CRTSⅢ型軌道板精調方法和精度探討

李新增

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

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CRTSⅢ型軌道板精調方法和精度探討

李新增

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

介紹CRTS Ⅲ型軌道板目前通行的精調方法，對該方法的缺點進行分析，并提出改進的精調方法。

CRTS Ⅲ型板 精調 測量

1 CRTSⅢ型板結構介紹

CRTS Ⅲ型板式無砟軌道結構，是我國真正意義上具有自主知識產權的新型高速鐵路無砟軌道結構。CRTSⅢ型板式無砟軌道由鋼軌、彈性扣件、軌道板、自密實混凝土層、隔離層和底座等部分組成。其底座為單元式鋼筋混凝土結構，橋上底座的長度與軌道板同長，路基底座長度為2～3塊軌道板，底座板間伸縮縫為20 mm。

CRTS Ⅲ型軌道板與CRTSII型軌道板相似，均為有擋肩結構，但其在生產過程中不對承軌槽進行打磨，而是通過調整軌道板模具承軌臺的方式實現其矢距和高低的調整，從而適應平面曲線和豎曲線的線路條件。其板型分為4.925 m(8個軌枕)和5.600 m(9個軌枕)兩種板型，4.925 m板型如圖1所示。

圖1 CRTSⅢ型軌道板

2 CRTSⅢ型軌道板精調的精度要求

CRTSⅢ型板的精調，簡單說就是將軌道板鋪設至設計理論位置。在施工現場，根據精調標架上棱鏡實測坐標與設計理論坐標進行比較，計算調整量，根據調整量將軌道板調整到位。

根據《CRTSⅢ型板式無砟軌道工程施工質量驗收指導意見》(工管線路函[2012]159號)要求，CRTSⅢ型軌道板的鋪設精度如表1。

表1 CRTSⅢ型軌道板精調精度要求

3 目前CRTSⅢ軌道板精調方法

3.1 準備設計數據

目前CRTSⅢ型板精調的理論數據同CRTSⅡ型板的精調理論數據一樣，均使用布板軟件通過線形設計參數計算而得。理論數據由兩部分組成，即該軌道板每個承軌臺的空間理論位置文件和精調標架配置文件，精調系統通過上述兩個文件就可將每塊軌道板精調到理論空間位置。

3.2 精調基準點

在CRTSⅢ型板精調系統設計初期，對全站儀設站基準存在兩種不同的思路，第一種是采用傳統的軌道基準網(CPⅣ)點進行設站精調；第二種是使用CPⅢ直接設站進行精調。

因CRTSⅢ型軌道結構中底座為單元結構，并且與梁面連為一體，無論將CPⅣ點設置在梁面還是設置在底座上，CPⅣ點的位置都會受到梁體變形影響而產生位移。通過外業試驗，也證明這種現象的客觀存在，基準點的位移對軌道板精調精度影響較大。

基于采用CPⅣ點精調存在上述缺點，償試直接使用CPⅢ直接進行設站精調，對此進行了精度估算及現場實驗。

用全站儀進行三維坐標測量，其坐標計算公式為

(1)

式中，s為全站儀至精調棱鏡的斜距，v為天頂距，β為方位角。

將(1)式全微分，并轉化為誤差表達形式[1]，可得

(2)

(3)

(4)

假定平面點位精度為mP，豎向調整量精度為mH，根據(2)、(3)、(4)式，可得

(5)

精調時，距離一般控制在5～30 m，儀器高于軌面的高度控制在1.2 m，豎直角可控制在3.5°～10°，即天頂距可控制在80°～86.5°。在這種情況下，全站儀的水平角、豎直角測量精度相當[3]，假定測角精度為

將(2)、(3)、(4)式代入(5)式并簡化，可得

(6)

假定設站方向與線路的夾角為α，則由(4)式可得

(7)

精調時，設站方向大致與線路平行，與線路的夾角可控制在10°以內。精調時只用全站儀的一個盤位，用到的只是測量儀器的分辨率。在30 m范圍內，測距分辨率不會大于±0.2 mm，測角分辨率不會大于±2″，由(7)式可得

因此，mL和mH均優于±0.2 mm。

通過以上分析，說明用CPⅢ網直接控制軌道精調其精度可滿足規范要求，現場實驗也證明該方案可行。

采用CPⅢ點作為精調基準不僅能夠滿足精調要求，而且減少了一道CPⅣ點測量的工序，是CRTSⅢ板精調較其他板型進步的一種體現。

3.3 精調方法及設備

CRTSⅢ型軌道板的精調設備主要包含硬件及軟件兩大部分。硬件部分主要為精調標架(6個)，用途為模擬軌道的幾何結構；軟件的主要用途為計算調整量。精調標架樣式如圖2。

