轨检小车测量原理与应用

轨检小车测量原理与应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zhangjianfzf/article/details/137163259

轨道检测小车是一种检测静态轨道不平顺的便捷工具。它采用电测传感器、专用便携式计算机等先进检测和数据处理设备，可检测高低、水平、扭曲、轨向等轨道不平顺参数。

GRP1000测量系统主要由手推式轨检小车和分析软件包两大部分组成。即可单独测量轨道水平，轨距等相对结合参数，也可配合LEICA TPS全站仪来实现平面位置和高程的绝对定位测量，上述绝对定位测量通过全站仪的自动目标照准功能以及与GRP1000之间持续无线电通讯来完成。

测量外业完成后，系统能产生轨道几何测量的综合报表。用户可根据需要定义报表的输出界面，选择性的输出轨道位置、轨距、水平、轨向（短波和长波）、高低（短波和长波）等几何参数。GRP1000在德国高铁竣工测量、西班牙高铁无碴轨道施工、京津城际轨道第三方检测及武广客运专线施工中得到了很好的应用。

Leica TCRP 1201 全站仪

GRP1000 轨道测量系统的测量原理

GRP1000 轨检小车精度如下：

检测内容及方法

1. 中线坐标及轨面高程
   轨道中线坐标和轨面高程的检测，是对线路轨道工程质量状况的最基本的评价。通过检测轨道实测坐标和高程值与线路设计值进行比较得出的差值， 可以全面直观的反映轨道工程质量。

在进行轨道中线坐标和轨面高程检测时，使用高精度全站仪实测出轨检小车上棱镜中心的三维坐标，然后结合事先严格标定的轨检小车的几何参数、 小车的定向参数、水平传感器所测横向倾角及实测轨距，即可换算出对应里程处的中线位置和低轨的轨面高程。进而与该里程处的设计中线坐标和设计轨面高程进行比较，得到实测的线路绝对位置与理论设计之间的差值，根据技术指标对轨道的绝对位置精度进行评价。

坐标换算中所用到的轨检小车独立坐标系示意图如下。

轨检小车独立坐标系示意图

2. 轨距检测
   轨距指两股钢轨头部内侧轨顶面下16mm处两作用边之间的最小距离。轨距不合格将使车辆运行时产生剧烈的振动。我国标准轨距的标称值为1435mm。在轨距检测时，通过轨检小车上的轨距传感器进行轨距测量。

轨检小车的横梁长度须事先严格标定，则轨距可由横梁的固定长度加上轨距传感器测量的可变长度而得到，进而进行实测轨距与设计轨距的比较。

轨距示意图如下。

轨距示意图

3. 水平（超高）检测
   列车通过曲线时，将产生向外的离心作用，该作用使曲线外轨受到很大的挤压力，不仅加速外轨磨耗，严重时还会挤翻外轨导致列车倾覆。为平衡离心作用，在曲线轨道上设置外轨超高。

检测时，由轨检小车上搭载的水平传感器测出小车的横向倾角，再结合两股钢轨顶面中心间的距离，即可求出线路超高，进而进行实测超高与设计超高的比较。在每次作业前，水平传感器必须校准。

超高示意图如下。

超高示意图

4. 轨向/高低检测（中国标准）
   轨向指轨道的方向，在直线上是否平直，在曲线上是否圆顺。如果轨向不良，势必引起列车运行中的摇晃和蛇行运动，影响到行车的速度和旅客舒适性，甚至危及行车安全。高低是指钢轨顶面纵向的高低差。高低的存在将使列车通过这些钢轨时，钢轨受力不再均匀，从而加剧钢轨与道床的变形，影响行车速度与旅客舒适性。

实测中线平面坐标得到以后，在给定弦长的情况下，可计算出任一实测点的正矢值；该实测点向设计平曲线投影，则可计算出投影点的设计正矢值， 实测正矢和设计正矢的偏差即为轨向/高低值。

