南方高铁轨检小车说明书

第一篇：南方高铁轨检小车说明书

南方高速铁路轨检小车调轨系统

高速铁路轨道几何检测系统

用户使用手册

南方高速铁路轨检小车调轨系统

本手册主要针对轨道检测系统操作

技术服务提供：广州南方高速铁路测量技术有限责任公司

电话：020-85648450 传真：020-85648477 邮箱：gaotie@southsurvey.com

地址：广州市天河区科韵路24-26 号禾田大厦101B

南方高速铁路轨检小车调轨系统

目录

介绍.......................................4 1.手册使用............................4 2.产品描述............................4 3.软件使用许可协议....................5 4.软件安装............................6 1.程序原理................................21 1.1数据管理............................21 2.使用南方高铁轨检小车...................24 2.1.快速入门-系统安装.................24 2.2.主程序窗口........................31 2.3.设置与定义........................32 2.4.设计数据和服务文件................40 2.5.测量..............................49 2.6.数据处理..........................54 3.数据导入及文件格式描述..................60 3.1.数据导入..........................60 3.2.工程文件（*.XML）................62 3.3.测量文件(*.XML)..................63 3.4.中线文件（*.XML）-通过曲线要素„..64 3.5.控制点文件（*.XML）..............65

南方高速铁路轨检小车调轨系统

介绍

欢迎您购买SJG-T-S-1轨道测量系统

SJG-T-S-1将为轨道测量提供最好的支持，并显著提高生产效率。

使用本仪器进行测量作业之前请仔细阅读本手册，以及全站仪或无限通 讯系统的操作说明。

注意

请参考LEICA全站仪安全使用说明书。

1.手册使用

本手册供参考使用。阅读本手册您可以了解SGJ-T-S-1功能操作和对话 框的有关信息，以及所用的文件格式的描述。

2.产品描述

SGJ-T-S-1系统是一个集轨道几何形状测量于一体的高效系统。

SGJ-T-S-1是以静态或动态模式进行轨道绝对测量的最佳选择。它由以下部件组成：

• TGS FX标准型号手推式轨检小车，组装了用于轨道轨距测量、轨道超高测量和相对里程测量（里程计/ DMI 距离测量指示器）的传感器。

• 能自动识别目标的LEICA TCA2003、TCA1800、TCRA1200、TCRA1201或天宝S8等全站仪，能够确保测量的精度和可靠性；

• 工控机部分：采用工业用级别的电脑来运行轨道精确测量定位软件，具备可靠的野外作业能力和数据处理速度。

• 用于计算机与全站仪之间数据通讯的无线电调制解调器；

• 控制计算机上的高速铁路轨检小车调轨系统软件：静态轨道测量软件模块；

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• 安装WindowsXP操作系统和触摸屏的松下CF-18便携式电脑（多种语言）。

2.1.软件模块

野外/“软件狗” 静态轨道测量静态轨道测量模块利用全站仪测量

轨道的绝对坐标。测量之前，必须使轨检小车静止。

2.2.数据计算与分析

可以利用SGJ系统提供的数据进行各种不同的计算与分析。测量模式（绝对和相对）不同，数据计算与分析也有所不同。以下是重要的数 据计算与分析：

• 实测中线与设计中线之间的偏差计算（平面位置，高程，超高）；

• 断面数据导出为XLS格式；

• 提供不同的测量报表。

3.软件使用许可协议

轨道精确测量定位软件由广州南方高速铁路测量技术有限公司开发，软

件产品以及说明文档版权属广州南方高速铁路测量技术有限公司，受著

作权法保护，任何未经广州南方高速铁路测量技术有限公司书面同意的

修改、复制和反编译均属违法行为，由于非法使用本软件产生的后果，广州南方高速铁路测量技术有限公司不承担任何法律责任，广州南方高

速铁路测量技术有限公司保留对软件产品的解释权限。

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4.软件安装

4.1.系统配置需求

运行的最低系统配置为：

• WinXP SP1,.NET Framework 1.1,.NET Framework 1.1 Hotfix, 奔4CPU, 256MB 内存, 50MB 空闲硬盘空间

• WinXP SP2,.NET Framework 1.1,.NET Framework 1.1 Hotfix, 奔4CPU, 256MB 内存, 50MB 空闲硬盘空间

注意

Windows 95,98，Me和NT上不能运行本软件。按照要求升级您的操作系统。

4.2.软件安装

• 轨道调整软件安装

第一步：打开安装包，双击“setup.exe”如图4-1 所示。

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图4-1 双击“setup.exe”

弹出图4-2 的图标

图4-2 正在解压安装文件

南方高速铁路轨检小车调轨系统

点击“下一步”弹出“客户信息对话框”，用户可以自定义输入用户名和公司称。如图4-3 所示。

图4-3 用户信息对话框

点击“下一步”弹出如图4-4 所示对话框，用户可选择完全安装和自定义安装两 种。

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图4-4 选择安装方式

点击“下一步”弹出”安装”界面，如图4-5 所示。

图4-5 安装界面

点击“安装”显示正在安装，默认目录在“c:Program FilesSouthSurvey”下。如图4-6所示。

图4-6 安装完成

安装完毕后，点击“完成”软件安装成功。

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• 安装软件狗驱动

用鼠标双击或右击选择“打开”安装包中图标始安装，如图4-7所示。

即可开

图4-7 正在解压

当解压完毕后有两种情况，如果用户以前没有装过这个软件狗驱动则会弹出 如图4-7 的窗口。如果以前用户要修复此软件狗则会弹出如图4-13.南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-7 准备安装软件锁驱动

点击“NEXT”进入图4-8 的界面。

图4-8 软件协议

选中“I accept the terms in the license agreement”选项，点击“NEXT”，弹出图4-9 窗口。

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图4-9 “complete”是完整安装，选择完整安装。选择完毕后点击“NEXT”，进入下图 界面。

