三種調(diào)軌設(shè)備的性能比較

李巧娥，程 飛

（1.呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 孝義032300；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新123000）

為了保證軌道鋪設(shè)的準(zhǔn)確性與平順性，調(diào)軌是鐵路建設(shè)中必不可少的環(huán)節(jié)。在保證施工質(zhì)量的前提下，熟練掌握各種儀器的性能，通曉儀器優(yōu)缺點(diǎn)，可以有效控制工程造價(jià)，使工程更加經(jīng)濟(jì)、合理。

1 鐵路調(diào)軌作業(yè)過程及原理

在鐵路調(diào)軌過程中，盡管儀器的使用方法不同，但是作業(yè)過程大致相同。首先，全站儀必須正確的安置在軌道檢測小車有固定棱鏡的一側(cè)，通過后方交會(huì)求出全站儀位置，通常來說，全站儀架設(shè)在鐵軌正上方，且保證全站儀高度最低；小車應(yīng)該是按小里程到大里程方向運(yùn)動(dòng)（也可是從大里程到小里程方向運(yùn)動(dòng)）。通常來說，小車的棱鏡安置方向應(yīng)該與固定端相對(duì)應(yīng)（也可安置在活動(dòng)端），安置在固定端一側(cè)作為參考軌（內(nèi)軌），依據(jù)相應(yīng)的軌道標(biāo)準(zhǔn)（DB AG），無論是鐵軌的直線段外側(cè)或曲線段外側(cè)，都應(yīng)該是按照里程前進(jìn)方向進(jìn)行測量調(diào)整。下圖1分別給出了正確和錯(cuò)誤的觀測方法。

圖1 正誤觀測方法對(duì)比

棱鏡安裝在小車固定端，利用全站儀讀取坐標(biāo)數(shù)據(jù)。鐵軌詳細(xì)信息也可通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化計(jì)算得到，例如，棱鏡位置坐標(biāo)值、鐵軌面高度、軌距傳感器、傾斜傳感器、小車幾何關(guān)系與該位置上述數(shù)據(jù)的差值。通過藍(lán)牙設(shè)備將測量的數(shù)據(jù)記錄到手簿或者存儲(chǔ)便攜計(jì)算機(jī)。

2 高鐵軌道平順性鋪設(shè)精度指標(biāo)

根據(jù)京石高鐵的要求，無砟軌道鋪設(shè)精度指標(biāo)為表1所示。

表1 無砟軌道平順精度指標(biāo)

當(dāng)軌道弦長10m時(shí)，軌道的正矢幅不超過2mm，即高、低軌向幅值不超過2mm。

要滿足10m弦正矢值不超過2mm，理論上軌道任意相鄰5m測點(diǎn)沿軌道上的相對(duì)點(diǎn)位誤差絕對(duì)值不超過2mm，這樣才能滿足工程的需求。

3 試驗(yàn)方法

在同一時(shí)間段對(duì)同一段鐵軌進(jìn)行調(diào)試，采用全站儀架設(shè)鐵軌正上方，且保證全站儀高度最低，小車運(yùn)動(dòng)方向與全線精調(diào)工作一致，小車的棱鏡安置方向與固定端對(duì)應(yīng)。為了提高全站儀的平差精度采用前后共8個(gè)棱鏡進(jìn)行測量。

具體實(shí)施方案如下:

1）儀器選取。本次試驗(yàn)需要儀器有Gedo－ce調(diào)軌設(shè)備、安伯格調(diào)軌設(shè)備、南方測繪調(diào)軌設(shè)備各一套。試驗(yàn)前，對(duì)儀器進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)，采用超高校準(zhǔn)和軌距校準(zhǔn)兩種方式校準(zhǔn)傳感器。

2）數(shù)據(jù)采集。首先在試驗(yàn)前期使用電子道尺進(jìn)行測量獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。其次按照上述作業(yè)過程，分別使用三種儀器在同一時(shí)間段對(duì)同一段鐵軌進(jìn)行調(diào)試，主要獲取軌道的平面數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、超高數(shù)據(jù)，并且記錄各自作業(yè)時(shí)間。

