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CPⅢ精测网及轨检小车在高速铁路轨道精调和养护中的应用

2020-11-18 来源:好走旅游网
上海铁道科技2010年第4期 87 CPIII精测网及轫梅小车在高速铁路轫厘 精il'd|g荠护由的应用 戴宗林上海铁路局合肥工务段 摘 要 高i 次路对轨道的平顺性有着极高的要求。 CPIII精测网; _比检小车在沪宁、沪杭高铁在轨道精调中 的应用经验 CPHI平面网是一个边角控制网,但其测量方法较传统边 角网测量有很大差异。它采用自由测站进行边角交会测量,而 了解轨道精调的流程和技巧。能为高铁的 … h,, —T口●一一●,… 其距离只能进行单程观测。 CPⅢ控制网的测量仪器均需采用高精度和自动化程度高 的电子测量仪器。其平面网测量要求全站仪具有含电子驱动、 目标自动搜索和操作系统功能的测量机器人(如 前期联调联 关键词CPI] ;精调 caTCRAI201、Trimble s6和S8系列全站仪等);高程测量 随着我国经济社会持续快速发展,铁路迎来了前所未有 Lei的发展机遇期,国务院批准的《中长期铁路网规划》绘就了中 成通车,2010年l1月沪杭高铁开通运营,目前京沪高铁正在 紧张的联调联试之中。 律采用电子水准仪(如Trimble DiNi12、Leica DNA03等)。 II平面网的主要技术指标见表l。 国发展快速客运铁路的宏伟蓝图。继2010年7月沪宁城际建 CPI一表1 CPⅢ平面网主要技术指标 高速铁路对轨道要求有极高的平顺性。无碴轨道铁路测 量技术作为无碴轨道铁路建设成套技术的一个重要组成部 分,在无碴轨道铁路建设和运营管理过程中越来越显示出其 重要性。同样,在后期的联调联试和养护运营过程中也显示出 它的必要性。 控制网 方向观测 距离测量 同精度复测 相对点位 名称 测量方法 误差 误差 较差限差 精度 CP[Ⅱ 自由测站 ±1平面网 边角交会 8 .±1.Omm ±3.Omm ±lmm 测站和测点均强制对中,测点标志要求具有互换性和重 复安装性,x、Y、z三维互换性和重复安装性误差要求小于 0.3ram。 1高速铁路精测系统介绍 控制网的使用较传统方法有很大不同。首先是采用自由 高速铁路工程测量平面坐标系采用工程独立坐标系统。 测站后方边角交会测量的方式确定测站点的三维坐标,然后 边长投影在对应的线路轨道设计高程面上,投影长度的变形 用三维极坐标测量的方式进行无砟轨道板和长钢轨的粗调、 值不大于10 mm/km。高速铁路工程测量的平面、高程控制网, 精调和精测以及轨道的维护管理等。CPⅢ测量标志的加工和 按施测阶段、施测目的及功能分为勘测控制网、施工控制网、 安装精度要求见表2。 运营维护控制网。为了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面 表2 cPm测量标志加工和安装精度要求 测量成果的一致性,应做到三网合~。 高速铁路工程测量平面控制网应按分级布网的原则分四 级布设。第一级为框架平面控制网(CPO),第二级为基础控制 网(CP I),第三级为线路平面控制网(CP1I),第四级为轨道 控制网(CPⅢ)。 注:(1)cPm测量标志应满足”铁建设[zoos]80号”文的相关要求。 (2)cPm测量标志重复性安装误差和互换性安装误差,指的是 X、Y、H三方向的误差应均小于±0_3 mill。 