图4-10 点击“Install”进入安装界面，如图4-11。

图4-11

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安装完毕后弹出以下界面。

图4-12 安装完毕

此时点击“finish”，安装完毕。

如果用户以前没有装过软件锁驱动点击“安装”就会从图4-7 直接跳到修复界面 4-13.南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-13 点击“Next”.图4-14 选择“modify”修改功能，此功能将修改原来的安装的系统，“repair”是修复原来安装的驱动，“remove”卸载该软件。选择“modify”点击“next”。进入下一界面。如图4-15。

南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-15 修改软件锁驱动

点击“next”。

图4-16 “finish”

点击“finish”完成安装.• 安装电台驱动

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鼠标左键双击或右键打开电台驱动图标，如下图：

电台驱动

根据下图所示进行操作直到完成安装：

图4-17

点击“Next”进入下一步，南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-18

点击“Next”进入下一步，图4-19 点击“Next”进入下一步，南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-20

点击“Next”进入下一步，图4-21 点击“Next”进入下一步，南方高速铁路轨检小车调轨系统

图4-22

点击“ Install”进入下一步，图4-23

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点击“Next”进入下一步，（此时 RCU901 工业无线控制器连接好计算机）

勾选上

点击“Finish”进入下一步，南方高速铁路轨检小车调轨系统

点击“Install”计算机将搜索硬件驱动程序，直至安装完成，点击“Finish”结束驱动安装。

• 服务包的安装

点击安装目录下的

根据提示进入下一步安装，安装完成后才能使用。

注意

该软件受到版权保护，拥有正确的“软件狗”才可以使用。没有“软件狗”或程序安装错误，程序是无法打开的。

第一章 程序原理

高速铁路轨检小车调轨系统所有的属性、设置以及选项可以分为三个主要模块。程序在程序选项中，操作人员要确保系统各部件正常通讯，定义有关的参数，这些参数适用于用户所有的项目。一般情况下这些参数只需设置一次（以后它们保持不变）：在高速铁路轨检小车调轨系统开始第一个工程项目之前

文件

工程属性用来确定计算的参考基准，并对此项目的所有文件进行管理。

测量

在工程配置中保存测量文件中用到的所有特殊变量（比如轨检小车的信息）。

注意

通过主程序窗口可以打开“工程管理”、“工程配置”和“工具”，从主程序窗口中打开相应的项目可以改动设置。

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1.1.数据管理

1.1.1.工程数据目录树

所有的工程数据存储到一个完整的工程文件夹中。

此文件夹包括一个工程设置 XML文件。所有的设计中线文件、服务文件、测量文件和输出文件都存储在以下子文件夹中：

在一个工程中，可以管理输入和输出文件。每个文件夹都可以包括几个同一类型的文件。在程序设置中选择一个文件为当前文件。这样的话，允许在同一个工程项目中，管理理一条线路的不同部分或一个线路网络。

所有的工程文件都以XML格式存储，除了外部服务文件，它以自己的特有的格式存储。

注意

改动子文件夹的名字会因为找不到必须的数据而导致程序失灵。不要改动默认 子文件夹的名字，如果需要的话，创建其它子文件夹以保存其它的与工程相关 的信息。

1.1.2 打开/新建一个工程项目对话框

在打开/新建一个测量项目对话框中，左侧显示的是打开测量项目。右侧是新建测量项目。在新建测量项目中，用户需要选择绝对测量或相对测量。

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1.1.2.1 文件管理窗口

软件有固定的数据组织结构，创建或打开一个文件时，浏览器只打开该文件所在的文件夹。这样可以避免项目文件选择错误。

左侧的按钮对路径进行操作，右侧是对文件的操作。

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1.1.3.数据处理

测量文件中存储的都是原始测量值。所有其它数据（比如坐标），都是根据项目设置（程序选项、工程属性和测量设置）。

设置改变了，所有的结果会重新计算。

1.1.4.数据处理流程

软件中只存储原始数据。测量数据、轨检小车校准信息、程序选项信息和测量设置信息，在测量时实时处理，设置和选项的改变会立即对结果产生影响。

第二章 使用南方高铁轨检小车

高速铁路轨检小车调轨系统提供了不同的测量模式以用于不同的测量任务。

2.1.快速入门-系统安装

本节详细讲解了测量前系统的安装。本文档不包括计算和限差设置的有关信息。

2.1.1.硬件安装

1.将轨检小车组装好，（单轮部分、双轮部分）。2.安装棱镜柱

3.连接/检查内部无线电通讯调制解调器。

4.将无线电通讯调制解调器天线连接到轨检小车单轮部分的相应位置。

5.将南方锂电池与轨检小车相连。6.安装PANASONIC CF-19笔记本电脑。

7.用USB电缆连接轨检小车和PANASONIC笔记本电脑。将电缆插入PANASONIC笔记本电脑开关旁边的接USB接口中。8.安装全站仪并定向。

9.将全站仪设置为GeoCOM模式。10.启动PANASONIC CF-19电脑。

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11.如果有驱动程序安装窗口提示，USB电缆与PANASONIC笔记本电脑USB接口连接错误，将电缆连接到正确的接口，并取消驱动程序安装。

2.1.1.1.全站仪安装

GeoCOM

安装好全站仪，设置为GeoCOM模式，进一步的说明请参考全站仪使用手册。

注意

TPS1200系列全站仪必须购买机器人技术使用许可并激活，以使GeoCOM接口可用。

2.1.2.打开一个新的测量项目

1.启动高速铁路轨检小车调轨系统。

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2.1.3.通讯/属性检查

1.在工程配置选项中打开通讯参数一项。2.进入通讯选项卡

将轨检小车内部传感器端口选择 COM6

注意

如果轨检小车连通，有电源供电，COM接口可用

1.连通轨检小车，并将参数设置为端口6，波特率38400，数据位8，停止位1，奇偶N，超时1。“打开端口”