3）數(shù)據(jù)分析。以電子道尺測量的數(shù)據(jù)做為參考值，將三種不同儀器測量得到的數(shù)據(jù)分別與參考值對(duì)比分析，其結(jié)果見表2、表3、表4、表5。

表2 各種儀器測量高程偏離 mm

表3 各種儀器測量超高測量值 mm

通過表2、表3分析可得，在高程調(diào)軌方面，萊卡公司的安伯格儀器最為精確，高程偏離和超高測量的中誤差均為最小，超高精度達(dá)到0.15，其次為天寶公司Gedo－ce，儀器超高精度為0.24，南方測繪儀器稍微次之，高程偏離和超高測量的中誤差均大于0.6。因此在高程調(diào)軌方面，首選萊卡公司安伯格儀器進(jìn)行輔軌測量。

表4 各種儀器測量平面偏離表 mm

表5 各種儀器測量軌距偏離 mm

通過表4、表5分析可得，在平面調(diào)軌方面，天寶公司Gedo－ce儀器最為精確，平面偏離值和軌距偏離值的中誤差均為最小，軌距偏離的精度達(dá)到0.09，其次萊卡公司安伯格儀器，軌距偏離的精度為0.15，南方測繪儀器次之，平面偏離和軌距偏離的精度均大于0.3。因此，在平面調(diào)軌方面，首選天寶的Gedo－ce儀器進(jìn)行輔軌測量。

4）軟件測試。按照上述的方案，將測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理軟件中進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過檢驗(yàn)，這些偏離數(shù)據(jù)的長短波、高低長短波處都符合鐵路平順度的要求。

除此之外，還要綜合考慮作業(yè)時(shí)間、工作程序、儀器價(jià)格等因素。在測量調(diào)軌過程中，gedo－ce儀器的組裝過程最為簡單，小車前進(jìn)速度也為最快，是安伯格檢軌儀器2～3倍，也就是說安伯格檢軌儀器測完一個(gè)檢測速度軌枕的時(shí)間，gedo－ce小車已經(jīng)測完了2～3個(gè)軌枕。在調(diào)軌過程中，萊卡公司的安伯格設(shè)備性能最穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

1）調(diào)軌過程中，主要處理平面檢軌問題，建議使用天寶公司的gedo－ce設(shè)備，相反如果主要處理高程檢軌問題，建議使用萊卡公司安伯格設(shè)備。

2）gedo－ce具有調(diào)軌小車組裝的方便、調(diào)軌的速度快等優(yōu)點(diǎn)。在施工期比較緊的一些路段可以使用天寶公司gedo－ce儀器進(jìn)行調(diào)軌。

3）在一些工期長，狀況復(fù)雜的工程中可以考慮使用穩(wěn)定性好的萊卡公司檢軌儀器，這樣在作業(yè)過程中不會(huì)出現(xiàn)由于儀器的不穩(wěn)定而導(dǎo)致的作業(yè)失敗等現(xiàn)象。

4）在精度和穩(wěn)定性方面南方公司檢軌小車稍次一點(diǎn)，但是相對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格很低，對(duì)于一些測量精度要求不是很高的工程可以采用南方公司檢軌設(shè)備。

［1］徐躍良.數(shù)值分析［M］.1版.成都:西南交通大學(xué)出版社，2004.

［2］林志熙，黃富貴，周景亮.基于三次樣條函數(shù)的采樣點(diǎn)分布方法研究［J］.福建工程學(xué)報(bào)，2005（6）:212－216.

［3］吳國雄，王福建.公路平面線形曲線型設(shè)計(jì)方法［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］陶本藻.測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京:測繪出版社，1992.

［5］蘆睿泉，練松良.軌道復(fù)合不平順對(duì)提速列車運(yùn)行影響的研究［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，2（5）:17－21.

［6］程飛，張立娜，張曉亮.全站儀和GPS一體化測量方法探討與精度分析［J］.測繪工程，2014，23（4）:69－71.

［7］馬春艷，馬玉寬，張紅星.無棱鏡全站儀測距穩(wěn)定性及精度分析［J］.測繪工程，2014，23（9）:9－11.