CRTSⅡ型板精調(diào)方法及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

王春寶

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)理論數(shù)據(jù)

CRTSⅡ型軌道板一般在工廠預(yù)制，標(biāo)準(zhǔn)板的尺寸為6450mm×2550mm×200mm，制造過(guò)程中采用先進(jìn)的數(shù)控磨床對(duì)預(yù)制軌道板承軌槽進(jìn)行精確打磨，以保證高速鐵路軌道的高平順性。標(biāo)準(zhǔn)軌道板上有30個(gè)承軌臺(tái)，編號(hào)方式如圖1所示，其中面向大里程左下角(即小里程端左邊第一個(gè))為1號(hào)承軌臺(tái)。

圖1 軌道板承軌臺(tái)編號(hào)方式

軌道板打磨完成之后，應(yīng)使用激光掃描儀測(cè)量軌道板每個(gè)大鉗口的精確距離并計(jì)算其與標(biāo)準(zhǔn)大鉗口距離的差值，形成記錄文件(．FFS)文件。．FFS是軌道板的理論位置計(jì)算及保證前后軌道板平順搭接的基礎(chǔ)文件。

CRTSⅡ型軌道從設(shè)計(jì)開(kāi)始就考慮為數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)庫(kù)的管理模式，設(shè)計(jì)和施工分別設(shè)計(jì)為一個(gè)模塊。從設(shè)計(jì)開(kāi)始的布板計(jì)算、左右線的換算、打磨量的計(jì)算，到施工階段的底座的放樣、軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的計(jì)算，再到軌道的板精調(diào)，各環(huán)節(jié)之間或者互為因果，或者互相制約，形成了一個(gè)完整的測(cè)量體系。

施工布板軟件通過(guò)線路設(shè)計(jì)文件和．FFS文件，可以計(jì)算出每塊軌道板每個(gè)承軌臺(tái)的空間理論位置文件(．FFC文件)和精調(diào)標(biāo)架配置文件(．FFD)文件。．FFC及FFD兩個(gè)文件即為CRTSⅡ型板精調(diào)的理論數(shù)據(jù)。

2 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)

為了使軌道板高精度的鋪設(shè)到理論位置，必須開(kāi)發(fā)特殊的測(cè)量硬件設(shè)備。CRTSⅡ型軌道板精調(diào)是使用3個(gè)1 500測(cè)量標(biāo)架上的6個(gè)棱鏡，模擬軌道頂部中心的位置，通過(guò)全站儀測(cè)量各棱鏡的實(shí)際空間坐標(biāo)，然后通過(guò)Ⅱ型板調(diào)板軟件自動(dòng)計(jì)算其與理論坐標(biāo)的差值并通過(guò)精調(diào)爪將各棱鏡精調(diào)到理論位置。通常CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)由以下部件組成，見(jiàn)表1。

3 軌道板精調(diào)過(guò)程

3.1 精調(diào)準(zhǔn)備

精調(diào)前應(yīng)做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，包括精調(diào)爪的安裝、標(biāo)架的擺放、后視棱鏡及全站儀的架設(shè)等。當(dāng)所有準(zhǔn)備工作完成后，可以開(kāi)始軌道板精調(diào)。

測(cè)量標(biāo)架必須仔細(xì)安置，確保接觸到支點(diǎn)。對(duì)標(biāo)架的觸端和支點(diǎn)的目視檢查是最為可靠的辦法。標(biāo)架擺放方式如圖2所示，其中軌道上“1”至“8”編號(hào)為精調(diào)標(biāo)架上棱鏡編號(hào)，精調(diào)爪安置于精調(diào)標(biāo)架對(duì)應(yīng)位置的軌道板下。

表1 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)系統(tǒng)部件及用途

圖2 標(biāo)架擺放示意

3.2 軌道板四點(diǎn)測(cè)量

首先使用全站儀對(duì)1號(hào)標(biāo)架的1、8號(hào)棱鏡，3號(hào)標(biāo)架的3、6號(hào)棱鏡進(jìn)行測(cè)量，然后依據(jù)精調(diào)軟件顯示的調(diào)整量對(duì)精調(diào)爪進(jìn)行調(diào)整，將軌道板調(diào)至規(guī)定限差內(nèi)。調(diào)整時(shí)需注意，應(yīng)先調(diào)整平面再調(diào)整高程。

3.3 軌道板中部測(cè)量

調(diào)整好四個(gè)角點(diǎn)后，在單個(gè)測(cè)量模式下測(cè)量2號(hào)和7號(hào)棱鏡。調(diào)整精調(diào)爪直到滿足限差要求。調(diào)整時(shí)，應(yīng)盡量保證兩個(gè)精調(diào)爪同步升降。

3.4 完整測(cè)量

完成步驟1、2后，應(yīng)進(jìn)行一次完整測(cè)量，以檢測(cè)每個(gè)棱鏡位差及與上一塊板的搭接精度是否在限差范圍內(nèi)。出現(xiàn)超限，應(yīng)重復(fù)步驟1、2，直到完測(cè)滿足限差要求。