2.将全站仪设置为端口7，波特率38400，数据位8，停止位1，奇偶N，仪器类型根据用户选择。“打开端口”（仅用于绝对模式）3.点击：“确定”修改完成。4.进入全站仪选项卡

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5.确保全站仪设置正确。（棱镜搜索范围，小车棱镜常数，全站仪测量超时提示）6.进入小车选项卡。

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7.确定小车通讯正常可以更新小车内部参数，在正常使用小车的时候，在每个工作日都需要更新小车内部参数。（测距仪的参数，小车主板编号，棱镜底端坐标与一端两轮子之间的距离，倾斜传感器改正数，棱镜高的输入）8.进入采集对话框。

9.点击“全站仪”检查小车与全站仪的通讯。

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10.点击“全站仪气泡”可以检测全站仪补偿器的偏差。如果存在通讯故障，请按如下步骤检查：

a.全站仪GeoCOM模式激活。

b.通讯参数设置一致：全站仪的GeoCOM参数、无线电通讯调制解调器设置、windows COM接口设置

d.无线电通讯调制解调器一个为通讯端（全站仪），另一个为控制端（小车）。

2.1.4.开始测量

1.将轨检小车放置到轨道上（反向于测量方向）。2.校准超高测量传感器。3.设置轨检小车方向

4.面对里程增加的方向：两轮部分在您的左边->正方向；两轮部分在您的右边->负方向。5.设置起始里程：按下相应的按钮和旗帜符号。输入起始点里程（相对：轨道旁置有里程指示牌。绝对：测定了第二点的坐标并计算了方向，就可以计算里程）。

2.1.4.1.校准超高测量传感器

每次测量之前都要重新对超高传感器进行校准。将轨检小车放置到轨道上（反向于测量方向）

注意

将轨检小车安置在超高几乎为零的平稳轨道上。这样可以确保校准值精 确。超高测量传感器校准是轨检小车安装的一部分。

1.打开采集界面

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2.点击传感器，启动校准倾斜仪

3.按照向导的提示操作。

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4.存储超高传感器校准值。

2.2.主程序窗口

通过主程序窗口，可以使用该程序所有功能。

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文件

打开已有的测量工程文件。

新建测量工程文件。

导入外部设计文件数据。

测量

施工采集模式。（只有在轨检小车与电脑连接情况下才

能使用）

工程配置的修改。

测量成果的输出。

工具

测量文件的编辑。

允许对测量序列重新排序。

允许减少测量序列的数据个数。

2.3.设置与定义

2.3.1.常规

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图形

栅格距离在平面视图（水平剖面图）、高程视图（高程剖面图）和表格中设置栅 格宽度。宽度以所选长度单位定义。

补偿

定义在图形窗口或表格窗口中开始和结尾部分重叠点的显示方式。补偿长度.当使用“扩展”类型时，用来计算重复点的平均值。施工模式

跟踪测量/单点测量

选择全站仪是跟踪模式（精度稍低）或单点测量模式（精度高但是速度慢）。

里程计

开启里程计： 在施工模式下显示里程。

与参考设计中线同步: 如果选中此项，在每次绝对测量后，测距轮里程与设计中线里程同步。使用此功能要先在软件中输入设计中线。

纵坡改正: 如果选中此项，软件计算两个测量点间的纵坡,对两个点的水平距离进行改正。如果没有选中此项，就按照起始里程中设置的纵坡值进行计算。

自动保存

如果选中此项，编辑/采集窗口所有的改动会自动保存。

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2.3.2.限差

超高偏差.对于超高测量，传感器在每个位置测量三次倾斜角，如果其中一个值与平均值的差异超过了预设的值，软件会给出错误信息，并对超高重新进行测量。

轨道偏差（设计值-实测值）.如果当前测量值超过了设定值，该值在测量对话框中将以黄色背景显示。超高.超过了设定的超高限值将以黄色背景显示。此值表示的是在高程测量中，两轨道高程的差值，不是角度值（倾斜角）。

点间隔

定义两个轨道测量点之间的位置间隔。此值使得轨检小车在一定间隔处测量。在采集窗口，距离差字段的背景色将会依据设置的不同而改变： 红色：没有达到最小距离。绿色：在范围之内。黄色：距离超出。

相邻测量轨道点间距离.在某位置测量之后，轨检小车发生移动，如果轨检小车移开该位置的移动量没有超过此设定值，可以认为断面测量结果是基于该位置的。

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扭曲.扭曲是两个点超高差值与位置差值的比值。

扭曲表.扭曲限差以表格的形式输入。如果和两个测点之间的距离无关则必须输入两栏。（比如长度0，千分之x，长度1000，千分之x）。您可以通过按相应的按键加载默认值

h=超高差值。距离是相邻两个测量点的里程差。特定长度相应的扭曲限值由扭曲表中设定的值内插得出。

扭曲计算：超高差值h/距离。这一比值必须低于定义的扭曲限值。示例（基于上面的屏幕截图）：里程差是4.20m。所以内插的扭曲限值是6.1(千分之)=>0.0061。假设超高偏差是0.028m，计算结果：0.028/4.2=0.0067.这一扭曲比率已经稍微超出了定义限值，并在编辑/采集窗口中突出显示。

超高改变限差.在某些国家，通过限制某一距离内超高的最大允许变化量来定义扭曲管理值。还有些国家，甚至采用两种不同超高变化值。在本软件中也可以实现这些功能。比如，在6.25m的距离内超高变化不能超过2mm，但是在14mm内不能超过3.5mm。所以可以设定这两值。这种方法与测量间隔没有关系，并且以长度为单位，不是以千分之几。

参数计算.从当前位置向后内插定义的两个距离值（比如，6.25米和14米）处的超高值。然后，将内插的超高值与当前测得的超高值进行对比。如果差值超过了限值，在采集与编辑窗口中就仪黄色背景显示。

