測量與檢測數據在大機上的應用

1、測量與檢測數據在大機上的應用有砟線路大機精搗一、學習的目的從工務軌道檢測和測量方面入手，重點分析軌檢車波形圖譜，結合搗固車起、撥道作業(yè)數據構成的原理，制定出較為科學合理的數據處理方法，利用數字化搗固技術，有效改善線路平縱斷面的線形線位，消除70米長波不平順。二、主要學習內容1、搗固車作業(yè)數據構成原理1.1、0832、0932、搗穩(wěn)聯撥道測量系統(tǒng)構成1 = 測量撥道正矢“H1”的撥道傳感器2 = 測量撥道正矢“H2”的撥道傳感器3 = 零點電位計5 = 人工輸入曲率修正值（V、F、W及相應的HV、HF、HW）的數字電位計6 = 人工輸入移動量（撥道誤差）的調整電位計7 = 遙控輸入移動量（TEL

2、E操作、激光或準直裝置的遙控操作）的調整電位計8 = 三點測量系統(tǒng)選擇器（A = 后張緊小車、B = 測量小車、C = 撥道小車、D = 前張緊小車）9 = TELE操作選擇器10 = 撥道指示器 11 = 所有輸入信號的全部數值12 = 自動撥道控制信號（由搗固鎬下插信號觸發(fā)）13 = 撥道系統(tǒng)的人工控制14 = 液壓撥道系統(tǒng)的伺服控制15 = 修正值指示器16 = 三點撥道的弦固定叉17 = GVA系統(tǒng)（軌道幾何形狀自動調整）18 = 遙控接收調整馬達S = 撥道弦i = 正矢比例H1:H21.2、08475道岔搗固車撥道測量系統(tǒng)構成1.3、撥道系統(tǒng)的幾何原理搗固車撥道系統(tǒng)測量采用弦測法，

3、通過B、D兩點固定弦線，帶動正矢測量傳感器撥叉測量C點位置偏差，經撥道控制板計算，采用電液伺服控制方式，由撥道油缸自動撥移到位。因前端D點小車弦線位置固定，不能檢測到設計軌道中線值，其撥道系統(tǒng)存在的誤差“FD”值，系統(tǒng)把相對減小的撥道誤差被傳送到撥道小車“C”上，撥道僅保證在測量弦線長度范圍直線方向或曲線園順，并不能解決長大直線或整條曲線精確定位。1 = 理想線路 2 = 撥道前的線路 3 = 無輸入誤差時撥道后的線路 4 = 撥道量5 = 撥道弦的實際位置 6 = 撥道弦的理論位置 7 = 有輸入誤差時撥道后的線路如果線路必須撥移到設計的位置上，則必須使用3點精確法，必須在前端2號位輸入軌道

4、與設計中線的偏移量。這個偏移相當于前弦的固定端在理論上正確的軌道位置上移動，與相應的正矢相互疊加，可使線路達到準確的幾何位置。緩和曲線線型方程：y=X3/6RLf(vi)=f(v1實測偏矢)+f(v2理論偏矢)+f(v3前端偏移量)+f(v4激光測量前端偏移量)+f(v5偏矢修正量)+ f(v6曲線超高影響偏矢修正量)前端輸入撥道輸入值正矢或修正值軌道撥道值手動電位器計算機ALC/GVA手動電位器遙控激光/無線電計算機ALC/GVA 進入撥道系統(tǒng)三點法測量系統(tǒng)的幾何原理B點的偏矢“H2”測量傳感器接地輸出電壓為零，弦線被固定在B點中心，軌道方向按三點進行測量，C點的撥道偏矢“H1”根據曲半徑、

5、緩和曲線長度和搗固車進入緩和曲線長度確定。三點測量系統(tǒng)誤差的減少量與消除誤差的減少量B點位于機器后方已經撥好的軌道上，弦的前端點D點存在撥道誤差“FD”，在C點進行撥道直到“H1”與所設定的理論正矢符合為止。設定理論正矢“H1”，移動C點到所需曲線半徑為R的位置，殘留誤差“FR”取決于測點距離的比例。繼續(xù)向前撥道作業(yè)，B點處存在殘留誤差并因此影響下一步的測量。1 = 理論線路2 = 撥道前的線路3 = 撥道后的線路誤差的消除在弦的前端點測得的誤差“FD”依照外側邊作修正，并自動以正確的比例通過撥道控制系統(tǒng)傳送給撥道正矢。軌道在C點進行撥道，撥道量為設定的理論正矢“H1”加上誤差調整值“FD/n

