GEDO Vorsys系統在高速鐵路軌道精調測量中的應用與研究

1 引言

軌道平順性控制是高速鐵路測量的難點之一，為此，軌道精調測量常常耗費我們大量時間和精力，尤其是有砟軌道，一般測量方法耗時費力，數據傳遞慢易出錯。一直以來，國內外專家進行了大量的探索和研究，研制了EMSat、軌道測量小車等先進系統。

GEDO Vorsys系統（簡稱“Vorsys系統”）采用兩臺軌道測量小車與一臺全站儀聯合測量，準確高效地采集軌道幾何狀態，經專業軟件處理得到搗固文件并直接導入大機控制系統，指導起撥道作業。該系統大大簡化了測量流程，實現數據無縫對接，提高了作業效率，為有砟軌道搗固機預先測量提供了一個完善的解決方案。下面，本文將對該系統的實際應用進行全面測試和研究。

2 Vorsys系統原理

2.1 系統組成

Vorsys系統主要由兩臺GEDO CE測量小車、一臺Trimble S8機器人型全站儀以及終端控制器TSC2組成，其中一臺小車用于安裝全站儀（全站儀小車），相當于移動測站，另一臺用于安裝棱鏡（棱鏡小車），相當于移動覘標，如圖1。

圖1 Vorsys系統組成

2.2 系統原理

Vorsys系統的主要原理如圖2。首先利用全站儀小車測量兩個線路控制點，確定待測軌道的參考弦線；再通過跟蹤并測量棱鏡小車，采集軌道幾何形態；最后計算各點軌道調整量，形成搗固文件。

圖2 Vorsys系統主要工作原理示意圖

2.3 系統特點

Vorsys系統具有以下優點：①測量精度高（＜2mm/200m）、速度快（800～1200m/h）、集成度高（全無線）、連續作業時間長；②實現全自動連續測量存儲，實時偏差顯示，自動化程度高；③實現相鄰測站間“零搭接”；④自動優化線路，人工干預少；⑤數據格式兼容多數搗固機。

3 Vorsys系統應用效果測試與研究

3.1 應用于有砟軌道精調測量

隨機選取一段有砟軌道線路，里程K50+100～K53+400，長度5km，線路剛剛完成長鋼軌應力放散并鎖定。

現場分別采用GEDO CE軌道幾何狀態測量系統（《規范》建議的方法[2]，簡稱“GEDO CE系統”）和Vorsys系統進行測量。受現場條件限制，為節省測試時間，GEDO CE系統的測量結果直接采用之前剛剛采集的數據，其直線段只有起道量數據。

1）測試結果

參照設計值計算軌道每10m間距的起/撥道量，結果對比如圖4，數據統計見表1。

圖4 有砟軌道實測對比

表1 有砟軌道實測對比統計分析表

2）結果分析

根據測試結果分析認為：

① 兩次采集數據時間間隔了5天，期間工程車正常運行，且進行部分軌距調整作業。此外，該區段為新鋪線路，線形較差，受條件限制測點未作標記，兩次測量的位置不盡相同，一定程度影響了測試結果；

② 撥道量的實測結果好于起道量，即平面精度高于高程精度。由于Vorsys系統每200m僅取2個CPIII點定弦，受CPIII點和建站精度的影響更大，這反應在起道量實測差值大于10mm的測點相對集中在K49+400前后各100m、K52+450前后各150m、K53+200前后各100m范圍，以及撥道量偏右的測點遠多于偏左的測點；

③ 實測結果對比曲線大體呈平行趨勢，且相鄰點實測差值的變化量較小，說明二者在靜態平順性方面的測量結果基本一致，Vorsys系統可達到10m弦小于2mm的平順性要求。

3.2 應用于無砟軌道精調測量

1）測試結果

隨機選取一段無砟軌道線路，里程K368+926～K369+256，長度329m，測量后參照設計值計算軌道每1m間距的起/撥道量，結果對比如圖5，數據統計見表2。

圖5 無砟軌道實測對比

表2 無砟軌道實測對比統計分析表

2）結果分析

根據測試結果分析認為：①二者的測量結果基本一致，Vorsys系統能夠達到2mm的精度；②從相鄰點實測差值的變化量對比，Vorsys系統能滿足10m弦小于2mm的平順性要求。

3.3 與大機聯合作業

選取一段新建有砟軌道線路進行測試，里程K30+355～K33+555，長度 3.2km。

1）測試方案

測試采用Vorsys系統配合株洲0932型連續走行搗固車，流程如圖6。

圖6 系統與大機聯合作業測試流程

2）測試結果

采集間距為5m，共采集數據656組，測量效率800m/h，結果對比如圖7，數據統計見表3。

3）結果分析

根據測試結果分析如下：

①搗固后，同一段線路的幾何狀態明顯變好，軌道線形波谷有較大改善，剩余起道量平均值基本接近設定的50mm，平順性大大提高；

圖7 大機作業前后軌道線形對比

表3 大機作業前后實測數據統計分析表

②K30+355～+450段，因初始幾何狀態較差，而大機軟件設定的最大撥道量20mm、起道量35mm，故無法一次完成所需的起撥道，作業前后線路明顯呈平行趨勢，未達到預期效果；

③K30+680～ +800段，因線上道砟太少，大機無法正常完成起道作業，導致搗固后的高程波動較大，尚有30mm的最大剩余量；

④K30+800～K31+000段，因所需撥道量較大，而線間道砟過多，大機無法正常完成撥道，導致尚有18mm的最大剩余量。

⑤K31+420～ +650段，因所需撥道量較大而起道量較小，大機作業固有特性導致線路被抬升，未能達到預期效果。

4 結束語

通過測試分析，可以初步得出以下結論：①Vorsys系統的測量效率不低于800m/h，較之常規測量小車提高一倍以上，且外業只需2～3人，作業強度大大降低；②Vorsys系統實現了自動采集、自動優化、與大機無縫對接，智能程度高，避免人為誤差，提升了大機自動化程度；③軌道靜態平順性方面，Vorsys系統與GEDO CE的精度等同，能滿足高鐵有砟軌道精調測量要求；④新建線路建議鎖定后先用重車壓道，或者采用大機自身測量系統對線路預搗固，以提升后期優化效果。