只要可以输出扭曲值的项目，就可以使用该功能。

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注意

对于每个测量点，都是按照设定的距离向后内插，计算相应位置的超高值。所以在测量的前几个点没有相关数据。

2.3.3.平面和高程基准

设计轨距

标准轨距用来计算轨头的设计坐标。标准轨距值也与轨头参考点和超高计算模式的设置有关。

轨头参考基准

软件提供了三种不同的方法计算测量轨道的轨头参考点：

内轨点 以测量轨距为基准（两股钢轨内侧间距）。

内轨点+2X 测量轨距值加某一距离值（例如轨头宽度的一半）。此选项表示轮轨接触点。

固定长度 输入一个固定的长度值（比如1.5m）。这个值用来计算轨头参考点。

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注意

内轨点+2X和固定长度会影响到设计轨头参考点的计算。当使用内轨点+2X时，2X被加到设计标准轨距上。当使用固定长度时，固定长度中设置的值用来计算设计轨头参考点。在这种情况下，不会考虑标准轨距中设置的值。

注意

注意：如果选择最后一项，测量轨距不会对轨头参考点的计算产生影响。

超高

软件提供了三种不同的方式计算轨道测量超高：

内轨点 以测量轨距为基准（两股钢轨内侧间距）。

内轨点+2X 测量轨距值加某一距离值（例如轨头宽度的一半）。此选项表示轮轨接触点。

固定长度 输入一个固定值（比如1.5m）。这是以前测量超高的标准。为了能够和以前的测量结果比较，必须以相同的方式测量。此选项基于这样的思想：即使当前轨距和标准距离有微小差异，列车的中线仍不会改变。

注意

内轨点+2X和固定长度会影响设计超高的计算(标准轨距之外的值)。选择内轨点+2X，2X加上标准轨距值作为计算基准。使用固定长度，在固定长度中定义的值用来计算设计超高。在这种情况下，标准轨距与设计超高值得计算没有关系。

注意

注意：使用最后一项时测量轨距值不会影响测量超高值得计算结果。

根据设计中线对轨距进行改正

选中此复选框，利用设计中线文件（绝对模式）或曲线信息（相对模式）对测量的轨距进行改正。

轨道中线参考基准

可以用三种不同的方法定义轨道中线：（1）从高轨到标准轨距的一半

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（2）从低轨到标准轨距的一半（3）测量轨距的中心

轨面高程参考基准

从下列选择高程基准（1）高轨（2）低轨

（3）轨面中心（设计中线）（4）左轨（5）右轨

以设计中线定义低/高轨.当测量的轨道几何形状不佳时，所有的低/高轨设置都可能会出问题。在这种情况下，测定高轨时，根据设计中线是低轨（工作区存在设计中线）。

如果没有设计中线，软件根据测量的超高来确定低/高轨。

在超高为零的直线段，导向轨用来确定低/高轨。

2.3.4.轨向与高低

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轨检小车的方向

由于轨检小车上只有一个目标棱镜，轨检小车的方位角必须计算。软件有两种计算方位角的方法。

（1）以设计中线为基准 每一个测量点在设计中线上都有一个投影点。设计

中线在此点的切线方向定义为轨检小车的方位角。（以设计中线为基准，工作区域必须有设计中线）

（2）以测量点位基准 轨检小车方位角由前一点和下一点的位置来计算。

轨向和高低

用来计算轨向和高低的弦长。

2.3.5.小车

轨检小车参数的设置

由于轨检小车都有不同的系统配置，不同的轨距。每一台轨检小车生产之后都经过了严格的测定，相应的参数记录于生产商的认证中。为了达到更高的测量

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精度棱镜底端坐标及一端两轮子之间距离，主板编号，测距仪参数生产商都是标定好的，不能改动。用户在每天工作日前只需更新一下，小车的参数会自动读取出来。

注意

当更新轨检小车参数时，计算机必须和轨检小车在正确的通讯状态下连接。

注意

如果轨检小车损坏，为了保证测量结果的真实值。请与广州南方高速铁路测量技术有限公司联系（gaotie@southsurvey.com）

棱镜高

由于轨检小车的目标棱镜可以更换，为了达到更高的测量精度，用户可以编辑棱镜高。

倾斜传感器改正数

当每天开始使用轨检小车时，都需要对轨检小车的超高进行检校。随着检校的结果软件自动写入倾斜传感器的改正数。

2.4.测量文件和服务文件

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模式

新建一个新的工程文件后选择绝对或相对模式。对于相对模式，只用于对测量轨距进行改正，超高显示和最近的设计线型元素。

设计中线文件

设计中线的定义可以用于绝对模式的测量。相对模式中此功能不可用。

设计中线 主要包括平面、纵断面、超高的编辑以及打开、新建一个设计文件等。

注意

软件保存平曲线、竖曲线和设计超高数据时会对数据进行一致性检查。从某一元素的起点和方位角开始，计算该元素的终点并与相邻下一元素的起点相比较。对于水平设计线型，一致性检查可以提示用户方位角和坐标不一致信息，甚至错误的元素顺序。一致性检查可以提示用户当前设计线型存在纠结或不连续的情况（某一元素最后一点的坐标不等于相邻下一元素起点的坐标），但是并不会阻止用户使用该设计线型。不一致的情况会告诉用户，由用户确定是否对设计线型进

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行修改。

下图是一些常见的一致性检查信息

设计文件设置：选择“设置”按钮可以进行设计数据设置，如图所示。

选择“平面”可编辑输入平曲线设计数据。

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起始桩号：输入起始桩号里程数据。

在“新建行”中可以输入新的平曲线设计数据。

平面参数的输入

平面参数的输入根据下面的图形来介绍：

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（1）在线型里选择“直线”，输入HZ点坐标，也可以是直线上任意一点，任意一点必须对应相应的里程，如下图：