6、”。這樣，半徑和角度位置被完全修正。測量系統(tǒng)的殘留誤差“FR”= 0。1 = 理論線路2 = 撥道前的線路3 = 撥道后的線路4 = 撥道弦的實際位置5 = 撥道弦的理論位置1.4、直線激光準直撥道原理在前張緊小車“D”上安裝激光準直接收裝置，與激光發(fā)射裝置按基準軌對中校直成一直線，激光接收器自動跟蹤激光光束，伺服電機跟蹤過程中，左、右位移值轉換成前端偏移電壓值。D = 前張緊小車P = 準直小車S = 測量弦1 = 帶有TELE電位計的調整馬達2 = 激光接收器3 = 馬達控制裝置4 = 激光裝置側向調整5 = 激光發(fā)射器激光發(fā)射器與接收器示意圖直線激光準直工作原理示意圖2、起道測量系統(tǒng)構成

7、2.1、縱斷面的測量線路左、右鋼軌同時采用三點弦測法：搗固車前端測點“F”，檢測前端的橫向水平和確定前端實際縱向位置。搗固裝置區(qū)域的測點“M”，為抄平傳感器，測量左、右單根軌道高低。搗固裝置后面的測點“R”，位于已修正好的軌道上，作為已達到縱斷面標高的基準軌。超平弦位于每根軌的上方，在參考點“F”與“R”之間拉緊，兩根弦彼此相互獨立。抄平測量傳感器安裝于中間測量裝置的測量桿上，傳感器的控制臂與抄平弦相連，輸出量輸入到左右抄平控制板自動控制起道液壓伺服閥。2.2、橫向水平的測量測點“F”、“M”和“R”處的橫向水平值，采用電子擺來測量。前測點“F”處橫向水平的理論值與實測值之差，自動地傳遞到左、

8、右起道控制系統(tǒng)。起道和搗固作業(yè)過程中，中間測點“M”處（位于搗固裝置區(qū)域內）檢查作業(yè)區(qū)域的橫向水平。后測量點“R”以下作用：檢測起道和搗固過后的軌道橫向水平；參與左、右起道控制；用電子記錄儀記錄橫向水平。起道抄平系統(tǒng)實際上進行兩個方向上的起道作業(yè)：一是對橫向水平的控制，以實現超高；二是對縱向高低的控制，以實現軌道線路前后高差。2.3、起道值的輸入起道量由搗固車前端2號位手動輸入或ALC錄入自動實現，并以一定的比例傳送到抄平控制板與中間 “M”處的抄平傳感器相疊加。2號位操作人員只需輸入一股鋼軌的起道量，另一股鋼軌通過電子擺檢測橫向水平差，自動計算該股實際起道量。抄平系統(tǒng)可按下列方法使用： 近似

9、法不需對軌道進行縱斷面測量，只需選定一個固定的起道量進行搗固作業(yè)，該方法誤差較大，現有的縱向誤差得到修正減小，橫向水平誤差被消除。精確法軌道需由專業(yè)測量人員測量，搗固作業(yè)時測量人員將一股鋼軌的起道量標記在軌枕上，作業(yè)過程中起道量由人工同步給定。有準直測量裝置的精確法這種精確法不必事先對軌道進行測量，可使用下列系統(tǒng)：伺服控制縱向準直測量裝置：用一種專門的抄平裝置，此裝置固定在機器前方的軌道上，而在前抄平測量桿上裝有用于自動跟蹤的目標板。作業(yè)時，通過伺服控制將目標板調整至同一縱斷面的高度，調整量自動地疊加到起道量的設置中。激光系統(tǒng)激光光束照射到裝于前段平面二維的接收器上，產生一個縱向高程值，并以此

