■ 劉毅

軌道平順性是影響列車運(yùn)行安全性和舒適度的重要前提。無(wú)砟軌道通過(guò)高精度的施工測(cè)量，確保線路的準(zhǔn)確和幾何形態(tài)的穩(wěn)定，滿足軌道高平順性和強(qiáng)穩(wěn)定性的要求。有砟軌道鋪設(shè)比較簡(jiǎn)便，沒(méi)有相對(duì)精密的測(cè)量，而運(yùn)用無(wú)砟軌道的高精度施工測(cè)量方法又不利于施工成本的控制。

在南方無(wú)砟軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x的基礎(chǔ)上，通過(guò)新的設(shè)計(jì)和新的測(cè)量方法，完成有砟軌道幾何狀態(tài)的控制。

1 軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x

軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x（見(jiàn)圖1）是為無(wú)砟軌道精調(diào)而設(shè)計(jì)研發(fā)的，其主要特點(diǎn)是高精度。設(shè)備采用精度在1+1 ppm的瑞士徠卡全站儀，后方交會(huì)線路8個(gè)CPIII控制點(diǎn)，自由設(shè)站精度控制在0.7 mm以內(nèi)。在小車車體上安裝棱鏡，通過(guò)測(cè)量棱鏡的三維坐標(biāo)信息與線路設(shè)計(jì)信息比較，軟件自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)的軌道調(diào)整量。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)布控造價(jià)很高，不利于有砟軌道施工成本控制。

2 新型軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x

2.1 設(shè)計(jì)理念

南方新型軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x——南方新型軌檢小車（簡(jiǎn)稱小車）是基于CPⅣ基準(zhǔn)的有砟軌道施工測(cè)量方案中的一個(gè)硬件組成部分。小車車體大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延用高速鐵路采用的軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x，細(xì)部構(gòu)造重新設(shè)計(jì)，然后融入新的測(cè)量系統(tǒng)中。

2.2 基座

將高速鐵路用的軌道幾何測(cè)量?jī)x中部棱鏡柱去掉，設(shè)計(jì)一個(gè)特殊基座（見(jiàn)圖2）。基座能連接小車內(nèi)部的傾斜傳感器。基座與車體在螺栓連接基礎(chǔ)上采用錨銷加固，增強(qiáng)基座穩(wěn)定性。

2.3 基座調(diào)平

基座本身設(shè)計(jì)有調(diào)平裝置，且可以鎖定。小車出廠前對(duì)基座進(jìn)行調(diào)平，并鎖緊。具體調(diào)平方法：（1）將小車放在平臺(tái)上，確保小車3個(gè)車輪所在平面水平；（2）松開(kāi)基座調(diào)平鎖緊裝置，用千分表分別對(duì)基座上控制全站儀水平的3個(gè)觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使其在一個(gè)平面上；（3）將小車在平臺(tái)上移動(dòng)一定距離，用千分表再次對(duì)第（2）步的調(diào)整結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，看3個(gè)觸點(diǎn)是否在一個(gè)平面上，若其在一個(gè)平面上，可認(rèn)為3個(gè)觸點(diǎn)所在平面與小車3個(gè)車輪所在平面平行；（4）在平臺(tái)上反復(fù)移動(dòng)小車，重復(fù)第（3）步的操作，直到小車在平臺(tái)上任意移動(dòng)位置基座上3個(gè)觸點(diǎn)均在一個(gè)平面上，此時(shí)認(rèn)為基座水平；（5）鎖緊基座調(diào)平裝置后，再次重復(fù)第（3）步的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，若不合格則松開(kāi)鎖緊裝置繼續(xù)調(diào)整，直至合格為止，若合格，則調(diào)整完畢。小車車體效果見(jiàn)圖3。

圖1 軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x

圖2 基座效果圖

2.4 檢校

將調(diào)平的小車放在平臺(tái)上，在基座上安放全站儀（見(jiàn)圖4），將全站儀轉(zhuǎn)動(dòng)到不同角度，分別檢查全站儀水平角和豎直角。全站儀水平角在各個(gè)方向若偏差較大，則說(shuō)明基座不平；全站儀豎直角在各個(gè)方向若偏差較大，則說(shuō)明基座定位偏差較大，需要更換合格基座。

2.5 全站儀水平角置零

全站儀水平角置零是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)至關(guān)重要的一步。具體做法：（1）將小車放在平臺(tái)上，全站儀安裝在小車基座上；（2）在平臺(tái)外5 m左右找一點(diǎn)A；（3）將小車推到B位置（見(jiàn)圖5），用小車上的全站儀測(cè)量A點(diǎn)，記下水平距離AB和水平角Q1；再將小車推到C位置，用小車上的全站儀測(cè)量A點(diǎn)，記下水平距離AC和水平角Q2（BC=0.89 m）；（4）算出∠BAD，可以知道全站儀水平視線平行于基標(biāo)點(diǎn)與線路法線的垂線位置的水平角度（即視線平行于AD時(shí)，全站儀的水平角），轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀，使全站儀的水平角讀數(shù)為∠BAD+Q1的值時(shí)，將全站儀的水平角置零，此時(shí)鎖定全站儀橫向轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，水平移動(dòng)小車，直到全站儀十字絲對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)棱鏡中心，測(cè)量點(diǎn)A，記下平距L，將L與計(jì)算出的AD對(duì)比，若在0.3 mm以內(nèi)則認(rèn)為合格。

圖3 小車車體效果圖

圖4 全站儀安放在基座上

圖5 全站儀水平角置零示意圖

2.6 設(shè)備優(yōu)勢(shì)

通過(guò)上述操作，基于CPⅣ基準(zhǔn)的南方新型調(diào)軌小車的硬件部分（見(jiàn)圖6）已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。整個(gè)系統(tǒng)工作效率顯著提高，主要體現(xiàn)在全站儀不需要設(shè)站，不需要對(duì)中整平；設(shè)備采用國(guó)產(chǎn)2+2 ppm精度以上的自動(dòng)照準(zhǔn)全站儀，在保證測(cè)量精度的同時(shí)，有利于有砟軌道施工成本的控制；全站儀經(jīng)過(guò)改裝，目鏡里的信息直接在軟件上顯示出來(lái)，能自動(dòng)調(diào)焦；獨(dú)立開(kāi)發(fā)的RWS配套軟件，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集處理。

圖6 硬件效果圖

3 結(jié)束語(yǔ)

新型軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x硬件設(shè)計(jì)與南方自己設(shè)計(jì)的有砟軌道測(cè)量方案相結(jié)合，其硬件設(shè)備延用無(wú)砟軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)部分，根據(jù)有砟軌道測(cè)量的需要加以創(chuàng)新，有效保證其精度和穩(wěn)定性。在很好保證有砟軌道幾何平順性、提高列車安全性和舒適度的同時(shí)有利于施工測(cè)量成本的控制。

[1] 鐵建設(shè)函［2007］76號(hào)．時(shí)速200～250公里有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南[S]

[2] TB 10101—2009 鐵路工程測(cè)量規(guī)范[S]