雷巨光(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

一種提高全站儀搬站設(shè)站效率的新方法

雷巨光(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

摘要軌道檢測(cè)作業(yè)中使用三腳架進(jìn)行搬站設(shè)站效率較低，影響軌道精調(diào)測(cè)量速度。提出利用全站儀手推小車實(shí)現(xiàn)全站儀快速搬站設(shè)站的方法。工程實(shí)踐證明，該方法操作簡(jiǎn)便，提升了作業(yè)效率，減輕了作業(yè)強(qiáng)度，可以在軌道精調(diào)測(cè)量作業(yè)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞全站儀手推小車軌道精調(diào)測(cè)量搬站設(shè)站

1概述

測(cè)量作業(yè)中，三腳架為測(cè)量?jī)x器提供了穩(wěn)定的觀測(cè)平臺(tái)，在測(cè)量工作中扮演著非常重要的角色。三腳架從其誕生以來，一直沿用著經(jīng)典的三個(gè)支撐腿的外形，操作方法也一直未有改變，但其因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利、穩(wěn)定性好，一直廣泛應(yīng)用于各種測(cè)量工作，其經(jīng)典、簡(jiǎn)便的特性也一直深受廣大測(cè)量人員的喜愛。隨著測(cè)量?jī)x器的不斷發(fā)展，各種自動(dòng)化、智能化觀測(cè)儀器得到廣泛應(yīng)用，觀測(cè)效率得到極大提高。而此時(shí)，為儀器提供觀測(cè)平臺(tái)的三腳架仍然處在以伸縮腳架進(jìn)行粗略整平，人工搬運(yùn)進(jìn)行搬站的階段，這在一定程度上制約了測(cè)量效率的提高。特別是在軌道連續(xù)精測(cè)軌檢小車作業(yè)過程中，使用三腳架進(jìn)行全站儀的搬站設(shè)站已嚴(yán)重阻礙了實(shí)時(shí)自動(dòng)化作業(yè)的連續(xù)性，影響了軌道精調(diào)測(cè)量的效率。為大幅提升測(cè)量效率，有必要對(duì)全站儀快速搬站設(shè)站技術(shù)進(jìn)行研究，以提出適合在軌道檢測(cè)工作中全站儀搬站設(shè)站的方法。

2使用三腳架進(jìn)行搬站設(shè)站存在的缺點(diǎn)

軌道精調(diào)測(cè)量是采用全站儀自由設(shè)站方式配合軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x進(jìn)行軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集的工作[1]。在鋼軌鋪設(shè)施工的精調(diào)階段，需對(duì)軌道線形進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，以保證其具有初始高平順性[2-3]；在軌道投入運(yùn)營(yíng)后，鋼軌表面長(zhǎng)期承受輪軸動(dòng)力的反復(fù)作用[4-5]，路基或地面可能產(chǎn)生區(qū)域性沉降，從而引發(fā)軌道累計(jì)變形，需定期檢測(cè)軌道靜態(tài)幾何狀態(tài)的穩(wěn)定性[6]，在各階段軌道測(cè)量中，三腳架的使用是必不可少的。軌道精調(diào)測(cè)量作業(yè)方法如圖1所示。

在軌道精調(diào)測(cè)量過程中，三腳架為全站儀自由設(shè)站提供了穩(wěn)定和便于整平的平臺(tái)。目前，軌道檢測(cè)工作中，使用三腳架進(jìn)行全站儀設(shè)站搬站的流程如下[8]。

①將三腳架搬運(yùn)至待設(shè)站位置，打開儀器三腳架，把三腳架架在選定的位置，并將三個(gè)支撐腿踩實(shí)。

②打開儀器箱，取出全站儀，將儀器安置在三腳架上，并擰緊連接螺旋。

③儀器整平:先調(diào)整儀器三腳架的升降整平圓水準(zhǔn)氣泡，然后調(diào)整基座上的螺旋整平管水準(zhǔn)氣泡，在確保儀器旋轉(zhuǎn)90°，管水準(zhǔn)氣泡仍居中后，可開始使用全站儀進(jìn)行自由設(shè)站[9]。

④本測(cè)站測(cè)量完成后，需關(guān)閉全站儀，將全站儀放回儀器箱，然后收起三腳架，并將儀器、三腳架人工搬運(yùn)至下一測(cè)站位置，重復(fù)上述①、②、③步驟，直至完成所有測(cè)站工作。

