鐵路測(cè)量及大機(jī)搗固新技術(shù)應(yīng)用研究

劉玉國(guó)（濟(jì)南鐵路局工務(wù)檢測(cè)所,濟(jì)南 250001）

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鐵路測(cè)量及大機(jī)搗固新技術(shù)應(yīng)用研究

劉玉國(guó)
（濟(jì)南鐵路局工務(wù)檢測(cè)所,濟(jì)南 250001）

摘 要：GRP VMS軌道快速測(cè)量系統(tǒng)目前熟在新建鐵路及既有線得廣泛應(yīng)用， 這種必需在線路上布設(shè)精密控制網(wǎng)即（CPIII測(cè)量控制網(wǎng)），基于該精密控制網(wǎng)，提出一種新的有砟軌道大機(jī)搗固作業(yè)方法，即“精確搗固法”。較傳統(tǒng)的測(cè)量方法及大機(jī)作業(yè)模式，該測(cè)量系統(tǒng)比傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)顯著提高測(cè)量精度和測(cè)量效率，同時(shí)也大大提高大機(jī)作業(yè)的效果。解決高速鐵路及客運(yùn)專線維修的難題。

關(guān)鍵詞：大機(jī)作業(yè); 有砟軌道; 測(cè)量小車

目前在新建有砟鐵路和既有線都需大機(jī)要對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整，保證線路設(shè)計(jì)的幾何線形，從而確保列車行駛平順性安全性。隨著當(dāng)前鐵路運(yùn)行速度的提高對(duì)線路的軌道幾何狀態(tài)提出更高要求，為了滿足行車的要求同時(shí)確保行車安全，需要對(duì)線路進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)維修。尤其是高速客專線路對(duì)軌道的平順性要求更高，線路幾何狀態(tài)的調(diào)整需要大型機(jī)械作業(yè)進(jìn)行。大機(jī)作業(yè)前需要測(cè)量小車對(duì)線路進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出線路的起道量、撥道量。

1 目前線路測(cè)量方法主要

（1）傳統(tǒng)的測(cè)量方法：線路軌道抬道量、落道量主要使用水準(zhǔn)儀對(duì)軌道縱斷面進(jìn)行測(cè)量獲取，測(cè)量點(diǎn)間隔10m或5m；軌道的撥道量主要使用全站儀對(duì)線路軌道測(cè)量，計(jì)算出鋼道撥道量。測(cè)量點(diǎn)間隔一般直線上20m，曲線上10m或5m，工作效率較底，測(cè)量精度底，大機(jī)作業(yè)效果差。

（2）測(cè)量小車測(cè)量方法：精控網(wǎng)CP3控制點(diǎn)將線路分割為若干測(cè)量區(qū)間，通過全站儀6-8個(gè)CPIII點(diǎn)后方交匯方法進(jìn)行設(shè)站，測(cè)量小車上的棱鏡，計(jì)算出線路位置與設(shè)計(jì)位置的偏差。兩個(gè)相鄰CP3控制點(diǎn)之間的線路為一個(gè)測(cè)量區(qū)間，兩個(gè)測(cè)量區(qū)間通過CP3控制點(diǎn)搭接，進(jìn)行絕對(duì)控制；測(cè)量精度高（長(zhǎng)、短波不平順值，測(cè)量軌道長(zhǎng)、短波平順性的精度優(yōu)于1mm），工作效率高（1m/h），大機(jī)作業(yè)效果顯著。

2 目前大機(jī)搗固作業(yè)主要模式

簡(jiǎn)易搗固法：目前測(cè)量方法及測(cè)量設(shè)備技術(shù)水平影響大機(jī)作業(yè)的效果，線路起、撥道量測(cè)由作業(yè)人員將線路起、撥道量在線路鋼軌上相隔5m或10m人工標(biāo)記，進(jìn)行搗固作業(yè)。作效率較底，大機(jī)作業(yè)效果不顯著。

3 目前的大機(jī)搗固作業(yè)模式和測(cè)量方法主要存在問題

（1）測(cè)量作業(yè)和大機(jī)作業(yè)效率不匹配問題，傳統(tǒng)測(cè)量方法作業(yè)速度慢，不能大機(jī)作業(yè)滿足要求，勢(shì)必以增加設(shè)備和人工投入來解決。

（2）軌道起、撥道量不能自動(dòng)導(dǎo)入大機(jī)控制系統(tǒng)問題，傳統(tǒng)測(cè)量方法數(shù)據(jù)格式不能直接導(dǎo)入大機(jī)控制系統(tǒng)，只能用人工手動(dòng)輸入，速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率底。

本文對(duì)GRP VMS在膠濟(jì)客專的線路測(cè)量精確調(diào)整中應(yīng)用的情況介紹。通過實(shí)驗(yàn)GRP VMS測(cè)量小對(duì)的線路快速測(cè)量，測(cè)量的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入大機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行搗固作業(yè)，測(cè)量精度和工作效率大大提高，大機(jī)作業(yè)效果明顯改進(jìn)。