10、作為軌道所要求的起道量。數據錄入模式專業(yè)測量基準軌選擇：直線可選左或右股，曲線必須選低股軌?？v斷面修正值: 搗固車作業(yè)過程中，在豎曲線或變坡度點起始點處開始，前端2號位必須手動錄入修正值，保證過渡區(qū)域線型不變，否則縱斷面豎曲線樁點因搗固作業(yè)移位。也可選擇“自動模式”, 通過搗固車計算機“ALC”或“GVA”自動將修正值傳至前端起道給定，計算機顯示器顯示修正。變坡點修正豎曲線修正3、起、撥道作業(yè)要求3.1、搗鎬深度設定3.2、 異步夾持原理利用非同步均衡壓力原理進行壓力振動搗固。所有的鎬掌均以同樣的壓力下插到道砟中，與其在道砟中的運動無關。這說明所有鎬掌表面的壓力是均衡的，使其可在道床中獨立運動

11、，其表面壓力相當于道砟的阻力。搗固過程中， 阻力在每對鎬掌的前方。一旦阻力達到予設的壓力，相應一對鎬掌自動停止擠壓道砟。其余的鎬掌繼續(xù)擠壓直至達到預定的壓力。采用的異步夾持原理可保證每根軌枕下的道砟均勻壓實。圖1：Unomatic搗固機每根軌枕下的空隙大小不同，每個鎬掌在不同的空隙中的運動也不同。3.3、壓實過程搗固頭埋在道砟中，隨著面向軌枕的夾持運動，形成一個正弦形的擺動。鎬頭運動的頻率、振幅、夾持速度和夾持力的協調決定道砟的穩(wěn)定（壓實）質量。具體的研究證明頻率和振幅的迭加振動對道砟的穩(wěn)定性有很大的影響。下列的圖形表明（圖2）當頻率為35 Hz，振幅為5mm時將產生均勻有力的向上提升的作用。

12、圖2：軌道高度的穩(wěn)定性取決于搗固頻率源;頻率和振幅對道砟表面穩(wěn)定性的影響圖3 ：配合鎬掌的擠壓速度和振幅，通過沖擊力將道砟搗實道床的重新布砟和成型要求適當的壓力和時間。在搗固過程中的道床密實的程度，是由鎬掌夾持運動的的暫短時間內施加的，并且?guī)в卸虝r間的沖擊力。搗固深度，夾持時間和夾持壓力都是重要的作業(yè)參數。3.4、起道對搗固過程的影響實現均勻壓實的重要要求是起道。起道應在搗固作業(yè)前進行。起道在軌枕下造成孔穴，使道床形成新的基礎構成。如果沒有起道，或起道不足，道砟結構將不會令人滿意。同時，不能有效地重新分布道砟。由此將導致軌枕敷設十分不平整。起道過量不能產生均勻的壓實（即使反復搗固）及良好的道砟

13、結構。在此情況下，需要多次起道和搗固，并補充新道砟，幾層道砟可構成所需的道砟厚度。頻率最佳的搗固頻率是35Hz。鎬掌的振幅通過鎬掌的振動實現道砟最佳密實的振幅是3-5mm。夾持型式為了實現密實的軌枕支撐效果， 每次搗固所有的鎬掌都必須達到所要求的擠壓力（異步）。只有采用異步夾持，使所有的鎬掌均以相同的壓力完成作業(yè)，才能均勻密實道床。搗固壓力當使用異步壓力振動搗固方法時,只有當達到預定的搗固力(擠壓力)時, 作業(yè)循環(huán)才結束。最佳的搗固壓力值為115-125bar。夾持時間為了使所需的搗固壓力有效，需要有最佳的擠壓時間。根據道砟的具體條件，最佳時間為0.6s。搗固深度搗固深度對枕下道砟的密實程度有