上述流程存在以下缺點(diǎn):

①本站測(cè)量完成后，需人工搬運(yùn)儀器和三腳架至新的測(cè)量地點(diǎn)，增加了外業(yè)測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

②每測(cè)站均需取出和收起三腳架及儀器，這些過程需耗費(fèi)大量時(shí)間，影響測(cè)量效率。

③軌道精調(diào)測(cè)量大都選擇在夜間進(jìn)行，而在鐵路上，特別是在有砟線路上，道砟深淺不一，搬運(yùn)儀器、三腳架等存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

為在搬站設(shè)站環(huán)節(jié)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高作業(yè)效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，必須從快速整平、快速搬運(yùn)兩大環(huán)節(jié)對(duì)搬站設(shè)站方法進(jìn)行改進(jìn)。基于此，提出一種適用于軌道檢測(cè)作業(yè)的全站儀快速搬站設(shè)站技術(shù)。相關(guān)工程項(xiàng)目中的成功應(yīng)用表明，該方法滿足軌道檢測(cè)的需要，效率有大幅提高。

3一種提高全站儀快速搬站設(shè)站的方法

為能在現(xiàn)有使用方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全站儀的快速搬站設(shè)站，則需盡可能壓縮全站儀整平、搬站等中間環(huán)節(jié)花費(fèi)的時(shí)間?；诖?，提出使用全站儀手推小車替代三腳架的方法，以實(shí)現(xiàn)全站儀快速搬站設(shè)站。全站儀快速搬站設(shè)站手推小車如圖2所示。

該手推小車有以下三個(gè)特點(diǎn):

①該裝置由金屬框架結(jié)構(gòu)、鎖緊裝置、氣動(dòng)裝置、走行輪組等四大部分組成。金屬框架采用密度低、彈性模量大的鋁合金材料做為結(jié)構(gòu)主體，在垂直線路方向設(shè)置兩管狀水準(zhǔn)器，通過調(diào)整豎直螺桿手柄，可以使推車在此方向始終保持水平狀態(tài)；鎖緊裝置采用偏心凸輪結(jié)構(gòu)，并配合彈簧手輪，可實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同型號(hào)鋼軌的鎖定；旋動(dòng)氣動(dòng)桿手柄可實(shí)現(xiàn)兩走形輪的升降運(yùn)動(dòng)；走行輪組采用三點(diǎn)絕緣的滾輪結(jié)構(gòu)，一根鋼軌上的兩個(gè)走行輪采用雙輪緣結(jié)構(gòu)，另一根鋼軌的走行輪采用單輪緣圓錐形結(jié)構(gòu)。這種組合方式可以使載重一側(cè)的車輪以相同直徑滾動(dòng)，保證車輪均與軌道接觸，并促進(jìn)運(yùn)行中的自行定位，單輪緣圓錐形車輪可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)走直的效果。該手推小車整體重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，宜于攜帶。

②設(shè)站時(shí)，先松開單輪桿端的鎖緊手柄，通過旋動(dòng)氣動(dòng)桿手柄使氣動(dòng)裝置帶動(dòng)雙輪抬起，金屬框架結(jié)構(gòu)下移，基準(zhǔn)面與鋼軌密貼，下壓圖2左側(cè)黑色鎖緊把手，使金屬框架與軌道牢固鎖定；調(diào)整豎直螺桿手柄，使金屬框架結(jié)構(gòu)上的管狀水準(zhǔn)器居中，以達(dá)到粗略整平的狀態(tài)；此時(shí)，該手推小車即相當(dāng)于安放完畢的三腳架。

③搬站過程中，無(wú)需卸下全站儀。上抬圖2左側(cè)黑色鎖緊把手，拔出金屬框架結(jié)構(gòu)安全插銷，反向旋動(dòng)氣動(dòng)桿手柄，使雙輪向下運(yùn)動(dòng)至鋼軌面，金屬框架結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)面與鋼軌分離，鎖緊單輪桿。此時(shí)，即可在軌道上推行，實(shí)現(xiàn)快速、輕松搬站。