4 GRP VMS軌道快速測(cè)量系統(tǒng)

（1）GRP VMS測(cè)量小車系統(tǒng)組成：該系統(tǒng)主要由軌道測(cè)量小車和全站儀兩部分組成。數(shù)據(jù)采軌道測(cè)量小車主要主要功能是測(cè)量線路的里程、超高、軌距。全站儀主要功能是進(jìn)行跟蹤軌道測(cè)量小車的棱鏡進(jìn)行測(cè)量。

（2）GRP VMS測(cè)量小車系測(cè)量原理：采用基于絕對(duì)控制的相對(duì)測(cè)量原理，將設(shè)計(jì)線形輸入到軟件中，現(xiàn)場(chǎng)全站儀利用控制網(wǎng)進(jìn)行設(shè)站，然后自動(dòng)跟蹤軌道測(cè)量小車上的棱鏡對(duì)軌道進(jìn)行測(cè)量。起撥道量數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)以無線的方式傳輸給搗固機(jī)，也可以采用數(shù)據(jù)導(dǎo)出然后拷貝到搗固機(jī)的數(shù)據(jù)處理單元的方式，（取決于搗固機(jī)的型號(hào)）。利用線路兩側(cè)的三維精測(cè)網(wǎng)，采用絕對(duì)定位的方法，測(cè)量軌道當(dāng)前位置與初始設(shè)計(jì)位置的偏差，獲得線路的起撥道量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)線路高精度、高效率的維護(hù)。

（3）GRP VMS測(cè)量小車系測(cè)量方法：室內(nèi)將設(shè)計(jì)線形及參考點(diǎn)到線路的設(shè)計(jì)偏移輸入到軟件中，現(xiàn)場(chǎng)選定兩個(gè)參考點(diǎn)，全站儀自由架設(shè)在兩個(gè)參考點(diǎn)之外的位置上，并跟蹤軌道測(cè)量小車上的棱鏡進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量的過程中，在參考點(diǎn)所在斷面處，利用軌道測(cè)量小車上配置的斷面儀測(cè)量參考點(diǎn)到線路的橫距和垂距。數(shù)據(jù)采集完成后進(jìn)行后處理，獲得整個(gè)線路的起撥道量。

5 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)軌道測(cè)量小車上配置CPIII點(diǎn)測(cè)量裝置（控制點(diǎn)測(cè)量?jī)x），數(shù)據(jù)采集人員手動(dòng)將CPIII點(diǎn)測(cè)量裝置發(fā)射的激光對(duì)準(zhǔn)CPIII點(diǎn)上的測(cè)量標(biāo)志，進(jìn)行測(cè)量。操作流程如下：

（1）測(cè)量前準(zhǔn)備：內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)曲線要素（曲線半徑、四大樁的里程、緩和曲線長(zhǎng)、豎曲線超高）、縱斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、CPIII控制點(diǎn)成果數(shù)據(jù)。

（2）測(cè)量設(shè)備組裝：數(shù)據(jù)采集軌道測(cè)量小車現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)組裝、傳感器校準(zhǔn)。

（3）數(shù)據(jù)采集：全站儀自動(dòng)調(diào)平后，手動(dòng)瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)軌道測(cè)量小車上的棱鏡，數(shù)據(jù)采集小車上的控制點(diǎn)測(cè)量?jī)x測(cè)量第一個(gè)CPIII點(diǎn)（起點(diǎn)），向全站儀的方向推行軌道測(cè)量小車，停在下一個(gè)CPIII點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的位置上，其間動(dòng)態(tài)采集所有線路上的點(diǎn)，軌道小車上的控制點(diǎn)斷面儀測(cè)量第二個(gè)CPIII點(diǎn)（終點(diǎn)），全站儀向前推行到下個(gè)CPIII點(diǎn)后面的5-10米軌道位置上。重復(fù)以上步驟，直到測(cè)量完成所有作業(yè)區(qū)間。

（4）通過數(shù)據(jù)處理獲得線路的偏差數(shù)值并根據(jù)數(shù)據(jù)制定出線路調(diào)整方案，提交大機(jī)進(jìn)行作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過GRP VMS軌道快速測(cè)量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法及大機(jī)作業(yè)模式對(duì)比，該系統(tǒng)主要有以下優(yōu)勢(shì)支持搗固量?jī)?yōu)化，可分多次搗固。數(shù)據(jù)格式全面兼容大機(jī)WinALC控制系統(tǒng)，導(dǎo)出搗固機(jī)可以直接使用的數(shù)據(jù)和軌道設(shè)計(jì)線形。在既有線維修中引入絕對(duì)控制，是改善線路線形，提高運(yùn)行舒適度的行之有效的措施，尤其是對(duì)消除長(zhǎng)波不平順，效果非常明顯。從膠濟(jì)客專近一年的實(shí)踐來看，雖然過程中遇到了各種各樣的困難，最終還是取得了不錯(cuò)的效果，測(cè)量效率和數(shù)據(jù)精確度較傳統(tǒng)方法有較大提高，大機(jī)作業(yè)后無論是從動(dòng)檢車檢測(cè)結(jié)果還是人工添乘的效果來看，線路狀況都較以往都有了明顯地提升。希望膠濟(jì)客專在線形精測(cè)優(yōu)化方面的積極探索對(duì)提高中國(guó)既有線養(yǎng)護(hù)維修水平帶來積極的示范效果。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.075