14、很大的影響。如果鎬掌下插深度太淺，將使道砟頂壓軌枕側翼，達不到密實的目的。而且將會損壞軌枕和鎬掌。如果下插太深又回導致不均勻和不密實。最佳的下插深度取決于道砟的粒徑，一般鎬掌頂面與軌枕底之間有15-20mm的自由空間。4、有砟線路線形線位大機搗固作業(yè)方法原有精搗作業(yè)存在以下不足：軌道平、縱斷面數據密度不夠，不能滿足按搗固車作業(yè)步進量測量給值。08475道岔搗固車為1根枕，0832、0932搗固車為2根枕，搗穩(wěn)聯為3根枕，每2.5m或5m提供的平、縱斷面數據為內插數據，內插點存在誤差；數據錄入人員進行搗固車ALC數據錄入時數據不完整。通常搗固車2號位操作人員只錄入平面曲線數據，沒有錄入縱斷面數據

15、，造成縱斷面沒有線型依據，縱斷面變坡點移位、豎曲線線型不良；搗固車2號位精搗作業(yè)時同步人工輸入起道量、前端偏移量精度不夠。搗固車精搗起、撥道構造數據由前司機室2號位同步給定，由于提供數據密度不夠需進行內插計算，2號位操作時需2位操作人員，在搗固車作業(yè)行進時計算、調整起、撥道構造數據，造成人為操作誤差；搗固車在長大直線激光準直作業(yè)時，在激光發(fā)射、接收對位、轉點過程中，因基準點變動頻繁引起的位置誤差；客專線搗固車精搗2號位輸入起道量、前端偏移量工作繁重，嚴重影響施工效率。武廣高鐵以及東環(huán)線有砟軌道大機精搗采用平、縱斷面數據輸入到ALC方法進行數據化施工，但由于操作人員錄入數據工作量極大，如：東環(huán)線

16、第7遍搗固安博格每3m提供一數據，15km范圍需輸入5000組數據，現場錄入需要7個小時以上，處理數據效率低，錄入過程中可能出現人為錄入錯誤。5個已解決關鍵點：測量精度高，測量誤差小于搗固車作業(yè)系統(tǒng)誤差，密度滿足大機步進量；搗固車起、撥道系統(tǒng)標定零點及放大準確；搗固車操作人員必須把平、縱斷面線路資料錄入到ALC；實現安博格測量后內業(yè)處理數據與錄入搗固車ALC起道量、前端偏移量數據的快速導入；搗固車作業(yè)使用數據交換自動化，作業(yè)過程中人工不具體執(zhí)行，只監(jiān)控儀器、儀表。精搗方案制定：根據軌檢車波形圖、人工添乘和現場靜態(tài)測量及檢查資料，制定詳實的作業(yè)方案，明確作業(yè)項目、作業(yè)量、作業(yè)方法和人員分工，并繪

17、制相關方案設計圖形（設計線、實測線和優(yōu)化線形）。具體流程按照：軌檢車波形分析（確定偏差項目、處所）測量儀器現場靜態(tài)檢查（復核、查找偏差地點）專業(yè)技術人員綜合分析，線路優(yōu)化設計（查找原因，確定整修作業(yè)方案）作業(yè)方案審批作業(yè)方案實施作業(yè)質量回檢。4.1人員組織工務部門：動態(tài)分析小組、線路科技術資料復核小組、測量小組、線路優(yōu)化方案設計小組、線路數據放樣小組、大機配合施工小組；客?；兀簻y量數據與大機計算機數據方案設計小組、設備精確標定小組、質量動態(tài)實時檢查小組、大機施工車隊。4.2 設備及工機具工務部門：全站儀、水平儀、L形道尺等客專基地：0932或搗穩(wěn)聯機組4.3作業(yè)前期準備4.3.1工務部門4.

18、3.1.1 線路技術資料核對工務技術部門提供大機搗固地段平面曲線、超高，縱斷面坡度、變坡點、豎曲線設計資料。4.3.1.2 現場線路數據標注精確里程標注：要求每5m用油漆標注一點，誤差每100m范圍小于20cm（最好是每100m/單元,分20小段編號管理）。平面、縱斷面線路要素點標注，現場要求精確標注好：曲線ZH、HY、YH、HZ點及超高值，縱斷面坡度值、變坡點、豎曲線ZY、QZ、YZ點及矢距值。4.3.1.3 現場線路平、縱斷面測量（測量后禁止改變線路幾何尺寸動道作業(yè)）平面：直線地段使用全站儀每100m測量當前實際線路位置與設計中線偏差值；曲線（含曲線前后100m直線）每5m測量平面當前位置

