軌檢小車測量原理

1、軌檢小車測量原理技術(shù)規(guī)格 軌道的任務(wù)是確保列車按規(guī)定的速度安全平穩(wěn)不間斷運行，因此軌道幾何狀態(tài)亦應(yīng)保持與列車運行相匹配的規(guī)定狀態(tài)。隨著客運專線等高速線路的建設(shè)，列車速度將大幅提高，對軌道幾何形位標準要求也是越來越高，故而采取動態(tài)檢測的周期也越來越短，但靜態(tài)檢測還不能完全由動態(tài)檢測來替代，因為靜態(tài)檢測可隨時，測量軌道的幾何形位，指導(dǎo)施工和維修作業(yè)。列車運行速度越高，軌道幾何形位允許偏差越小，傳統(tǒng)的軌道檢測工具，例如道尺等已不能滿足量測精度要求，使用軌檢小車測量軌道幾何形位勢在必行，這也是鐵路檢測工具現(xiàn)代化的重要標志之一。使用設(shè)備儀器軌道檢測小車是一種檢測靜態(tài)軌道不平順的便捷工具。它采用電測傳感器

2、、專用便攜式計算機等先進檢測和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，可檢測高低、水平、扭曲、軌向等軌道不平順參數(shù)。國外鐵路在動靜態(tài)不平順差異較小的高平順線路、無碴軌道線路，以及在新線施工中，整道、檢查鋪設(shè)精度、驗收作業(yè)質(zhì)量時，廣泛應(yīng)用軌道檢測小車。GRP1000測量系統(tǒng)主要由手推式軌檢小車和分析軟件包兩大部分組成。即可單獨測量軌道水平，軌距等相對結(jié)合參數(shù)，也可配合LEICA TPS全站儀來實現(xiàn)平面位置和高程的絕對定位測量，上述絕對定位測量通過全站儀的自動目標照準功能以及與GRP1000之間持續(xù)無線電通訊來完成。測量外業(yè)完成后，系統(tǒng)能產(chǎn)生軌道幾何測量的綜合報表。用戶可根據(jù)需要定義報表的輸出界面，選擇性的輸出軌道位置、軌

3、距、水平、軌向（短波和長波）、高低（短波和長波）等幾何參數(shù)。GRP1000在德國高鐵竣工測量、西班牙高鐵無碴軌道施工、京津城際軌道第三方檢測及武廣客運專線施工中得到了很好的應(yīng)用。 Leica TCRP 1201全站儀 Amberg GRP 1000SGRP1000軌道測量系統(tǒng)的測量原理GRP1000軌檢小車精度如下：項 目精 度里程光電記數(shù)器測量方式測量誤差< 0.5%里程分辨率±5mm 軌距（mm） 1435 軌距傳感器量程 -25mm+65mm 軌距傳感器精度 ±0.3mm 水平傳感器量程 -10°+10°換算成高差±225mm 水平

4、傳感器精度 ±0.5mm水平位置和高程測量精度 ±1mm1. 檢測內(nèi)容及方法1) 中線坐標及軌面高程軌道中線坐標和軌面高程的檢測，是對線路軌道工程質(zhì)量狀況的最基本的評價。通過檢測軌道實測坐標和高程值與線路設(shè)計值進行比較得出的差值，可以全面直觀的反映軌道工程質(zhì)量。在進行軌道中線坐標和軌面高程檢測時，使用高精度全站儀實測出軌檢小車上棱鏡中心的三維坐標，然后結(jié)合事先嚴格標定的軌檢小車的幾何參數(shù)、小車的定向參數(shù)、水平傳感器所測橫向傾角及實測軌距，即可換算出對應(yīng)里程處的中線位置和低軌的軌面高程。進而與該里程處的設(shè)計中線坐標和設(shè)計軌面高程進行比較，得到實測的線路絕對位置與理論設(shè)計之間的

5、差值，根據(jù)技術(shù)指標對軌道的絕對位置精度進行評價。坐標換算中所用到的軌檢小車獨立坐標系示意圖如下。軌檢小車獨立坐標系示意圖2) 軌距檢測軌距指兩股鋼軌頭部內(nèi)側(cè)軌頂面下16mm處兩作用邊之間的最小距離。軌距不合格將使車輛運行時產(chǎn)生劇烈的振動。我國標準軌距的標稱值為1435mm。在軌距檢測時，通過軌檢小車上的軌距傳感器進行軌距測量。軌檢小車的橫梁長度須事先嚴格標定，則軌距可由橫梁的固定長度加上軌距傳感器測量的可變長度而得到，進而進行實測軌距與設(shè)計軌距的比較。軌距示意圖如下。軌距示意圖3) 水平（超高）檢測列車通過曲線時，將產(chǎn)生向外的離心作用，該作用使曲線外軌受到很大的擠壓力，不僅加速外軌磨耗，嚴重時