为便于施工和数据处理,在无砟轨道施工和CPⅢ控制网 网按区段进行独立测量,并通过上一级控制网进行独立约束 平差。每一CPlll控制网的区段长度不应短于4 km。 2 CPIII精测网特点及布设要求 2.1精测网特点 测量前,将线路划分成若干长度不等的线段。之后CP lll控制 2.2目标组件 轨道控制网(CPⅢ)点的实际空间物理位置的反射目标, 由永久性的预埋件、平面测量杆、高程测量杆和精密棱镜组 成。CPIII的三维坐标点,是一个虚拟的控制点,其对应的位置 是CPIII目标组件中棱镜的几何中心。测量棱镜应有相应的资 质认证,强制对中支架应采用抗腐蚀、耐磨的材料制成,且需 CPIII精测网及轨检小车在高速铁路轨道精调和养护中的应用 易于保护(见图1)。 3轨检小车测量及数据处理 3.1轨检小车的概念 …誊 7 翁麟 轨检小车是一种通过CPIII控制网、智能型全站仪、倾角 及轨距传感器和专用测量软件,自动检测线路中线坐标、轨顶 高程和轨距、水平、高低、扭曲和轨向等轨道静态参数,并自动 爵 进行记录整理的智能化轻型轨道检测设备(见图6)。 图1 目标组件 2.3 CPⅢ控制点埋设 CPIII控制点应沿线路布置在路基两侧的接触网杆或基 础、桥梁防撞墙及隧道侧壁上。当CPIII控制点布置在桥梁防 撞墙上时,点位应设置在桥墩固定支座端上方的防撞墙上。 CPⅢ控制点沿线路布置时纵向间距宜为60 m左右,且不 应大于70 m,横向间距不超过结构宽度。各CPIII点应大致等 高,其高度应在设计轨道顶面以上30 cm的地方。 (1)一般路基地段宜布置在接触网杆上(见图2~图4)。 图2桥梁上一般布置在桥梁固定支座端防护墙上(1) 图3桥梁上一般布置在桥梁固定支座端防护墙上(2) 图4 沪宁城际铁路CPIII标志 (2)隧道内一般布置在电缆槽顶面以上50 cm左右的边 墙内衬上(见图5)。 图5 隧道内CP1H控制点布置图 图6在沪宁城际铁路进行轨检小车检测 轨检小车的功能和精度: 轨距测量,误差≤±0.5 mm。 超高测量,误差≤±0.5 mm。 轨检小车和全站仪之间建立无线数据通讯。 使用全站仪并配合CPIII、轨检小车,可测量并计算出轨 道中心的三维位置x、Y、z,x、Y、z的误差均应≤±1.0 lnln。 测量结果和设计位置比较后给出调整量,据此进行轨道 板和轨道的粗调和精调。 3.2轨距测量原理 轨距测量原理如图7所示。 图7 轨距测量原理图 3.3超高测置原理 超高测量原理如图8所示。 图8 超高测量原理图 CPIll精测网及轨检小车在高速铁路轨道精调和养护中的应用 3.4平面位置和高程测量原理 需分别输入; (2)设置项目属性,如平面位置和高程测量基准等; (3)缓和曲线类型选择回旋曲线(名义上为三次抛物线); (4)进行正确的项目属性设置; 使用全站仪实测得轨检小车上棱镜的三维坐标,然后结 合标定的轨检小车几何参数、小车的定向参数、水平传感器所 测横向倾角及实测轨距,即可换算出对应里程处的实测平面 位置和轨面高程,继而与该里程处的设计平面位置和轨面高 程进行比较,得到其偏差,用于指导轨道调整(见图9)。 (5)东北坐标不要误输入: (6)全站仪检定。 3.8数据采集注意事项 ~一  , ;。. ~  一(1)对控制点进行检查,确保控制点(平面坐标和高程)正 确无误,检查控制点是否被破坏; (2)螺杆调节器的功能与润滑,扳手操作正常; (3)全站仪和精调机工作正常,全站仪工作之前要适应环 图9 平面位置和高程的测量原理图 、,\ \  一一 境温度; 3.5轨向与高低的测量原理 轨向与高低的测量原理如图l0所示。 (4)每天开始测量之前检查全站仪测量精度,测量过程中 如对测量结果有疑问,也须及时检查,必要时进行校准; (5)测量时棱镜要对准全站仪; (6)采集数据时小车要停稳,全站仪应采用精确模式; (7)恶劣天气条件下禁止作业,最好是在阴天或者夜间进 行,避免在阳光强烈的条件下作业,以免影响测量精度。 3.9数据分析 一般根据现场调查结合动检、轨检、添乘仪的数据和人体 感觉,决定需要作业的范围和数据采集的范围,组织专业队伍 进行数据采集。采集数据在进行模拟调整前,必须复核数据的 真实、可靠性。调整原则:”先整体、后局部,先轨向、后轨距,先 图10 轨向与高低测量原理图 高低、后水平”,优先保证参考轨的平顺性,另外一股钢轨通过 轨距和水平控制。一般轨距控制在±1 mm以内;水平控制在 3.6长波与短波不平顺计算原理 (1)30 m弦每隔5 m检核(见图l1)。 1 mill以内;轨向和高低控制在2 rtlm以内(具体偏差要求按 各线具体规定,如沪杭高铁要求轨距控制在+0.2 mm一0.5 mm 以内;水平控制在1 mm以内;轨向和高低控制在1 ITlm以 内),轨枕变化率控制在0.3%。以内。当试算时遇到调整量突然 变化较大的地段,需注明要求现场核对或重新测量后再做调 整。 轨道模拟调整的原则(见图13 图15): Ah=l(力25设计 办33设计)(1725实测h33实测)l王2,” 托 (2)300 IT/弦每隔150 m检核(见图12)。 笔 i 4Tg  48 1 :: 图12 300 m弦每隔150 m检核图 Ah=I乃25没计一h。65设计)~(t725实测一一h265实测)J二三10Y/'/ ̄1l 3.7数据采集前期"1-作 (1)输入并核对设计数据(平曲线、竖曲线、超高、控制点, 如存在断链,需分别输入,左右线(如沪宁前期、沪杭前期)也 图13平面调整 90 CP…精测网及轨检小车在高速铁路轨道精调和养护中的应用 《蝌黼粗 憾黼 所有参与调整作业的人员能迅速辨别不同规格的调整件(如 r 一w甘 “ r|u } — 一’}0 一l -l“』 ∞#_ 穗 l靠 J 睫 …, t ●’{ 馥 穗张 ; 时 ● 沪宁城际使用的是WJ一7型扣件,而沪杭高铁使用的是WJ一8 型扣件)。 珊 (3)根据当天作业计划,带齐相应的材料、工机具等,组织 作业人员到现场进行精调。作业前负责人需再次强调作业程 h  、序,各自分工及职责;要安排专人标注调整量。 ^ u (4)技术员根据提供的调整报表,准确找出需要更换扣件 的轨枕位置,并用石笔标出起点和终点(左右股分别标注),并 在轨枕头或内侧轨枕板位置标识平面的调整量和方向,在钢 轨顶面标识高程的调整量(见图16)。 j 图14高程调整 (1)生成的报表中,导向轨为I1_1”表示右转曲线,平面位 置以左轨(高轨)为基准,高程以右轨(低轨)为基准;导向轨 为”1”表示左转曲线,平面位置以右轨(高轨)为基准,高程以 左轨(低轨)为基准; (2)先整体后局部:可首先基于整体曲线图,大致标出期 望的线路走向或起伏状态,先整体上分析区问调整量,再局部 精调; (3)先轨向后轨距:轨向的优化通过调整高轨(基准轨)的 平面位置来实现,低轨的平面位置利用轨距及轨距变化率来 控制; 图16 钢轨顶面高程调整量 标注原则:用横线加箭头标注调整地段起始点,在轨枕一 (4)先高低后水平:高低的优化通过调整低轨(基准轨)的 高程来实现,高轨的高程利用超高和超高变化率来控制; (5)在DTS轨道精调软件中,平顺性指标可通过对主要 侧用数字标注调整量(和报表显示数据一致,平面要注意调整 的方向)。