进而使接触线标定装置200的喷枪与接触线上的标记点处于相对静止状态时进行喷涂标定。

如图3所示，在一个或者多个可行的实施方式中，所述的接触线标定装置200包括固定座204，第一感应装置202、第二感应装置203、喷枪204均设置在固定座204上，平移装置与固定座204连接带动接触线标定装置200整体移动。具体来说，喷枪201设置在邻近感应装置的固定座204上，固定座204可由铝合金板拼焊而成，为喷枪201提供固定承载，喷枪201可以绕转轴实现角度的调整并由螺栓组件实现角度的锁紧定位。

进一步来说，在一个或者多个可行的实施方式中，本发明的标定支座100包括架体103，架体103上安装Y向支座401。在一些实施例中，架体103两侧沿接触线延伸方向设置两个导轨105，导轨105优选U+K型导轨组件，U+K型导轨组件中的导轨部分通过专用螺栓组件固定在架体103上部两端的L型支撑104处，Y向支座401沿Y轴方向设置在导轨105上后，能够在导轨105上沿X轴方向滑动。

第二平移组件400安装在Y向支座401上，第三平移组件500安装在第二平移组件400的滑动部上，接触线标定装置200连接在第三平移组件500的滑动部上；第一平移组件300安装在架体103上，第一平移组件300的滑动部与Y向支座401连接。

上述的平移组件400可以采用现有的任何可实现结构，例如导轨和滑块的结构，或者丝杆与滑块的结构。在一个或者多个可行的实施例中，上述的平移组件优选采用直线模组。即如图1~2所示，第一平移装置300包括X向直线模组，X向直线模组沿X轴方向安装在架体103上，X向直线模组的支撑滑块固定连接在Y向支座401的底部，使Y向支座401随X向直线模组的支撑滑块沿X轴滑动；第二平移装置400包括Y向直线模组，Y向直线模组连接在Y向支座401的侧部；第三平移装置500包括Z向直线模组；Z向直线模组与Y向直线模组的支撑滑块连接，使Z向直线模组随Y向直线模组的支撑滑块沿Y轴滑动，Z向直线模组的支撑滑块与接触线标定装置200连接，使接触线标定装置200随Z向直线模组的支撑滑块沿Z轴滑动。

进一步来说，所述的标定支座100上设置有位置检测装置和速度检测装置；所述的速度检测装置包括设置在接触线标定装置200上、检测接触线标定装置200沿X轴方向运行速度的第一速度检测装置和/或检测标定支座100运动速度的第二速度检测装置；所述检测标定支座100的运动速度的第二检测装置可选用设置在标定支座100下部的作业车上的速度检测装置获取的速度。在一些实施例中，上述的第二速度检测装置也可不设置，直接通过第一速度检测装置获取作业车的速度信息。

上述的位置检测装置可包括沿接触线700延伸方向、设置在接触线标定装置200前端的架体103上的第一位置检测装置111，和/或设置在接触线标定装置200后端的架体上的第二检测装置112，也即，可仅设置第一位置检测装置，也可设置两个位置检测装置，均可实现本申请的方法。

其中，位置检测装置可选用现有的GPS模块，此时，GPS模块可兼做第一速度检测模块。

如图4所示，本发明还提供一种吊玄标定机，所述的吊玄标定机包括上述的吊玄标定装置，还包括设置在标定支座100下部的作业车600，作业车600上部设置升降机构601，升降机构601上部连接架体103，架体103上部连接标定支座100。升降机构601下部连接工作平台602，工作平台602用于工人站立工作。

上述的作业车600下部的车体上设置车轮603和轨道轮604，使作业车600能够在地面和轨道上行走，轨道轮604可折叠设置在作业车600的侧部，不在轨道上行走时，轨道轮604可折叠收起。

上述的作业车600上设置有静音空压机、电控柜605及压力罐，其中为静音空压机为喷枪和压力罐提供动力源，压力罐为喷枪提供标记漆料并将其以一定压力输送给喷枪，电控柜内部设置控制器，控制器上连接存储器，控制器连接喷枪、平移组件、感应装置、速度检测装置和位置检测装置，并根据获取的信息控制平移组件动作。