19、與設計中線偏差值。縱斷面：使用水平儀每5m測量當前位置與設計中線偏差值。 4.3.1.4 測量數據內業(yè)分析與線路優(yōu)化方案設計（結合部）工務部門與客專基地方案設計人員對測量數據進行圖形繪制；動態(tài)分析小組復核線路檢測與實際測量是否吻合；制定平、縱斷面優(yōu)化方案；繪制3個圖形：測量線形、優(yōu)化線形、設計線形；客?；胤桨冈O計人員編制搗固車計算機數據文件。4.3.1.5 現場優(yōu)化數據放樣起、終點要求在100m范圍每5m 標注一組平縱斷面偏差數據（小里程往大里程方向向右撥為正，向左撥為負；起道向上為正，落道為負）；激光點每100m標注距設計中線偏差，畫好方向；數據變化量大、線路要素控制點、緩和曲線按每5m一

20、點標注平、縱斷面與設計中線偏差值；其他地段按每100m一點標注平、縱斷面與設計中線偏差值，為搗固車提供位置核對數據。4.3.1.6 工務部門線路檢查儀器精度校核4.3.2 客?；?.3.2.1 搗固車設備作業(yè)精度檢查撥道系統(tǒng)精度檢查，系統(tǒng)誤差小于1mm，前端偏移量總零數值小于3mm,弦測法幾何約束條件誤差小于1mm；左、右起道系統(tǒng)精度檢查，系統(tǒng)誤差小于1mm，前端起道量總零數值小于5mm,弦測法幾何約束條件誤差小于1mm；前、中、后電子擺測量精度誤差小于0.5mm；起道零點在不同坡度系統(tǒng)約束數據相同；車體支撐良好，整車剛性連接，無抖動。4.3.2.2 ?？空揪€試作業(yè)4.3.3 工務、客專基地

21、作業(yè)前期線路聯合調查4.5精搗作業(yè)4.5.1 搗固車作業(yè)數據使用直線地段：第一臺搗固車錄入平、縱斷面線形數據，導入縱斷面與設計線位置偏差數據，平面數據均設為零，ALC顯示5個圖形窗口，搗固車2號位采用激光準直撥道，起道采用ALC自動提供數據，不實時操控起道數據，僅復核里程因測距引起的位置誤差，及時停車修正；曲線地段：第一臺搗固車錄入平、縱斷面線形數據，導入平、縱斷面與設計線位置偏差數據，ALC顯示5個圖形窗口，搗固車2號位不實時操控數據，僅復核里程因測距引起的位置誤差，及時停車修正；第二臺搗固車錄入與第一臺搗固車相同的平、縱斷面線形數據，ALC顯示3個圖形窗口，搗固車2號位前端偏移量歸零，起道

22、量順坡后保持固定值，起道量作業(yè)過程調整值由工務看道人員目測線路提供。4.5.2大機維修作業(yè)方式采用跟進式搗固作業(yè)方式，如為09-32搗固機組， 采用2搗2夯拍1穩(wěn)定（單臺搗固車1搗1夯拍）作業(yè)模式；如為搗穩(wěn)聯機組，采用2搗2夯拍2穩(wěn)定作業(yè)模式。4.5.3作業(yè)過程關鍵點控制4.5.3.1 起、終點順坡率控制在0.2（客專線）；4.5.3.2 第一臺搗固車作業(yè)起始段，分2個過程，一是起道預置量給定，按照0.2順坡率使搗固車由零順為5mm實際起道量，確保整車在均勻起道狀態(tài)；二是縱斷面線形線位絕對控制，所有縱斷面線形、線位均由測量后線路優(yōu)化方案提供起道量數據，起道數據只能因坡度改變而變化。4.5.3.