为方便现场作业,可加箭头标注改动方向。高程只需 标注数字,正负即可分辨出降低或抬高(见图17)。 参数(平面位置、轨距、高程、水平)指标曲线图的”削峰填谷” 原则来实现;目的:直线顺直,曲线圆顺。 (6)符号法则:以面向大里程方向定义左右;平面位置:实 际位置位于设计位置右侧时,调整量为负,反之为正;轨面高 程:实际位置位于设计位置上方时,调整量为负,反之为正;水 平:外轨(名义外轨)过超高时,调整量为负,欠超高时调整量 为正;轨距:以大为正,实测轨距大于设计轨距时,调整量为 负,反之为正。 端 瑙 鞣 瓣《 勰 #麟 黼《 鞭 瓣端 毽藿 黼 《 % 鞘 鞭 蕊瓣g《鞲 蠹薤 囊 鞣 《 露群瓣 # 蕊 错 黼i 瓣藿 鞲 《鞲l 蓦蠹 蘩蕊鞭 删 瓣 § i鬻 秘 罐 图l7 用横线加箭头标注调整地段起始点 (5)调整量标注完毕后进行第一次现场复核,确认调整量 睡 是否与实际情况相符。一切检查无误后,现场负责人组织作 嚣 #蔫辨 瞄警蕊鬻戮 l鳓罐骥溺 巍黪糍嚣魏氍 虢糍糍缓篷鬟鎏誊 嚣l鞋 ll 蘩髓 群醚潮 重 l州 …■ m — # _硼■E ■ % 需 H■—…爨 棼 嬲 ∞ #僦≈  #一 目日目■‘ 潞 l一 丝一髓§一 gg需 ∞ 嚣 业人员拆换扣件。高程调整件更换需使用起道机将钢轨稍微 抬起,平面个别轨距挡块需要使用小撬棍辅助更换。更换完 ■ ■ ■ 嚣蓦黼 端 《g辅 鞲垂§ 《 雅 蛭霉 g《 《 氍鞭 鼻g# g 萎麓麓《 篱 毕紧固扣件前,再核对一遍是否有错,然后按规定扭力矩上紧 图15 沪杭高铁某段模拟调整前后的平面位置对比图 扣件。同一股钢轨上扣件时,直线地段一般先紧固调整量为 正的一侧,再紧固调整量为负的一侧;曲线地段先紧固曲线内 侧扣件(低的一侧),再紧固另外一侧(高的一侧)。 (6)调整平面作业时必须把未动道前轨距与记录在钢轨 面上的调整量相加得出调整后轨距理论值,用此轨距控制方 4现场精调 (1)根据试算结果利用DTS软件统计扣件、垫板调整的种 类和数量,组织落实相应材料。 (2)材料进场后,技术人员先核对规格和数量,并熟悉不 向股调整。调整后轨距与理论值误差标准≯0.2 mm,相邻轨 3 mm;方向股调整完毕后,按上述方法调 同规格调整件的辨别方法,然后组织作业人员进行交底,确保 枕间轨向递变率≯O-CPIII精测网及轨检小车在高速铁路轨道精调和养护中的应用 91 整轨距,轨距标准控制在1 434.5 mm~l 435.2 mm之间,轨距 (3)模拟调整时,要严格把握调整原则。要先宏观地观察 递变率≯O.3‰(沪杭标准)。 一下整个采集区段,确定调整目标,该调整的一定要调,不该 (7)所有扣件更换完毕后,现场负责人再次检查确认更换 调整的坚决不调,可调可不调的要针对具体情况决定是否需 效果并做第二次现场复核,然后做好详细记录,以便汇报工作 要调整,主要应考虑前后的平顺性。一般第一遍精调尽量将 量和日后备查。 线型向设计位置调整,第二遍精调重点实现轨面的平顺性。 (8)清理回收更换下来的扣件和垫板,清理现场,做到工 (4)轨道精调坚持”少动、慎动、多人集中动”和”结合高低 完料尽。 整水平,结合方向调轨距”的作业原则。 (5)调整后用弦绳复合平面是否顺直和圆顺,严禁正矢存 5相关注意事项 在倒递增递减关系,差之差不得大于2 mm,连续差和曲线最 严格按照下述作业流程图进行整个精调作业(见图18)。 大最小值不得大于3 mm。如遇短波不平顺,可利用道尺和弦 绳现场解决,遇长波不平顺可用小车重新测量处理。 (6)更换扣件过程中,如果有列车通过,防护员提前通知 现场负责人;负责人检查好现场,安排作业人员、机具下道后 现场数据采集 并确认不影响行车安全后,通知防护员放行。如果单股钢轨 连续超过5根轨枕正在更换扣件而列车要通过,可以迅速先 模拟试算调整 隔2个上紧1个扣件让列车通过。 施工准各(人员、工、机具、村料) (7)各环节必须有专人负责复核,避免出错,避免返工和 不必要的损失。作业完毕后必须进行复核,一方面可以检查 现场位置确定及第一次数据复核(作业前) 调整效果是否合理,是否达到预期目的,另一方面也可为内业 数据处理积累经验,提供参考。 更换扣件、垫板等作业 第二次数据复核(作业后)、确认 6结束语 图18 精调作业流程图 按照前述方法和现场不断摸索总结,我们在沪杭高铁的 (1)所有作业按照营业线施工规定管理,加强安全教育和 联调联试中做到了”六个消灭”,最高试验速度达到了416.6 安全防护知识培训,做好驻站和现场防护,备齐防护用品,重 km/h,为今后进一步做好高铁的精调和养护作业积累了经验。 点做好人身安全防护和设备安全防护。作业过程中,不得将 随着我局管内沪宁城际、沪杭高铁的相继开通运营和我 手、脚放到钢轨与垫板之间,避免挤伤或压伤。用起道机抬升 国高速铁路的快速发展,无碴轨道精密测量技术将得到更加 钢轨时,注意防止机把伤人;使用撬棍撬动钢轨或轨距挡块 广泛的应用,在高铁的日常养护过程中要保持轨道的高平顺、 时,要防止撬棍脱落伤人。作业过程中互相提醒,做到不伤自 高稳定性也离不开轨道精密测量。充分发挥CPIII精测网和 己,不伤他人,也不被他人伤害。 轨检小车的作用,将为高铁的前期联调联试和后期维护管理 (2)数据采集一定要严谨、仔细,确保测量数据和现场实 提供坚实的保障。 际吻合,才能为数据处理提供准确参考,否则很难将轨道调整 责任编辑:宋飞 到理想状态。 来稿时间:2010—10—26 (上接第77页)弓动态包络线内; 对于特殊区段接触网设备验收,除应严格掌握《铁路电 (4)施工中采用的定位器长度不符合设计要求。 力牵引供电施工质量验收标准》外,还要特别针对该处的特 3.2-2复验 殊设计,并对关键部位如导高、拉出值、绝缘间隙、受电弓动 7.30针对6.10初验发现的问题进行了复查。经测量,各 态包络线等进行认真的测量,以保证各项数据满足要求,才 项数据均达到了设计要求。验收测量数据见表1。 能确保质量优良的设备投人运行。 从表中可以看出,初验时问题较多,特别是导高、导线抬 由于验收时能够严格标准,把握重点,因此该桥设备投 升量、接触线距横梁(绝缘板)距离不达标,受电弓侵入动态 运一年多来从未发生问题。在以后的运行中,工区还应该加 包络线等。经施工单位反复调试、整改后,至复验时缺陷已基 强设备的巡视、检查和监测,掌握运行状态,确保各项数据在 本处理完毕,满足了验收规范和设计要求。 规定的范围内,以满足安全运行需要。 责任编辑:王华 4结束语 来稿日期:2010—10—27 

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