具体来说，如图14所示，在本发明的一个实施例中，电控柜内部通过电源系统分别给X向直线模组的X驱动器、Y向直线模组的Y驱动器和Z向直线模组的Z驱动器供电；X驱动器接收控制器的命令对X向直线模组进行运动控制；Y驱动器通过漫反射激光传感组实时检测接触线在Y方向位置与设定位置范围的偏差反馈对Y向直线模组进行实时运动控制，同时能够将数据或状态实时反馈给控制系统的控制器；Z驱动器通过测量型自动化光栅实时检测接触线在Z方向位置与设定位置的偏差反馈对Z向直线模组进行实时运动控制，同时能够将数据或状态实时反馈给控制系统的控制器。静音空压机分别输出2路气压给控制阀模块（其包含2路控制阀，并固定在电控柜内）和压力罐，控制阀模块分别输出2路气压给喷枪的空气口和雾化口，压力罐以恒定的压力将标记漆供给喷枪，控制阀接受控制系统的控制器命令分别对喷枪进行雾化和喷涂动作。同时，电控柜通过电源系统给GPS模块供电，其数据实时反馈给控制系统的控制器。

本发明还提供一种吊玄标定方法，该方法通过所述的吊玄标定机进行标定，该方法预先在控制器中设定喷枪201在Y轴和Z轴上的工作范围、接触线上的标记点的位置，所述工作范围包括第一感应装置202的设定感应范围和第二感应装置300的设定感应范围，同时设定每个立柱的位置信息；所述的标定点的位置信息为标定点的位置，以便在喷枪达到标定点时，对标定点进行喷涂；所述的喷枪201在Y轴和Z轴上的工作范围是指喷枪的喷射在第一检测装置和第二检测装置中的设定感应范围，即接触线处于第一检测装置和第二检测装置中的该设定感应范围时，喷枪能够将颜料喷在接触线上。

在上述基础上，本发明的吊玄标定方法具体包括以下步骤：

步骤100：将作业车600驱动至铁路的两条铁轨上，使作业车的轨道轮604能够沿铁轨运动；

步骤200：单个跨度内标记时，通过作业车600上的升降机构601上升带动标定支座100上升，使标定支座100上的接触线标定装置200上升至接触线700处，通过平移组件带动接触线标定装置200移动，使接触线700处于喷枪201工作范围内；

当作业车600行走至标定点时，喷枪201对接触线700进行喷涂标定。

进一步来说，上述的步骤200中包括：

作业车600升至设定高度后到接触线下部，此时升降机构601停止并锁定进行粗定位；

第三平移装置500动作使接触线标定装置200向上运动使接触线700位于第一感应装置202和第二感应装置203能够感应的范围内；

第一感应装置202感应接触线700的位置并发送给控制器，控制器对接触线在第一检测装置202上的感应位置进行判断，判断接触线是否在第一感应装置202的设定感应范围内，当接触线700偏离该感应范围时，控制器发送信号给第二平移组件400带动接触线标定装置200沿Y轴移动，使接触线700位于该设定感应范围内，即位于喷枪201在Y轴方向上的工作范围内；

第二感应装置300感应接触线700的位置并发送给控制器，控制器对接触线在第二感应装置300上的感应位置进行判断，判断接触线是否在第二检测装置203的设定感应范围内，当接触线700偏离该感应范围时，控制器发送信号第三平移组件500带动接触线标定装置200沿Z轴移动，使接触线700位于该设定感应范围内，即喷枪201在Z轴方向上的工作范围内。

进一步来说，在进行喷涂标定时，本发明的作业车不需要停止即可进行标定，即作业车行进过程中，控制器对位置检测装置获取的位置和标定点的位置信息进行比较，当接触线标定装置200运动到标记点处时，作业车仍在前进，此时第一平移组件300带动接触线标定装置200沿作业车运动方向相反的方向运动，同时平移组件带动接触线标定装置动作使接触线始终处于喷枪喷涂的工作范围内，当第一平移组件带动接触线标定装置200反向运行使接触线标定装置200相对于接触线700相对静止时，喷枪201进行标记点的喷涂，喷涂完成后第一平移组件带动接触线标定装置进行复位。