（2）在线型里选择“回旋曲线”输入ZH点坐标，缓和曲线长。

（3）在线型里选择“圆”输入HY点坐标，圆半径。

左手曲线半径为“-” 右手曲线半径为“+”

（4）在线型里选择“回旋曲线”输入YH点坐标，缓和曲线长。

(5)在线型里选择“直线”输入HZ点坐标。

可以输入工作区域中所有平曲线要素。

如果输入错误，可选中错误项，选择“编辑”进行编辑，也可选择“删除”按钮

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删除错误数据然后重新输入。

图形 当输入数据完成后可以查看对应的线型图形。

纵断面参数的输入

南方高速铁路轨检小车调轨系统

新建行在“类型”里选择顶点，输入此变坡点对应的里程，变坡点高程。

新建行在“类型”里选择圆，输入对应的里程，拱顶高程，和所在变坡点对应圆的半径。

“凹”曲线半径为“-” “凸”曲线半径为“+”

一直输入完您的工作区域的纵断面数据。

里程：表示设计数据的里程数据；

类型：即选择圆类型，类型分顶点和圆；

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半径：变坡点对应的圆的半径。拱顶高程：即设计拱顶的高程数据

超高数据输入

里程与超高：表示各个里程对应的设计超高值。在新建行中可以输入新的超高设计数据，如图所示。

桩号中选择要新建超高的桩号。（对应平曲线要素输入）超高中输入该桩号对应的设计超高值。

如果输入错误，可选中错误项，选择“编辑”进行编辑，也可选择“删除”按钮删除错误数据然后重新输入，备注可选。

打开

南方高速铁路轨检小车调轨系统

选择“打开”可以 打开/新建 一个新的设计文件，如图所示。

测量文件

选择“打开”可以 打开/新建 一个新的测量文件，以便保存测量的原始数据。

服务文件

南方高速铁路轨检小车调轨系统

服务文件可以添加到工程中。选择 打开/编辑 查看导入的控制点文件。

2.5.测量

2.5.1.采集模式

南方高速铁路轨检小车调轨系统

在进行测量之前，全站仪在正确的通讯状态下，采集模式才可以正常使用。

在数据采集测量界面下的显示

（1）全站仪温度（2）实测轨道坐标

（3）设计中线坐标（实测点投影到设计中线最近的点上）（4）与设计中线的偏差（5）纵坡

（6）中线里程计算（7）棱镜坐标

（8）左/右轨图形显示（9）超高

测量视图

第二篇：无碳小车说明书

无碳小车说明书

（本小组选择的竞赛项目是竞赛项目二）

一、小车整体说明

小车整体结构上面，我们根据小车功能要求和机器的构成（原动机构、传动机构、执行机构、控制部分），把小车分为驱动部分、转向部分两个模块进行分析和设计。

在此基础上，小车采用三轮机构，后轮驱动，前轮转向，重物下落的过程中通过齿轮传动机构，将重物的重力势能转化为小车运动的动能，在后轮驱动下，再通过转向机构中的凸轮传动，将后轮的行走转化为前轮的转向，以便达到预期的要求。

考虑到竞赛项目二要求的桩距是（400±100）mm，小车车身在允许范围内应尽可能小，并且行走的轨迹也要尽可能的短，这样才能够避免小车车身碰到障碍物或者小车驶出乒乓球桌。

二、驱动部分

原理分析：根据小车功能要求，给定一重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转换为机械能并可用来驱动小车行走的装置。该自行小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕相距一定距离的两个障碍沿8字形轨迹绕行，绕行时不可以撞倒障碍物，不可以掉下球台。以小车绕行的圈数、以及碰倒或避开障碍的多少来综合评定成绩。在设计要求中，驱动部分是将物块重力势能转化为小车的动能，并在有限的动能下，使小车能够移动尽可能多的距离，让成绩达到尽可能好。

机构分析：为达到既定要求，首先，在驱动机构上，我们通过一个绳轮驱动机构将重物的重力势能转化为小车后轮的驱动动能，具体就是将绳子绕过高40cm的定滑轮，一端连在重物上，另一端固定的绕在驱动轴上，通过重物下落带动驱动轴转动，进而实现后轮的驱动。然后，为了使小车运动的距离达到尽可能长，我们使用了一个齿轮传动机构，通过齿轮的运转和传递，使得在绳长确定即能量一定的情况下，小车后轮转动的圈数越多，进而尽可能的增加绕行的圈数，但在这个过正中，不能因为摩擦力的情况而发生自锁现象，在这些情况下，我们抉择出最佳的传动比和传力绳。驱动结构简图如下

三、传动转向部分

要实现尽可能多的使小车重复完成绕八字运动，传动及转向结构是关键，此处我们来分析一下转向机构。

基本原理：

1、传动机构：传动机构的功能是把动力和运动传递到转向机构和驱动轮上。要使小车绕的圈数更多及按设计的轨道精确地行驶，传动机构必需达到传递效率高、传动稳定、结构简单重量轻等要求。在这些要求上我们想过以下几种方法来解决：

1、不用其它额外的传动装置，直接由动力轴驱动轮子和转向机构，此种方式效率最高、结构最简单。在不考虑其它条件时这是最优的方式。

2、.带轮具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸震等特点但其效率及传动精度并不高。不适合本小车设计。

3.齿轮具有效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定但价格较高。因此在第一种方式不能够满足要求的情况下优先考虑使用齿轮传动。

2、转向机构：转向机构是本小车设计的关键部分，直接决定着小车的功能。转向机构也同样需要尽可能的减少摩擦耗能，结构简单，零部件已获得等基本条件，同时还需要有特殊的运动特性。能够将旋转运动转化为满足要求的来回摆动，带动转向轮左右转动从而实现拐弯避障的功能。

能实现该功能的机构有：凸轮机构摇杆、曲柄连杆摇杆、曲柄摇杆、差速转弯等等。

凸轮：凸轮是具有一定曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便；缺点：凸轮轮廓加工比较困难。在本小车设计中由于：凸轮轮廓加工比较困难、尺寸不能够可逆的改变、精度也很难保证、重量较大、效率低能量损失大（滑动摩擦）