6、還會擠翻外軌導(dǎo)致列車傾覆。為平衡離心作用，在曲線軌道上設(shè)置外軌超高。檢測時，由軌檢小車上搭載的水平傳感器測出小車的橫向傾角，再結(jié)合兩股鋼軌頂面中心間的距離，即可求出線路超高，進而進行實測超高與設(shè)計超高的比較。在每次作業(yè)前，水平傳感器必須校準。超高示意圖如下。1.5m超高示意圖4) 軌向/高低檢測（中國標準）軌向指軌道的方向，在直線上是否平直，在曲線上是否圓順。如果軌向不良，勢必引起列車運行中的搖晃和蛇行運動，影響到行車的速度和旅客舒適性，甚至危及行車安全。高低是指鋼軌頂面縱向的高低差。高低的存在將使列車通過這些鋼軌時，鋼軌受力不再均勻，從而加劇鋼軌與道床的變形，影響行車速度與旅客舒適性。實測中

7、線平面坐標得到以后，在給定弦長的情況下，可計算出任一實測點的正矢值；該實測點向設(shè)計平曲線投影，則可計算出投影點的設(shè)計正矢值，實測正矢和設(shè)計正矢的偏差即為軌向/高低值。軌向/高低（10米弦長為例）檢測示意圖如下。軌向/高低檢測示意圖5) 短波和長波不平順（德國標準）a) 短波不平順假定鋼軌支承點的間距，或者說軌枕間距為0.625m，采用30m弦線，按間距5m設(shè)置一對檢測點，則支承點間距的8倍正好是兩檢測點的間距5m。檢測示意圖如下。短波不平順檢測示意圖上圖中的點是鋼軌支承點的編號，以到表示。與間的軌向檢測按下式計算：由于與的正矢為零，故可檢測（對應(yīng)點）到（對應(yīng)點）的軌向。新的弦線則從已檢測的最后

8、一個點開始。b) 長波不平順假定鋼軌支承點的間距，或者說軌枕間距為0.625m，采用300m弦線，按間距150m設(shè)置一對檢測點，則支承點間距的240倍正好是兩檢測點的間距150m。檢測示意圖如圖7-2。圖7-2 長波不平順檢測示意圖上圖中的點是鋼軌支承點的編號，以到表示。與間的軌向檢測按下式計算：由于與的正矢為零，故可檢測（對應(yīng)點）到（對應(yīng)點）的軌向。新的弦線則從已檢測的最后一個點開始。2、CP3控制點簡介平面控制網(wǎng)按分級布網(wǎng)的原則分四級布設(shè)，第一級為框架網(wǎng)點（CP0），第二級為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP），第三級為線路控制網(wǎng)（CP），第四級為基樁控制網(wǎng)（CP）。各級平面控制網(wǎng)的作用為：1 CP0、

9、CP主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；全線設(shè)兩個CP0點，12km設(shè)一對CP點2 CP主要為勘測和施工提供控制基準；每200300m設(shè)一個點。3 CP主要為鋪設(shè)無碴軌道和運營維護提供控制基準。橋上每60m左右在下、上行兩側(cè)的防撞墻上各設(shè)一個點，路基也在下、上行兩側(cè)的電氣化桿基座上每100多米各設(shè)一個點。線路中線CP說明圖1.0.6無碴軌道二、三、四級平面控制網(wǎng)示意圖CPCPCP60-200 mCPCPCPCP4 km1000m200-300 m第二、三、四級控制網(wǎng)之間的相互關(guān)系如說明圖所示檢測作業(yè)流程 線路中心處自由設(shè)站，后視 8 個 CPIII 控制點，由機載軟件解算出測站三維坐標后，