基于以上特點(diǎn)，在軌道上進(jìn)行全站儀自由設(shè)站作業(yè)時(shí)，即可快速實(shí)現(xiàn)搬站、設(shè)站工作，縮短因頻繁拆裝儀器、人工搬站、整平等工作耗費(fèi)的時(shí)間，從而提高測(cè)量效率。

4工程應(yīng)用

為從穩(wěn)定性、效率等方面驗(yàn)證該全站儀手推車的工作性能，筆者在所負(fù)責(zé)的南廣鐵路軌道精測(cè)精搗[10]過程中進(jìn)行了試驗(yàn)和使用(見圖3)。

4.1　穩(wěn)定性方面

在使用該手推車之前，筆者在南廣鐵路上的同一地段，同時(shí)使用三腳架架設(shè)全站儀和手推車架設(shè)全站儀，將兩全站儀電子氣泡均調(diào)整至3″以內(nèi)，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)30 min的實(shí)時(shí)觀察和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者氣泡均穩(wěn)定在5″以內(nèi)。此外，專門選在在有風(fēng)的晚上，繼續(xù)開展本對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在手推車架設(shè)的全站儀氣泡偏至10″以上時(shí)，三腳架架設(shè)的全站儀氣泡同樣偏至10″以上，兩者電子氣泡的變化情況幾乎一致。這說明該手推小車的穩(wěn)定性與三腳架的穩(wěn)定性幾乎一致，可以用于工程項(xiàng)目中。

在2013年6月至2014年2月南廣鐵路精調(diào)測(cè)量(第四次搗固至第六次搗固作業(yè))中，完全使用全站儀手推小車替代了三腳架。隨機(jī)挑選一段使用該手推小車進(jìn)行軌道精測(cè)所測(cè)的數(shù)據(jù)(圖4、圖5所示中第四次偏差為精搗開始前的線路平面狀況，第七次偏差即為第六次精搗作業(yè)后的線路狀況)。

如圖4所示，經(jīng)過檢測(cè)，第七次軌道精測(cè)相比第四、五、六次精測(cè)，線路平面得到了明顯改善，平面偏差全部介于10 mm以內(nèi)，各相鄰數(shù)據(jù)變動(dòng)較小，無(wú)大的跳變，各次精測(cè)數(shù)據(jù)與精搗作業(yè)后的預(yù)期及驗(yàn)證情況相吻合，證明了手推小車取代三腳架進(jìn)行軌道精測(cè)，平面精度滿足規(guī)范要求。

四次采集數(shù)據(jù)，高程波形變化情況如圖5所示。

如圖5所示，經(jīng)過檢測(cè)，第七次軌道精測(cè)相比第四、五、六次精測(cè)，線路高程得到了明顯改善，高程偏差全部介于10 mm以內(nèi)，各次精測(cè)數(shù)據(jù)與精搗作業(yè)后的預(yù)期及驗(yàn)證情況相吻合，證明了手推小車取代三腳架進(jìn)行軌道精測(cè)，高程精度滿足規(guī)范要求。

綜上，使用手推小車替代三腳架，圓滿完成了軌道精測(cè)作業(yè)，線路的平順性達(dá)到了靜態(tài)調(diào)試階段的預(yù)期效果，目前，該線路已順利運(yùn)行一年多。

4.2　效率

前已述及，使用該手推小車可快速粗略整平，并可快速推行至下一設(shè)站位置，并且在搬站過程中，無(wú)需頻繁拆裝儀器。因此，可以說使用該手推小車進(jìn)行設(shè)站、搬站，在各個(gè)環(huán)節(jié)均可節(jié)約大量時(shí)間。經(jīng)過大量統(tǒng)計(jì)記錄，使用這種手推小車進(jìn)行搬站設(shè)站相比三腳架方式，效率至少提升1/3。

5結(jié)論及建議

全站儀手推小車穩(wěn)定性強(qiáng)，使用便利，能夠滿足測(cè)量需要。在軌道精調(diào)測(cè)量作業(yè)中，可以替代三腳架，該手推小車在大大提高測(cè)量效率的同時(shí)，可顯著減輕外業(yè)測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并降低儀器搬運(yùn)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，值得在軌道精測(cè)作業(yè)中推廣應(yīng)用。

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中圖分類號(hào)：U216.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)06-0016-03

作者簡(jiǎn)介：雷巨光(1984—)，男，2010年畢業(yè)于西南交通大學(xué)大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

收稿日期：2015-10-22