曲柄连杆摇杆 优点：运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小，制造方便，已获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不像凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触。缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和作往复运动的构件所长生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。在本小车设计中由于小车转向频率和传递的力不大故机构可以做的比较轻，可以忽略惯性力，机构并不复杂，利用 MATLAB 进行参数化设计并不困难，加上个链接可以利用轴承大大减小摩擦损耗提高效率。对于安装误差的敏感性问题我们可以增加微调机构来解决。曲柄摇杆 结构较为简单，但和凸轮一样有一个滑动的摩擦副，其效率低。其急回特性导致难以设计出较好的机构。差速转弯 差速拐是利用两个偏心轮作为驱动轮，由于两轮子的角速度一样而转动半径不一样，从而使两个轮子的速度不一样，产生了差速。小车通过差速实现拐弯避障。差速转弯，是理论上小车能走的最远的设计方案。和凸轮同样，对轮子的加工精度要求很高，加工出来后也无法根据需要来调整轮子的尺寸。（由于加工和装配的误差是不可避免的）综合上面分析我们选择曲柄连杆摇杆作为小车转向机构的方案。

机构分析：首先，要实现绕八字运动，可以采用圆柱凸轮+摇杆。设计适当的沟槽，圆柱凸轮做定轴转动时，通过高副接触可以使从动件获得连续不断的任意往复运动，通过分析走八字时转向轮的运动规律可以获得摇杆的运动规律，以此规律为依据可以分析出圆柱凸轮沟槽的轨迹。其次，要使八字尽可能多，这就要求我们必须减少能量损失，提高能量利用率。考虑到齿轮具有效率高，工作可靠，传动比稳定的特点，我们采用齿轮传动，通过一对啮合的直齿轮机构将驱动住的转动传递给圆柱凸轮。另外为尽量减小摩擦带来的能量损失，可通过使用润滑油润滑的方式来减小摩擦。小车传动及转向结构简图如下

四、理论分析

（1）小车轨迹形状及长度

我们是根据伯努利双扭线来设计小车的8字轨迹，它的直角方程是（x²+y²）²=a²（x²-y²），轨迹的周长C=5.244a，双纽线

考虑到小车运动的实际情况，上图中m,n两点代表两木桩，在autoCAD中画出mn=300mm,400mm,500mm的图像，求出周长。然后用EXCEL的函数功能求出不同桩距的相关数据

autoCAD绘制的双纽线

Excel表格。

（2）圆柱凸轮沟槽的确定

1/21/2通过伯努利双扭线，解出y=（-x2+（8a2x2+a4）/2-a2/2），yy，=-x+4ax/(8x2+a2)1/2，求出y，这样可以求出轮子的转角为α，因为转动杆的长度和前轮与转动副的距离一定，分别可设b，a，c，利用三角函数求得杆的转角为β=arcsin（csinα/b）(β取钝角)，这样沟槽的函数h=a*sin（α+β），利用h的变化设计沟槽，使轮子按照预定的轨迹转动。

（3）小车后轮直径齿轮传动比

设小车运动轨迹长度为S，驱动轴齿轮对与凸轮同轴齿轮的传动比为i，后轮直径为D。根据设计要求，小车完成一次八字，圆柱凸轮旋转一周，后轮旋转i 周，即

i×πD=S

D=S/πi

第三篇：无碳小车说明书

目录

1.摘要..............................................................1 2.引言..............................................................1 3目的..............................................................1 4工作原理和设计理论推导............................................1 4.1总体结构.....................................................1 4.2设计方案介绍与计算分析.......................................2 4.2.1无碳小车模块机构介绍...................................3 5.设计总结.........................................................8 6.附件

1.摘要

本作品是依据工程训练综合能力竞赛命题主题“无碳小车”，提出一种“无碳”方法，带动小车运行，即给定一定重力势能，根据能量转换原理，设计一种可将该重力势能转化为机械能并用来驱动小车行走的装置。该小车通过微调装置，能够实现自动走“S“字直线绕障。此模型最大的特点是通过两个不完全齿轮驱动前轮摆动，进行可调整的周期性摆动，使前轮的摆动节拍具有可调性。本文将对无碳小车的设计过程，功能结构特点等进行详细介绍，并介绍创新点。

2.引言

随着社会科技的发展，人们的生活水平的提高，无碳对于人们来说，显得越来越重要，建设无碳社会，使得生活更加的环保，没有任何的污染。节能、环保、方便、经济，是现代社会所提倡的。现在许多发达国家都把无碳技术运用到各个领域，像交通，家具等，这也是我国当今所要求以及努力的方向。针对目前这一现状，我们设计了无碳小车模型，用重力势能转化为机械能提供了一种全新的思路，以便更好的解决以上问题。

3目的

本作品设计的目的是围绕命题主题“无碳小车”，即不利用有碳资源，根据能量转化原理，利用重力势能驱动带动具有方向控制功能的小车模型。这种模型比较轻巧，结构相对的简单，能够成功的将重力势能转化为小车的动能，从而完成小车前行过程中的所有动作。

4工作原理和设计理论推导

4.1总体结构

图 1 无碳小车总体结构

无碳小车模型的主要机构有驱动机构、转向机构、行走机构及微调机构。主要部件如下图2所示为小车整体模型。

图 2 无碳小车模型

4.2设计方案介绍与计算分析 4.2.1无碳小车模块机构介绍

1.驱动机构

本方案采用绳轮作为驱动力转换机构。我们采用了梯形轮使能量转化过程中有更合适的转矩使驱动力适中，不至于小车拐弯时速度过大倾翻，或重块晃动厉害影响行走。同时做到了到达终点前重块竖直方向的速度要尽可能小，避免对小车过大的冲击，提高了能量利用率。绳轮机构简单，传动效率高，且在针对不同场地导致的所需动力不同的情况，可通过调节绕绳位置来改变转矩，使动力改变，增强适应性。