在一些实施例中，上述的喷涂标定过程为：

单个跨度内，作业车行进过程中以速度V沿X轴方向行进时，第二平移组件400和第三平移组件500带动接触线感应装置200实时移动，使接触线700位于喷枪201工作范围内；

第i个标记点距离立柱处的距离为Si，喷枪201距离第一位置检测装置111的距离固定为a，第一位置检测装置111距离立柱处的距离为S’，则：

当S’>Si+a时，控制器控制第一平移组件300带动接触线标定装置200以速度V’沿作业车运动方向相反的方向运动距离L，当S’-Si-a=L时，控制器控制喷枪201完成喷涂标记；

然后控制器控制第一平移组件300带动接触线标定装置200沿作业车运动方向运动进行复位；

依次重复完成单个跨度内所有吊弦安装位置的标定；

当完成单个跨度内的标记后，升降机构601带动标定支座100下降，当第二位置检测装置检测到作业车越过下一立柱后，升降机构601带动标定支座100上升，重复进行单跨度内的标记。

如图6~13所示，为本发明的标定方法的一种实施例，其过程包括：

（1）由操作人员将公铁两用作业车600驱动到铁路的两个轨道上，由车轮603驱动切换为轨道轮604驱动；轨道轮604可折叠的设置在作业车两侧，当需要时，将轨道轮604下折与铁路轨道接触，通过轨道轮604支撑坐车车体，此时车轮603悬空。

（2）由操作人员操作启动按钮使高空作业车的升降机构601竖直上升，进而带动架体103上升，从复位状态的H高度升至H’高度后，高空作业车600自动停止并锁定，吊弦标定机随高空作业车600竖直上升至H’从而实现吊弦标定机的粗定位（吊弦标定机在高空作业平台复位状态下的高度为H）。

（3）粗定位后，吊弦标定机的控制器启动，通过第三平移组件500带动接触线标定装置200向上动作，使接触线位于自动化光栅量程的设定感应范围内时，自动化光栅发送I/O信号给控制器，控制器发送信号给第三平移组件500停止运动，进而完成吊玄标定机在Z方向上的精确定位。漫反射传感器感应到接触线700的位置后，判断接触线700是否在第一感应装置202的设定感应范围内，如果不在，则根据差值控制第二平移组件400动作，使接触线位于Y轴上的设定感应范围内，完成Y方向上的精确定位，使接触线700位于预先在与控制器连接的存储器中存储的喷枪的喷射范围内，从而完成吊弦标定机的精确定位。

（4）在单个跨度内进行测试时，公铁两用平台作业600车以速度V匀速行驶，第二感应装置203-测量型自动化光栅和第一感应装置202-漫反射激光传感器组可以在运动过程中实时对接触线700在Z方向和Y方向的位姿进行实时测量，然后分别通过在Z方向调整的第三平移组件500和在Y方向上调整的第二平移组件400的运动进行实时定位，单个跨度内每个标记点距离立柱的距离为Si，a表示喷枪距离前端第一位置检测装置的固定位置偏差值（该值预先已知），通过用作位置检测器的GPS或用作速度检测模块的测速传感器可以得到速度V的值，也可直接通过作业车获取，前端的第一位置检测装置111获得的位置信息和速度值反馈给控制器，控制器可以实时计算出前端的第一位置检测装置111距离接触线在立杆1悬挂点处的距离S1’，当S1’>S1+a时，控制器控制第一平移组件300以V’的速度反向运动距离L，当控制器检测到S1’-S1-a=L时，控制器给喷枪发出命令完成喷涂动作即实现单个吊弦安装位置的标定，然后第一平移组件300复位；依次重复可以完成单个跨度内所有吊弦安装位置的标定。

（5）当完成单个跨度后，高空作业车上的标定支座100会自动下降复位，当检测到尾端的第二位置检测装置的值越过立杆2值后，高空作业车上的标定支座100自动升起复位，测量型自动化光栅和漫反射激光传感器组实时对接触线在Z方向和Y方向的位姿进行检测并通过平移装置进行定位调整，依次重复2~4的步骤，从而实现多个跨度的吊弦安装位置的标定。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。