23、3 直線段豎曲線、圓曲線內豎曲線形成的復合空間曲線起道值必須由線路專業(yè)技術人員通過計算機軟件計算得出。4.5.3.4 作業(yè)過程對平、縱斷面線形線位采用單元化管理，平、縱斷面線形線位發(fā)生變化時，由工務、客專基地提前共同確認。4.5.3.5 搗固車數據控制系統(tǒng)故障禁止精搗作業(yè)。4.5.3.6 工務部門需上搗固車確認當天數據是否全部錄入到ALC，線路驗收人員及時檢查作業(yè)后線形線位情況，及時將未達到作業(yè)要求的現場數據提供給第二臺搗固車進行微調。5、廣鐵大機數字化搗固案例分析以海南東環(huán)線前期精搗為例，下列圖形是按照分層精搗后安博格測量數據繪制而成，如實地反映大機精搗實際質量。附圖1：附圖2：附圖3：附圖

24、4：附圖5： 5.1 現場試驗2010年8月30日-10月3日，集團工務處與廣州客專維修基地線路搗固二車間聯合現場試驗，在三個搗穩(wěn)聯車隊先后采用安博格數據導入ALC進行精搗作業(yè)新方法，新工法有以下優(yōu)點：測量數據導入內業(yè)處理不占施工時間，可節(jié)省現場錄入時間；整個作業(yè)過程全部采用ALC數據自動交換方法，原有精搗方法因數據自動交換的實現轉變?yōu)槠論v作業(yè)方法，直線地段不需使用激光準直方法；ALC在作業(yè)過程中實現平、縱斷面、起道量、前端偏移量同時應用；簡化2號位勞動強度，現場大機施工2號位操作人工給定數據全部為“0”，只需輸入起點里程，只參與作業(yè)過程監(jiān)控；優(yōu)質高效，可效率最大化；減少大機操作激光架設人員及

25、輔助2號位適時錄入人員?，F場試驗作業(yè)質量統(tǒng)計：實驗組選擇東環(huán)鐵路中鐵三局與中鐵十七局標段交接處k153+000-k182+000上下行線進行試驗，新方法的應用軌檢車（250km/h檢測標準）扣分情況見下表。10月3日東環(huán)線K153-K182有碴軌道軌檢車扣分情況統(tǒng)計表（上行線）項目四級三級二級一級個數扣分總計個數/公里百分比總計扣分/公里百分比高低0 0 0 1 1 0.03 0.59%10.03 0.56%軌向0 0 0 2 2 0.07 1.18%20.07 1.12%軌距0 0 0 7 7 0.23 4.12%70.23 3.93%水平0 0 0 0 0 0.00 0.00%00.00

26、0.00%三角坑0 0 0 1 1 0.03 0.59%10.03 0.56%垂向加速度0 0 0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%橫向加速度0 0 1 126 127 4.23 74.71%1314.37 73.60%高低70米0 0 0 13 13 0.43 7.65%130.43 7.30%軌向70米0 0 0 3 3 0.10 1.76%30.10 1.69%曲率變化率0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%軌距變化率1 15 16 0.53 9.41%200.67 11.24%橫加變化率0 0.00 0.00%00.00 0.00%總和0 0 2 16

27、8 170 5.67 100.00%1785.93 100.00%累計檢測：30km優(yōu)良公里：30km優(yōu)良率：100.00%失格公里：0km每公里平均扣分：5.93 分合格公里：0km合格率：0.00%失格率0.00%10月3日東環(huán)線K153-K182有碴軌道軌檢車扣分情況統(tǒng)計表（下行線）項目四級三級二級一級個數扣分總計個數/公里百分比總計扣分/公里百分比高低0 0 0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%軌向0 0 0 1 1 0.03 1.49%10.03 1.33%軌距0 0 0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%水平0 0 0 0 0 0.00 0.00%

28、00.00 0.00%三角坑0 0 0 2 2 0.07 2.99%20.07 2.67%垂向加速度0 0 0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%橫向加速度0 0 1 55 56 1.87 83.58%602.00 80.00%高低70米0 0 0 4 4 0.13 5.97%40.13 5.33%軌向70米0 0 0 1 1 0.03 1.49%10.03 1.33%曲率變化率0 0 0 0.00 0.00%00.00 0.00%軌距變化率1 2 3 0.10 4.48%70.23 9.33%橫加變化率0 0.00 0.00%00.00 0.00%總和0 0 2 65 67 2.23 100.00%752.50 100.00%累計檢測：30km優(yōu)良公里：30k