技术方案篇 | 高精度轨道测量仪基于轨道不平顺的运用

轨道不平顺是指轨道几何形状、尺寸和空间位置的偏差。广义而言，凡是直线轨道不平、不直，对中心线位置和轨道高度、宽度正常尺寸的偏离，曲线轨道不圆顺，偏离曲线中心线位置和正常的曲率、超高、轨距值，偏离顺坡变化尺寸等轨道几何偏差，通称轨道不平顺。

轨道几何尺寸五要素：轨距、方向（轨向）、高低、水平（超高）、轨底坡。

一、常见的轨道不平顺的检查方法

目前铁路系统线路检查方法有：

⑴、采用弦线正矢测量

该方法的特点：

①、人工效率低，需要多组人员配合才能量取出轨道几何尺寸状态；

②、数据准确度低，人工读数误差明显数据获取后存档人为因为干扰过多。同时由于弦线本身的影响无法量取超过50米长的波形变化。

线路传统方式测量几何尺寸测量方案统计表

⑵、相对小车测量

该方法的特点：

①、短波40m范围内相对精度较高，能较好的检测出线路短范围的变化规律。

②、由于自身陀螺仪没有绝对修正，只是通过里程轮记录里程对比设计线性尺寸所在曲线位置来进行预估。一旦没有线路线性及线路条件与设计不符合相对小车则无法真实反映线路平顺变化。

⑶、绝对小车测量：通过提前布设控制网，利用控制网本身的连续性和整体性从而来得到轨道的几何尺寸。

具体方法如下：提前布设CPIII控制网，全站仪学习8个CPIII点进行交会。在通过全站仪测量小车上棱镜来反应轨道的坐标和高程。对比设计原有坐标和高程得到线路偏差值。

①、CPIII 布设方案

按40~80米间距在线路两侧布设一对CPIII。

CPIII按自由设站边角交会方法进行施测，其主要技术指标如下：

本次测量采用徕卡TS60全站仪进行测量，解算采用铁四院SYADJ平差软件。

（1）线路水准基点及线上加密水准点测量

线路水准基点及线上加密水准点每2公里布设一个，测量按照《国家一、二等水准测量规范》二等标准施测，解算采用铁四院SYADJ平差软件。

（2）CPIII高程测量

CPⅢ控制点常规水准测量按下图所示的矩形环单程水准网构网施测或采用三角高程法施测。平差解算采用铁四院SYADJ平差软件。

②、绝对小车测量

现场轨道静态数据采集严格按照设备的操作和有砟轨道精调技术要求进行数据的采集，确保了数据的精度。数据采集流程见图：

二、高精度轨道测量仪基于广州地铁四号线的方案

高精度轨道测量仪指的是采用绝对小车工作模式，但优化控制网需求和提高工作效率的前提下进行研发的产品。目前本方案主要采用的产品型号为：瑞士安博格GRP 1000 IMS和武汉纵横既有铁路快速测量车。瑞士安博格GRP 1000 IMS采用的是全站仪加惯道的模式利用既有的基标（导线点）、CPIII进行绝对测量，相对于原有的绝对小车，生产效率在5倍以上。武汉纵横既有铁路快速测量车是采用全站仪+GPS+惯道组合导航模式，在线上没有控制网的情况下利用北斗或GPS进行轨道测量。

广州地铁四号线轨道平顺性测量工作步骤：

①、控制网布设及测量：

根据前期与广州地铁相关维护单位沟通，获息广州地铁4号线在K25+000~K26+000存在行车晃车、区域沉降等轨道病害问题。确定控制网布设区域为：K24+900~K26+100。布设：每整百米在百米桩附近排水沟外侧，布设带有十字丝的测量专用标识。测量：CPII平面控制网按《铁路工程测量规范》TB 10101—2009要求，利用全站仪进行附和导线测量。建立本测区的独立控制网平面坐标。线外和线内水准点全部与导线点共用，采用电子水准仪二等水准高程测量。

②、外业轨道测量

1、测量范围：广州地铁4号线：K25+000~K26+000(正线1km）

2、测试时间：2019.3.23-2019.3.25（共计2天窗，第二天窗为数据复核。）

3、作业模式：单个控制点约束的快速绝对测量 (效率3~4km/h)

4、适用情况：有砟轨道大机捣固作业CPIII及导线点具有足够精度。

③、线路拟合分析

通过外业采集获取到轨道左右轨绝对坐标、高程、轨距、水平信息。利用南宁铁路局既有铁路平纵断面CAD系统进行线路优化分析。线路拟合主要有两种方式：Ⅰ、在已知线路已知交点信息的情况下，不改变原有线路参数情况下进行平顺处理。即在满足线路长波10mm、短波2mm允许值情况下进行线路方案整治；Ⅱ、在既有线路曲线要素交点信息缺失的情况下重新根据线路时速要求拟合出贴近线路最小调整量的方案。

通过本方案量化的指导现场作业人员平面、高程的动道量。对于有砟轨道可以提供大机捣固“ver”格式，直接导入到大机即可作业。对于无砟轨道根据既有扣件调查量给出每根轨枕的精调扣件量及扣件的组合型号，做到现场傻瓜式作业。

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来源：武汉纵横天地