一種新型底座、腕臂安裝智能化水平測量裝置研發設想

蘇境迎 武玉傳

（ 1、廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門581203 2、中鐵電氣化局集團有限公司，河南 鄭州450041）

1 概述

隨著中國高鐵工程建設的飛速發展， 越來越多的高科技智能化材料、設備、工機具陸續投入一線現場使用，它不但提高了工作效率，節約了施工成本，而且還提高了“ 中國高鐵”這張代表當今中國高科技名片的技術含量，而底座、腕臂安裝在是施工過程中，其安裝是否水平，它的重要性，還沒引起高度重視，現實中對其感官質量檢測和驗收，也僅僅是靠肉眼或者水平尺檢測，其精準度、可視度、實效性均無法滿足中國高鐵越來越高的技術標準要求。

2 現狀情況分析

2.1 現場情況

在工程建設中，一些設備安裝，均需要一些特殊底座，進行固定連接，而底座安裝是否橫平豎直，緊固到位，就直接影響著設備投入運營后運行是否安全可靠，而縱觀國內一線施工現場，校正底座是否安裝緊固到位，現如今，已經有了數字力矩扳手，可以良好地解決這個問題，而對于橫平豎直，這一感官質量要求，基本上有兩種辦法，第一：就是肉眼校正；第二：就是水平尺校正；第一種辦法最不可取，因為人為干擾因素太大；第二種辦法聽起來不錯，因為畢竟是利用了測量儀工具，可是在實際操作中，尤其是高空作業，水平尺又是個嬌嫩工具，不耐摔，加上一般購買的水平尺質量和精度都不太高，使用時間長了，水平尺本體形狀極易變形，因此，僅憑水平尺校正底座的橫平豎直的要求，精度上還是存在著問題。

2.2 關聯分析

圖1

本文僅以供電系統接觸網專業為例，分析一下底座、腕臂如果在安裝過程中，水平達不到橫平豎直，帶來的一系列嚴重后果：2.2.1 腕臂底座：如果腕臂底座安裝不水平，就會造成腕臂傾斜，進而影響到承力索、接觸線向對于軌平面垂直度，拉出值、接觸線平直度也會發生變化，進而影響弓網關系，存在刮弓、轉弓、打火等現象發生， 嚴重影響機車受電弓壽命和運營安全。 2.2.2下錨底座：如果下錨底座安裝不水平，就會影響到下錨裝置的不水平，進而造成補償繩在滑輪中卡滯或脫槽，由于溫度變化，如果補償繩在下錨滑輪中不能運轉自由，就會誘發線材（ 承力索、接觸線、供電線、架空地線、回流線等）斷線事故發生，從而引起供電系統不能可靠給電客車提供電源，造成電客車停運的安全質量事故發生。 2.2.3 設備底座：我們僅以某條地鐵線路開通運營后場段區域接觸網隔離開關為例，予以說明，如圖1。 在某地鐵線路送電開通運營后，不到三個月時間，現場某場段接觸網專業隔離開關底座就發現不水平，傾斜嚴重，進而引發隔離開關銅排不水平，刀閘分合不到位，現場發生拉弧現象。 嚴重影響運營正常進行。 我們根據現場情況予以分析原因所在： 電纜受力不好， 造成開關端子排進出線受力不平恒。 底座緊固不到到位，安裝不水平；沒考慮電纜延展系數收縮，給端子排造成一個外力。 連接件也要緊固不到位；電纜槽有點短，電纜卡子少了。2.2.4 腕臂水平。腕臂安裝若是不水平，就嚴重影響成弓網關系，尤其是在錨段關節或道岔區域， 還會由于腕臂不水平造成與腕臂旋轉底座卡滯，如果腕臂運轉不自由，就會造成斷線或者絕緣距離不符合要求的現象發生， 進而誘發短路或斷電安全質量事故發生。 綜上所述， 因此研發一種新型底座安裝智能化水平校正裝置就顯得尤為必要了。 2.2.5 現場測量：在底座安裝時水平度的測量，一線施工過程中，還沒引起高度重視，基本上就是靠水平尺進行粗略測量，測量也僅僅是質量感官性測量，沒有測量數據的支撐，因此在竣工資料底座安裝記錄表上，也無法體現相關驗收數據，而對于腕臂或定位管的水平度測量，國內還沒有專門測量工具，也就是說這方面是個空白了，現場通常測量方法也是拿著水平尺去測量，可是由于腕臂管是圓的，二水平尺底部是平面，在其接觸面上，圓凸面與水平尺水平面接觸肯定存在著不秘貼，而利用水平尺測量的基本就是與測量本體接觸秘貼，而這測量基本點精度達不到要求， 那用水平尺測量出來的數據的準確性就可信了。 因此通過這樣分析可知， 用水平尺去測量腕臂或者定位管的方法是不可取的， 也算是一種質量感官測量的范疇，其精度根本達不到高鐵質量驗收標準要求。 綜上所述，可見在國內一線對底座安裝水平度測量，采用肉眼或水平尺的方法，存在著很大的缺陷，而對腕臂、定位管安裝水平度的測量，基本沒有一個有效、實用、精度高的專門測量工具，因此研發一種新型底座安裝智能化水平校正裝置就顯得尤為必要了。