圖2 CRTSⅢ型板精調標架

4 目前CRTSⅢ型軌道板精調的缺點及改進方式

4.1 主要缺點

目前，CRTSⅢ型板精調在理論數據準備及精調要求上存在以下兩個缺點。

第二：同CRTSⅠ及CRTSⅡ型軌道板相比，CRTSⅢ型軌道板在線路方向上的精度要求很高(曲線地段2 mm，直線地段5 mm；CRTSⅡ型板的縱向要求10 mm)，粗鋪精度達不到要求，必須對軌道板進行線路方向上的調整。

以上兩項不僅增加了軌道板精調的工作量，而且因梁縫位置誤差的隨機性，使軌道板在縱向上的調整失去了意義。

4.2 CRTSⅢ型板精調的改進方法

采用“隨機定位、偏移算法”的精調模型，即使用軌道板精調系統，通過線形設計參數，現場反算任意里程處標架棱鏡的理論坐標，其與實測值的差即為調整量。

此方法省略了梁縫位置的測量，可直接在梁體上根據梁端位置施工底座，并通過軌道板的粗鋪控制軌道板間的縫隙，避免了軌道板在線路方向上的精調，提高了精調效率。

其調整量的概略算法如下：

①實測點位的計算

根據國家對實施最嚴格水資源管理制度考核的相關要求，結合漢江流域特點，初步擬定漢江流域實施最嚴格水資源管理制度技術評估指標體系及權重，包括兩個方面15項指標。其中：最小流量（水位）、年下泄水量、高錳酸鹽指數和氨氮指標等斷面指標是根據流域管理要求增加的，取水許可制度有效實施率、計劃用水管理率、水資源管理責任和考核制度落實率、水資源監控管理體系覆蓋率等指標在國家考核要求的基礎上定量化?？紤]到流域和區域管理要求，長江水利委員會負責對流域內省級行政區的監督管理和技術評估工作，省級行政區負責對流域內所屬市、縣行政區域的監督管理和評估考核工作。

棱鏡實際位置與理論軌頂支點間存在水平和高程上的偏移值，故在實測棱鏡坐標后通過線路設計參數計算出該里程處理論設計軌頂支點的坐標。

②實測坐標與設計支點坐標的比較

如圖3中所示，為了計算實測點與設計支點間的偏差，首先根據實測點和支點的坐標計算兩點的距離S，再根據其與里程方向切線的夾角α，則可分別按式(1)計算得橫向和縱向(里程方向)的偏差。

圖3 調整量示意圖

dq=S×sina

(1)

對于高程差值dh的計算，則直接由式(2)計算

(2)

由式(1)、式(2)，即可計算出軌道板的調整量。

在某高鐵的試驗段對此精調方式進行了驗證，對澆筑自密實混凝土的124塊軌道板進行了平順性檢測評估，其中99.05%的板平面偏差小于2 mm，98.48%的板高程絕對偏差小于2 mm，搭接偏差小于0.9 mm的達到了89.14%，說明該精調方式能夠滿足精調要求，且可以大大提高精調效率。

5 結束語

通過多條客運專線CRTSⅢ型板的精調實踐，總結經驗如下：

(1)精調爪安裝之后，其調高螺桿應鉛直并且固定，調橫螺桿與調高螺桿垂直并且固定，保證了軌道板精調的精度和效率。

(2)直線與曲線段均要安裝防側滑裝置，為了保證側滑裝置的有效性，應盡量加大側滑裝置與軌道板的接觸面積。

(3)線下精調實驗時，一定要檢驗下壓裝置的有效性，通過實驗不斷對下壓裝置進行改進，并有效控制直線與曲線段下壓力的大小。

(4)合理安排精調工序，軌道板精調的工序應為：初調、固定壓緊裝置、精調、再固定壓緊裝置、檢測后澆筑自密實混凝土、拆模具后復測。

(5)拆模后要及時對軌道板的鋪設精度進行復測，分析軌道板鋪設精度，對不合理的器具及工裝進行調整。

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The Discussion on Accurately Adjustment Method and Precision of CRTS Ⅲ Ballastless Tracks

LI Xinzeng

2016-07-06

李新增(1980—)，男，2005年畢業于河北理工大學測繪工程專業，工程碩士，高級工程師。

1672-7479(2016)05-0001-03

U213.2+42；U215.7；TB22

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