完整測(cè)量合格后，安裝下壓裝置并壓緊。

再進(jìn)行一次完整測(cè)量，若偏差滿足限差要求可保存數(shù)據(jù)，本塊板精調(diào)結(jié)束;若出現(xiàn)超限，應(yīng)松開(kāi)下壓裝置調(diào)整超限點(diǎn)，直至下壓裝置壓緊后測(cè)量合格才可保存數(shù)據(jù)后搬站。

4 CRTSⅡ型板精調(diào)精度分析

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，軌道板精調(diào)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定。

如圖3所示，CRTSⅡ型板的布板軟件及精調(diào)系統(tǒng)軟件對(duì)每塊軌道板的30個(gè)軌座分別計(jì)算了兩套理論坐標(biāo)。

表2 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

圖3 CRTSⅡ型板坐標(biāo)系統(tǒng)示意

軌道板精調(diào)時(shí)，測(cè)量?jī)x器設(shè)站于線路統(tǒng)一坐標(biāo)系下，對(duì)任意一個(gè)標(biāo)架上的棱鏡實(shí)測(cè)的是線路統(tǒng)一坐標(biāo)，都可以通過(guò)(1)式轉(zhuǎn)換到板軸線坐標(biāo)系下。

具體調(diào)板過(guò)程如下:

實(shí)測(cè)一只測(cè)量標(biāo)架上兩個(gè)棱鏡，如1號(hào)和3號(hào)棱鏡，求得其基于板軸線坐標(biāo)系的坐標(biāo)，并與其理論坐標(biāo)進(jìn)行比較，求得差值(δX1、δY1、δZ1)和(δX3、δY3、δZ3)。

其中，δZ1和δZ3就是軌道板一端的豎向調(diào)整量，δY1和 δY3的平均值 δY1－3，就是該端的中線調(diào)整量。通過(guò)逐步精調(diào)，使軌座1和3、13和15、28和30的調(diào)整量都小于0.3 mm，即可認(rèn)為該軌道板調(diào)整到位。由于軌道板的縱向無(wú)法調(diào)整，所以δX幾乎不變，且其大小與軌道板粗鋪精度有關(guān)，可達(dá)厘米級(jí)。

用全站儀進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量，其坐標(biāo)計(jì)算公式為

式中:s為斜距;v為天頂距;β為方位角。將(2)式全微分，并轉(zhuǎn)化為誤差表達(dá)形式，可得

(3)、(4)、(5)式中，ms、mv和 mβ分別是距離、天頂距和水平角的測(cè)量誤差。除后兩者為微小量外，由于軌道板縱向無(wú)法調(diào)整，所以ms的大小始終接近δX，是最大的誤差因素，對(duì)軌道板橫向和豎向的影響可達(dá)到毫米級(jí)。

為了消除δX對(duì)軌道板精調(diào)的影響，沿線路中線建立了CPⅣ點(diǎn)，在軌道板精調(diào)時(shí)，測(cè)量?jī)x器和定向點(diǎn)架設(shè)在軌道基準(zhǔn)點(diǎn)上，且架設(shè)高度與軌面等高。這樣做的目的是:使天頂距接近90°，方位角接近0°，(4)式右邊第一項(xiàng)和第二項(xiàng)都接近于“0”，(5)式右邊第一項(xiàng)接近于“0”，從而使 my和 mz在數(shù)量級(jí)上小于0.1 mm。從而達(dá)到軌道板的精度要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)京滬高鐵、石武及津秦客專等各條高速鐵路CRTSⅡ型板的精調(diào)實(shí)踐，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下:

①對(duì)全站儀設(shè)站和后視棱鏡安裝使用的三角架的高度進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)高度變化及時(shí)在精調(diào)中修正，避免中桿磨損造成三角架高度的變化。

②軌道板精調(diào)到位以后，需立即安裝下壓裝置，并且在大超高的地段還應(yīng)加設(shè)橫向固定裝置，安裝下壓裝置后需立即進(jìn)行完測(cè)檢查，對(duì)超限的棱鏡點(diǎn)需重新進(jìn)行調(diào)整。

③每次放置標(biāo)架時(shí)，將標(biāo)架的探頭與承軌臺(tái)斜面充分接觸，在曲線上要采用彈拉機(jī)件與承軌臺(tái)拉緊，尤其是在大超高地段更應(yīng)注意，以免影響精調(diào)精度。

④安裝下壓裝置的螺絲桿，不能使用膨脹螺栓固定在底座板上，而只能使用植筋膠，以免精調(diào)的張力破壞底座板。

［1］中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司．高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010

［2］武漢測(cè)繪科技大學(xué)測(cè)量平差教研室．測(cè)量平差基礎(chǔ)［M］．北京:測(cè)繪出版社，1994