2.转向机构 如图，本方案采用了摇杆加两个完全相同的不完全齿轮，实现可变周期性转向。考虑到摩擦、制造、安装误差的敏感性等因素，我们最终选用了摇杆加不完全齿轮的方案。考虑到适应场地的需求，我们将原来的一个不完全齿轮改为两个，实现了不完全齿角度差的可调性。

图 3 转向机构

3.行走机构

行走机构即为三个轮子，轮子又厚薄之分，大小之别，材料之不同需要综合考虑。

有摩擦理论知道摩擦力矩与正压力的关系为

对于相同的材料 为一定值。

而滚动摩擦阻力：

MN

fMR3

NR 所以轮子越大小车受到的阻力越小，因此能够走的更远。但由于加工问题材料问题安装问题等等具体尺寸需要进一步分析确定。

由于小车是沿着曲线前进的，后轮必定会产生差速。对于后轮可以采用双轮同步驱动，双轮差速驱动，单轮驱动。

双轮同步驱动必定有轮子会与地面打滑，由于滑动摩擦远比滚动摩擦大会损失大量能量，同时小车前进受到过多的约束，无法确定其轨迹，不能够有效避免碰到障碍。

双轮差速驱动可以避免双轮同步驱动出现的问题，可以通过差速器或单向轴承来实现差速。差速器涉及到最小能耗原理，能较好的减少摩擦损耗，同时能够实现满足要运动。单向轴承实现差速的原理是但其中一个轮子速度较大时便成为从动轮，速度较慢的轮子成为主动轮，这样交替变换着。但由于单向轴承存在侧隙，在主动轮从动轮切换过程中出现误差导致运动不准确，但影响有多大会不会影响小车的功能还需进一步分析。

单轮驱动即只利用一个轮子作为驱动轮，一个为导向轮，另一个为从动轮。就如一辆自行车外加一个车轮一样。从动轮与驱动轮间的差速依靠与地面的运动约束确定的。其效率比利用差速器高，但前进速度不如差速器稳定，传动精度比利用单向轴承高。

双轮差速和单轮驱动在“S”字直线绕障和“8”字绕障中都是可行的，但是相比之下，双轮差速适合于“S“字直线绕障，而单轮驱动更加适合于8字绕障。因此我们选用双轮差速。

综上所述行走机构的轮子应有恰当的尺寸，采用单轮驱动。如果有条件可以通过实验来确定实现差速的机构方案。

4.微调机构

微调部分所要实现的功能分为两个部分：一是实现前轮最大转角αm的变化，二是实现转动周期的变化。根据所要实现的功能不同，微调机构也位于两个部分。

(1)摇杆微调机构

通过改变摇杆的长度，使被约束杆的摆动幅度增大，进而使前轮的最大转角αm发生改变。为了使αm的改变具有连续性，使小车可以适应更复杂的环境，此处采用微调滑块（配有螺母紧固滑块）式机构。其调节具有连续性，且调节精 度较高。

图 4 摇杆微调机构

(2)不完全齿轮微调机构 上文也指出，本方案采用了两个完全相同的不完全齿轮作为主动轮，两不完全齿轮之间有夹角β，此夹角的变化会造成两不完全齿轮对从动轮的作用时间间隔发生改变，即：从动轮做时停时转的间歇运动，而停、转的时间长度发生改。

通过这一点可以调节行走路线中，长度路径和转弯路径的长度。通过两个微

图 5 不完全齿轮机构

调机构的合理配合，基本可以实际行走任意路径。4.2.2无碳小车设计的理论指导

1.运动原理

如上图所示，重物下降时带动绳轮的转动，绳轮的转动带动轮的转动，通过线传动驱动转盘的转动，再通过连杆将转盘周期性的转动转化为前轮的摆动。由后轮的直线运动与前轮的摆动运动结合一起，从而实现了近似正弦曲线的运动轨迹，完成任务。

2.尺寸分析

通过调节微调装置，即：两不完全齿轮角度配合，及微调滑块的位置，可以完成走“S”字直线绕障路线，如下图：

图 6 “S"字直线绕障路线

由于采用了直线与曲线配合的行走路线，可尽量减少周期路程。（1）

v后轮后轮r后轮Bgreenvgreengreenrgreenwithandvgreenvpurplevpurplepurplerpurplepurplebluevrblueblueblue

vBBrBBgreenvgreengreenrgreenwithandvgreenvblue

vbluebluerblueblueyellowvyellowyellowryellow假设r已知，8个未知数7个方程，即只有一个自由变量：

v后轮Kr后轮rpurplergreenrbluer后轮rpurplevbluergreenrblue

记于是：，则

v后轮Kvblue，虽然不一定匀速，但可以对t积分，S后轮Ksblue

K的物理意义在于，r后轮与rpurple的地位是等同的，其大小只会影响最后的精度，而不会影响比例（虽然看上去调整后轮的半径似乎更能影响轨迹，实质上并非如此，但是的确会影响转的圈数，详见下）（2）设0,，轨迹半径为R，则直线段长：弧长为

