王春寶

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300251)

1 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)理論數(shù)據(jù)

CRTSⅡ型軌道板一般在工廠預(yù)制，標準板的尺寸為6450mm×2550mm×200mm，制造過程中采用先進的數(shù)控磨床對預(yù)制軌道板承軌槽進行精確打磨，以保證高速鐵路軌道的高平順性。標準軌道板上有30個承軌臺，編號方式如圖1所示，其中面向大里程左下角(即小里程端左邊第一個)為1號承軌臺。

圖1 軌道板承軌臺編號方式

軌道板打磨完成之后，應(yīng)使用激光掃描儀測量軌道板每個大鉗口的精確距離并計算其與標準大鉗口距離的差值，形成記錄文件(．FFS)文件。．FFS是軌道板的理論位置計算及保證前后軌道板平順搭接的基礎(chǔ)文件。

CRTSⅡ型軌道從設(shè)計開始就考慮為數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)庫的管理模式，設(shè)計和施工分別設(shè)計為一個模塊。從設(shè)計開始的布板計算、左右線的換算、打磨量的計算，到施工階段的底座的放樣、軌道基準點的計算，再到軌道的板精調(diào)，各環(huán)節(jié)之間或者互為因果，或者互相制約，形成了一個完整的測量體系。

施工布板軟件通過線路設(shè)計文件和．FFS文件，可以計算出每塊軌道板每個承軌臺的空間理論位置文件(．FFC文件)和精調(diào)標架配置文件(．FFD)文件。．FFC及FFD兩個文件即為CRTSⅡ型板精調(diào)的理論數(shù)據(jù)。

2 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)

為了使軌道板高精度的鋪設(shè)到理論位置，必須開發(fā)特殊的測量硬件設(shè)備。CRTSⅡ型軌道板精調(diào)是使用3個1 500測量標架上的6個棱鏡，模擬軌道頂部中心的位置，通過全站儀測量各棱鏡的實際空間坐標，然后通過Ⅱ型板調(diào)板軟件自動計算其與理論坐標的差值并通過精調(diào)爪將各棱鏡精調(diào)到理論位置。通常CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)由以下部件組成，見表1。

3 軌道板精調(diào)過程

3.1 精調(diào)準備

精調(diào)前應(yīng)做好相關(guān)的準備工作，包括精調(diào)爪的安裝、標架的擺放、后視棱鏡及全站儀的架設(shè)等。當所有準備工作完成后，可以開始軌道板精調(diào)。

測量標架必須仔細安置，確保接觸到支點。對標架的觸端和支點的目視檢查是最為可靠的辦法。標架擺放方式如圖2所示，其中軌道上“1”至“8”編號為精調(diào)標架上棱鏡編號，精調(diào)爪安置于精調(diào)標架對應(yīng)位置的軌道板下。

表1 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)部件及用途

圖2 標架擺放示意

3.2 軌道板四點測量

首先使用全站儀對1號標架的1、8號棱鏡，3號標架的3、6號棱鏡進行測量，然后依據(jù)精調(diào)軟件顯示的調(diào)整量對精調(diào)爪進行調(diào)整，將軌道板調(diào)至規(guī)定限差內(nèi)。調(diào)整時需注意，應(yīng)先調(diào)整平面再調(diào)整高程。

3.3 軌道板中部測量

調(diào)整好四個角點后，在單個測量模式下測量2號和7號棱鏡。調(diào)整精調(diào)爪直到滿足限差要求。調(diào)整時，應(yīng)盡量保證兩個精調(diào)爪同步升降。

3.4 完整測量

完成步驟1、2后，應(yīng)進行一次完整測量，以檢測每個棱鏡位差及與上一塊板的搭接精度是否在限差范圍內(nèi)。出現(xiàn)超限，應(yīng)重復(fù)步驟1、2，直到完測滿足限差要求。