3 研發設想

3.1 整體構思

“ 一種新型底座、腕臂安裝智能化水平測量裝置，其結構采用動、靜端體兩部分，利用磁鐵原理與底座或腕臂可靠接觸，采用激光外線測量方式對底座腕臂安裝后的水平度進行檢測。 ”

3.2 具體構思：3.2.1 該裝置初步設想為兩部分， 一個靜端頭，另外一個是動端頭，底部開槽，采用磁鐵原理與底座緊密接觸，采用激光紅外線精準水平測量，有效測量行程為5 米（ 該處考慮腕臂的水平度因素）。 3.2.2 該裝置水平測量采用激光紅外線原理，激光波長：635nm；激光等級：classⅡ；精度：±1mm/5m精度為±1mm/5m，可以滿足相關設計技術標準和質量驗收標準要求。3.2.3 該裝置電源采用直流電源，紐扣式電池，要求有使用時間不少于連續作業8 個小時。 3.2.4 該裝置一鍵式啟動，自動校正動、靜端安裝位置是否平行，并自動沿著底座（ 腕臂）本體一面進行水平測量。 3.2.5 該裝置一端需提供測量數據顯示屏，以便及時記錄相關測量數據， 并具備記憶功能和數據并網上傳。 3.2.6 該裝置具備自動判斷水平測量合格功能，并會發出報警信號或語音提醒。 3.2.7 該裝置體積不宜過大，動、靜端每處：長* 寬* 高（ 200*100*50mm）,單端體重約500g。 3.2.8 該裝置動、靜端底部增設可拆卸與腕臂（ 60 鋼管）卡緊相關裝置之要求，連接方式采有側面外包螺栓單面鏈接。（ 也可獨立開發專門測量腕臂水平度的裝置）。3.2.9 為便于后續相關數據電腦提取，該裝置需具備錄音功能， 并自動錄入和測量數據一一對應，比如安裝人員在安裝隔離開關底座后，需要測量前，需提前錄入如下相關信息（ xxx 站支柱號（ 隔離開關編號——底座安裝）。3.2.10 該裝置預留后期運營后在底座、腕臂上實時監測功能，并具備傳輸相關視頻影像和相關水平度監測數據的功能。

4 結論

總之，在中國高鐵工程建設中，在供電系統工程里，底座和腕臂安裝是否水平是至關重要的一個環節，它直接關聯著設備在開通運營后的是否可以正常運轉，尤其是腕臂底座安裝是否水平，直接影響到弓網關系，也可能影響到電客車正常運行，還有可能引起短路或者斷電的安全事故事件的發生，因此我們不能單單著眼于其它施工流程的科技投入和創新，也應該關注如何研發一種智能化裝置來實時監測腕臂、底座的水平度，為運營后設備的正常運行提供可靠的技術保障。