10、開始配合軌檢小車進行軌道檢測。軌檢小車由人推著在軌道上緩慢移動，由遠及近地靠向全站儀。檢測點一般位于軌枕之上。作業(yè)流程如下：1) 前往現(xiàn)場檢測之前在計算機中對設(shè)計數(shù)據(jù)（平曲線，豎曲線，超高）復(fù)核無誤后輸入到測量控制軟件中 2) 把CPIII成果輸入到全站儀中。到達現(xiàn)場后對控制點進行檢查，確保控制點數(shù)據(jù)(平面坐標及高程)正確無誤，檢查控制點是否受到破壞。3) 為了確保全站儀與軌檢小車之間的通視，以及測量的精度，測量區(qū)域應(yīng)盡量避免其它施工作業(yè)。4) 使用8個控制點（CPIII）進行自由設(shè)站;全站儀自由設(shè)站時，平差后東坐標、北坐標和高程的中誤差應(yīng)在1mm以內(nèi)，方向的中誤差應(yīng)在2秒以內(nèi)，否則應(yīng)重新設(shè)站

11、。5) 進行正確的測量設(shè)置，比如高程以內(nèi)軌為基準、超高以1.5米為基長等6) 軌檢小車每次測量作業(yè)之前都要對超高傳感器進行校準7) 全站儀搬站后前后兩個區(qū)間的測量需交疊5-10米。8) 測量完成后，輸出軌道幾何參數(shù)，制作報表并進行評價。可根據(jù)需要定義報表的輸出內(nèi)容，選擇性的輸出軌道平面位置、軌面高程、軌距、水平/超高、軌向（長波和短波）、高低（長波和短波）等參數(shù)的偏差。精調(diào)測量質(zhì)量控制措施 在三個區(qū)間的平行檢測中發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域存在水平、軌向超限的問題，經(jīng)進一步分析，查明水平超限主要是由于超高傳感器未及時進行校準，軌向超限主要是由全站儀搬站后交疊補償處理不當以及軌排架自身的變形引起的。 經(jīng)平行檢測

12、發(fā)現(xiàn)，施工單位基本掌握了精調(diào)設(shè)備的操作方法，但在質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)分析方面還有所欠缺，特別是在施工初期精調(diào)不夠熟練的情況下。鑒于此種情況，監(jiān)理聯(lián)合體項目部在已經(jīng)發(fā)布的無砟軌道質(zhì)量監(jiān)控要點基礎(chǔ)上，總結(jié)以下精調(diào)測量質(zhì)量控制措施： 1) 嚴格檢查設(shè)計數(shù)據(jù)（平曲線，豎曲線，超高，控制點） ，檢核無誤輸入到計算機中； 2) 到達現(xiàn)場后檢查控制點是否發(fā)生變形或遭到破壞； 3) 每天開始測量之前檢查全站儀測量精度：正倒鏡檢查全站儀水平角和豎角偏差，如果超過 3 秒，在氣象條件較好的情況下進行組合校準及水平軸傾斜誤差（）校準；檢查全站儀 ATR照準是否準確（照準偏差少于 3 秒） ； 4) 全站儀采用后方交會的方

13、法進行設(shè)站，設(shè)站距離應(yīng)控制在 70 米以內(nèi)；測量條件較差時，根據(jù)具體環(huán)境縮短目標距離（建議 5060m，實時測量結(jié)果應(yīng)穩(wěn)定在0.7mm 以內(nèi)） ；惡劣條件下禁止作業(yè)； 5) 為了確保全站儀得設(shè)站精度， 建議使用8 個控制點， 如果現(xiàn)場條件不滿足，至少應(yīng)使用6 個控制點。設(shè)站中誤差為東坐標、北坐標和高程：1mm；方向：2”；與軌檢小車同向的控制點自由設(shè)站計算時棄用要謹慎；6) 全站儀設(shè)站的位置應(yīng)靠近線路中心，不可在兩側(cè)控制點的外側(cè)； 7) 設(shè)站后要使用控制點檢核全站儀設(shè)站，搬站前也要再次檢核，以證實此次設(shè)站測量結(jié)果的可靠性；如測量條件不佳，測量期間可增加檢核次數(shù)； 8) 每天測量之前都要在穩(wěn)固的軌道上對超高傳感器進行校準，校準后可在同一點進行正反兩次測量，測量值偏差應(yīng)在 0.3mm以內(nèi)；如發(fā)生顛簸、碰撞或氣溫變化迅速，可再次校準； 9) 采集數(shù)據(jù)時小車要停穩(wěn)，棱鏡要正對全站儀；全站儀采用精確模式； 10) 測量時應(yīng)盡量保證工作的連續(xù)性，軌檢小車應(yīng)由遠及近靠近全站儀的方向進行測量。因為隨著時間的增加，全站儀的設(shè)站的精度在降低，而測距的精度隨著距離的縮短在增加。如果選擇由近及遠遠離全站儀的方向進行測量的話，測距和設(shè)站的精度都在降低，不利于測量結(jié)