完整測量合格后，安裝下壓裝置并壓緊。

再進行一次完整測量，若偏差滿足限差要求可保存數(shù)據(jù)，本塊板精調(diào)結(jié)束;若出現(xiàn)超限，應(yīng)松開下壓裝置調(diào)整超限點，直至下壓裝置壓緊后測量合格才可保存數(shù)據(jù)后搬站。

4 CRTSⅡ型板精調(diào)精度分析

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，軌道板精調(diào)驗收標準應(yīng)符合表2的規(guī)定。

如圖3所示，CRTSⅡ型板的布板軟件及精調(diào)系統(tǒng)軟件對每塊軌道板的30個軌座分別計算了兩套理論坐標。

表2 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)驗收標準

圖3 CRTSⅡ型板坐標系統(tǒng)示意

軌道板精調(diào)時，測量儀器設(shè)站于線路統(tǒng)一坐標系下，對任意一個標架上的棱鏡實測的是線路統(tǒng)一坐標，都可以通過(1)式轉(zhuǎn)換到板軸線坐標系下。

具體調(diào)板過程如下:

實測一只測量標架上兩個棱鏡，如1號和3號棱鏡，求得其基于板軸線坐標系的坐標，并與其理論坐標進行比較，求得差值(δX1、δY1、δZ1)和(δX3、δY3、δZ3)。

其中，δZ1和δZ3就是軌道板一端的豎向調(diào)整量，δY1和 δY3的平均值 δY1－3，就是該端的中線調(diào)整量。通過逐步精調(diào)，使軌座1和3、13和15、28和30的調(diào)整量都小于0.3 mm，即可認為該軌道板調(diào)整到位。由于軌道板的縱向無法調(diào)整，所以δX幾乎不變，且其大小與軌道板粗鋪精度有關(guān)，可達厘米級。

用全站儀進行三維坐標測量，其坐標計算公式為

式中:s為斜距;v為天頂距;β為方位角。將(2)式全微分，并轉(zhuǎn)化為誤差表達形式，可得

(3)、(4)、(5)式中，ms、mv和 mβ分別是距離、天頂距和水平角的測量誤差。除后兩者為微小量外，由于軌道板縱向無法調(diào)整，所以ms的大小始終接近δX，是最大的誤差因素，對軌道板橫向和豎向的影響可達到毫米級。

為了消除δX對軌道板精調(diào)的影響，沿線路中線建立了CPⅣ點，在軌道板精調(diào)時，測量儀器和定向點架設(shè)在軌道基準點上，且架設(shè)高度與軌面等高。這樣做的目的是:使天頂距接近90°，方位角接近0°，(4)式右邊第一項和第二項都接近于“0”，(5)式右邊第一項接近于“0”，從而使 my和 mz在數(shù)量級上小于0.1 mm。從而達到軌道板的精度要求。

5 結(jié)束語

通過京滬高鐵、石武及津秦客專等各條高速鐵路CRTSⅡ型板的精調(diào)實踐，總結(jié)經(jīng)驗如下:

①對全站儀設(shè)站和后視棱鏡安裝使用的三角架的高度進行校核，發(fā)現(xiàn)高度變化及時在精調(diào)中修正，避免中桿磨損造成三角架高度的變化。

②軌道板精調(diào)到位以后，需立即安裝下壓裝置，并且在大超高的地段還應(yīng)加設(shè)橫向固定裝置，安裝下壓裝置后需立即進行完測檢查，對超限的棱鏡點需重新進行調(diào)整。

③每次放置標架時，將標架的探頭與承軌臺斜面充分接觸，在曲線上要采用彈拉機件與承軌臺拉緊，尤其是在大超高地段更應(yīng)注意，以免影響精調(diào)精度。

④安裝下壓裝置的螺絲桿，不能使用膨脹螺栓固定在底座板上，而只能使用植筋膠，以免精調(diào)的張力破壞底座板。

［1］中鐵二院工程集團有限責任公司．高速鐵路工程測量規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2010

［2］武漢測繪科技大學(xué)測量平差教研室．測量平差基礎(chǔ)［M］．北京:測繪出版社，1994