tanR:Rtan:30.8260.453:0.5473时，比例为12/3当  6 设蓝色上有两组锯齿，每走半个“S”字，蓝色齿轮转了1圈。

另设走直线时记为P1，走弧线时记为P2，半个字中，直线段总长S1，弧线总

s1S1S2s,ss1S112是关于蓝22长，即有,由(1)的公式，可得，其中色齿轮的弧长。转1圈，可知

s1s22rblues1r2blues22(1)sblue，故rblue

可确定其比例，即位置角，同时也可得出

rblue的值无本质影响（在K不变的后轮K2r后轮K2rbluerblue）情况下）。又（其中，若增加blue的值，同时成比例增加r后轮的值，使K不变，则

K2不变，所以外轮还是转这么多圈，相当于成比例放大了。（半个周期里外轮转多少圈在这里无关紧要，在其它分析里可能有用，反正也可以表出。）

由前轮传导等等可以得出蓝色齿轮周长尺寸路程，sblue，而对应的走半个S字的S后轮由需要走的实际路程确定（后轮，B=Back），而

sblue与S后轮之间满足q前述约束关系，这个K就可以调整了。（3）关于前轮倾斜角与轨迹半径

若设前轮所处点与某一后轮所处点的距离为L，则轨迹半RL2sin2，可以实验测得。经过分析与测定，在实物测定之前，我们暂

前后轮轴距L：

150mm

后轮轴长D：

100mm 后轮半径R：

80mm 最大齿轮半径rred：

45mm 不完全齿轮半径rgray： 40mm 定数据如下：

最小齿轮半径ryellow：

8mm 其次小齿轮半径rorange：10mm 其中各齿轮的模数为2，压力角为20°。根据以上分析计算确定小车主要结构的尺寸，如各个齿轮的分度圆半径前后轮轴距，再根据主要结构框架完成各个零件的设计，具体设计见CAD装配图和零件图。

5.设计总结

经过无碳小车整体方案的设计、零件加工、无碳小车的装配以及后期的调试到完成参加比赛。在整个竞赛参与过程中通过亲手制作和对设计方案的思考让我们团队成员学习到了很多，总结无碳小车设计方案和参赛感想如下：

1.无碳小车采用双轮差速，机构简单，转弯更为容易实现。

2.使用T型绳轮，使能量转化过程中有更合适的转矩使驱动力适中。3.采用多处微调机构，便于纠正轨迹，避开障碍物。

4.使用不完全齿轮实现路径改变，相同的重力势能使小车的行程更远。5.采用大的驱动轮，滚阻系数小，行走距离远。6.方案设计过程还存在许多不足之处，例如小车制造加工精度要求相对较高，使加工零件成本高，且实际的现场加工条件很难达到实际需要的加工要求；微调各机构都很费时，且调节到适当配合需要一定技巧性等。

第四篇：小车司机岗位说明书

小车司机岗位说明书

位名称: 小车司机

所属部门：办公室

直接上级: 办公室主任

本职工作：汽车驾驶

岗位职责:

1．根据公司用车计划安排，及时、安全、文明地执行出车任务；

2．爱护车辆，保持车辆整洁，坚持出车前和收车后做到“三检查”；

3．负责所掌管车辆的日常清洁、维护与保养；厉行节约相关费用；

4．根据部门用车需要，合理安排行车时间，生产经营用车优先安排；

5．负责办理车辆年检、保险、规费缴纳手续及相关事项；

6．遵守交通规则，及时参加交管部门举办的有关交通法规/安全知识的学习；

7．督促用车部门和相关人员共同遵守公司用车规定，做到文明乘车；

8．完成公司领导及直接上级交办的其它事项。

任职要求：

高中（中技）以上文化程度，三年以上的汽车驾驶经历，具备国家认可的驾驶执照，熟悉交通法律法规、规则，有较熟练的汽车维护、维修技能，有较强的安全观念和时间观念，责任感强，身体健康，无不符合本岗位要求的职业疾病。

第五篇：无碳小车设计说明书

无碳小车设计说明书

参赛者：

施朝雄

林秋妹

指导老师：罗敏峰2014-12-16

丁天熙

一、主题

设计一种小车（“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”），驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。实现小车可以按照桩距自动转弯，桩距是按每50mm 跳档在700～1300mm 范围内产生一个“S”型赛道障碍物间距值。

二、分析

1、为使得小车能够转弯，并能够绕开等距离的障碍物，需要设计一个能够自动转弯的机构。

2、根据这次的比赛要求我们需要考虑设计一个可调级方案.3、为了使得小车能够顺利转弯，还要解决小车后轮的差速问题

4、为了能够减少装配的误差使小车的摆角能够消除这些误差我们还需设计有课微调机构

三、方案确定

1.转向机构

转向机构是本小车设计的关键部分，关系到小车的整体性能.通过查阅大量资料以往常用的转弯机构有凸轮和曲柄摇杆等机构.曲柄摇杆的机构虽然简单轻便但是可能会打滑所以我们打算用圆柱凸轮的方案圆柱凸轮机构+摇杆，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动，并且稳定性较强。所以我们采用圆柱凸轮机构+摇杆作为我们的转向机构。

2.调级

此次命题的难点就是小车过的桩距要可调节的，并且要从按每50mm 跳档在700～1300mm 范围内产生一个“S”型赛道障碍物间距值。

我们转向机构采用的是圆柱凸轮机构+摇杆，所以要求凸轮转一圈，小车就要通过一个s周期的路程。我们通过改变大齿轮的齿数，实现凸轮轴上和驱动轮上的齿轮传动比的改变从而实现变距，但是要实现这么多的变距，这就要求小车要携带多对齿轮。但为了减少摩擦力对能量的消耗，所以小车的负重又不能太重。这就考虑小车能不能便携式更换大齿轮，所以我们采用以下机构实现以上要求。

小齿轮组固定在驱动轴上，大齿轮可以根据要求便携式拆卸，从而组装出符合要求的传动比！

3.左右轮差速

小车转弯时左右两轮的的速度是不一样的，如果装普通的深沟球轴承，是没办法实现差速拐弯的！要解决这个问题可以有如下两种办法：

1.使用差速器。但是差速器结构复杂，加工困难 2.使用单向轴承。简单方便，而且价格合理！

所以我们采用左右两轮各装一个单向轴承！

3.微调机构

用螺丝可以实现前轮摆角的微小变化 机构如图所示

装配图

机构运动简图

大齿轮小齿轮转向杆1后轮驱动转向杆2圆柱凸轮S型三等奖