轨向/高低（10米弦长为例） 检测示意图如下。

轨向/高低检测示意图

5. 短波和长波不平顺（德国标准）
   a、短波不平顺
   假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m，采用30m弦线，按间距5m设置一对检测点，则支承点间距的8倍正好是两检测点的间距5m。检测示意图如下。

短波不平顺检测示意图

工作流程

1. 前往现场检测之前在计算机中对设计数据（平曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入到测量控制软件中
2. 把CPIII成果输入到全站仪中。到达现场后对控制点进行检查，确保控制点数据(平面坐标及高程)正确无误，检查控制点是否受到破坏。
3. 为了确保全站仪与轨检小车之间的通视，以及测量的精度，测量区域应尽量避免其它施工作业。
4. 使用8个控制点（CPIII）进行自由设站;全站仪自由设站时，平差后东坐标、北坐标和高程的中误差应在1mm以内，方向的中误差应在2秒以内， 否则应重新设站。
5. 进行正确的测量设置，比如高程以内轨为基准、超高以1.5米为基长等
6. 轨检小车每次测量作业之前都要对超高传感器进行校准
7. 全站仪搬站后前后两个区间的测量需交叠5-10米。
8. 测量完成后，输出轨道几何参数，制作报表并进行评价。可根据需要定义报表的输出内容，选择性的输出轨道平面位置、轨面高程、轨距、水平/超高、轨向（长波和短波）、高低（长波和短波）等参数的偏差。

轨道精调测量质量控制措施

1. 严格检查设计数据（平曲线，竖曲线，超高，控制点），检核无误输入到计算机中
2. 到达现场后检查控制点是否发生变形或遭到破坏
3. 每天开始测量之前检查全站仪测量精度：正倒镜检查全站仪水平角和竖角偏差，如果超过3 秒，在气象条件较好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α）校准；检查全站仪ATR 照准是否准确（照准偏差少于3 秒）
4. 全站仪采用后方交会的方法进行设站，设站距离应控制在70 米以内；测量条件较差时，根据具体环境缩短目标距离（建议50－60m，实时测量结果应稳定在 0.7mm 以内）；恶劣条件下禁止作业
5. 为了确保全站仪得设站精度，建议使用8 个控制点，如果现场条件不满足，至少应使用6 个控制点。设站中误差为东坐标、北坐标和高程：1mm；方向：2”；与轨检小车同向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎
6. 全站仪设站的位置应靠近线路中心，不可在两侧控制点的外侧
7. 设站后要使用控制点检核全站仪设站，搬站前也要再次检核，以证实此次 设站测量结果的可靠性；如测量条件不佳，测量期间可增加检核次数
8. 每天测量之前都要在稳固的轨道上对超高传感器进行校准，校准后可在同 一点进行正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm 以内；如发生颠簸、碰撞或气温变化迅速，可再次校准
9. 采集数据时小车要停稳，棱镜要正对全站仪；全站仪采用精确模式
10. 测量时应尽量保证工作的连续性，轨检小车应由远及近靠近全站仪的方向 进行测量。因为随着时间的增加，全站仪的设站的精度在降低，而测距的 精度随着距离的缩短在增加。如果选择由近及远远离全站仪的方向进行测 量的话，测距和设站的精度都在降低，不利于测量结果的稳定
11. 测量时要实时关注偏差值，如果存在明显异常，需重复采集数据，覆盖之 前采集的结果，如依然存在突变，要及时分析原因
12. 全站仪搬站后进行设站时，应使用上次设站已经用过的4-6 个控制点，以保证轨道的平顺性
13. 两次设站后交叠段的重复测量偏差不应小于2mm，交叠补偿量可参照1mm/10m 的比例进行换算；补偿一般在下一站测量区间进行
14. 如轨道粗调放样偏差较大，应避免对单点进行调整，并增加精调次数
15. 最终精调和浇注的时间差超过12 小时，需要重新复测；气温迅速升高或降低15 度时，需要重新测量
16. 浇注混凝土之前任何人对轨排位置有任何疑问，应及时通知测量人员，必要时对轨道进行随机复测