CRTSⅡ型板精調方法及經驗總結

王春寶

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 CRTSⅡ型軌道板精調理論數據

CRTSⅡ型軌道板一般在工廠預制，標準板的尺寸為6450mm×2550mm×200mm，制造過程中采用先進的數控磨床對預制軌道板承軌槽進行精確打磨，以保證高速鐵路軌道的高平順性。標準軌道板上有30個承軌臺，編號方式如圖1所示，其中面向大里程左下角(即小里程端左邊第一個)為1號承軌臺。

圖1 軌道板承軌臺編號方式

軌道板打磨完成之后，應使用激光掃描儀測量軌道板每個大鉗口的精確距離并計算其與標準大鉗口距離的差值，形成記錄文件(．FFS)文件。．FFS是軌道板的理論位置計算及保證前后軌道板平順搭接的基礎文件。

CRTSⅡ型軌道從設計開始就考慮為數據流和數據庫的管理模式，設計和施工分別設計為一個模塊。從設計開始的布板計算、左右線的換算、打磨量的計算，到施工階段的底座的放樣、軌道基準點的計算，再到軌道的板精調，各環節之間或者互為因果，或者互相制約，形成了一個完整的測量體系。

施工布板軟件通過線路設計文件和．FFS文件，可以計算出每塊軌道板每個承軌臺的空間理論位置文件(．FFC文件)和精調標架配置文件(．FFD)文件。．FFC及FFD兩個文件即為CRTSⅡ型板精調的理論數據。

2 CRTSⅡ型軌道板精調系統

為了使軌道板高精度的鋪設到理論位置，必須開發特殊的測量硬件設備。CRTSⅡ型軌道板精調是使用3個1 500測量標架上的6個棱鏡，模擬軌道頂部中心的位置，通過全站儀測量各棱鏡的實際空間坐標，然后通過Ⅱ型板調板軟件自動計算其與理論坐標的差值并通過精調爪將各棱鏡精調到理論位置。通常CRTSⅡ型軌道板精調系統由以下部件組成，見表1。

3 軌道板精調過程

3.1 精調準備

精調前應做好相關的準備工作，包括精調爪的安裝、標架的擺放、后視棱鏡及全站儀的架設等。當所有準備工作完成后，可以開始軌道板精調。

測量標架必須仔細安置，確保接觸到支點。對標架的觸端和支點的目視檢查是最為可靠的辦法。標架擺放方式如圖2所示，其中軌道上“1”至“8”編號為精調標架上棱鏡編號，精調爪安置于精調標架對應位置的軌道板下。

表1 CRTSⅡ型軌道板精調系統部件及用途

圖2 標架擺放示意

3.2 軌道板四點測量

首先使用全站儀對1號標架的1、8號棱鏡，3號標架的3、6號棱鏡進行測量，然后依據精調軟件顯示的調整量對精調爪進行調整，將軌道板調至規定限差內。調整時需注意，應先調整平面再調整高程。

3.3 軌道板中部測量

調整好四個角點后，在單個測量模式下測量2號和7號棱鏡。調整精調爪直到滿足限差要求。調整時，應盡量保證兩個精調爪同步升降。

3.4 完整測量

完成步驟1、2后，應進行一次完整測量，以檢測每個棱鏡位差及與上一塊板的搭接精度是否在限差范圍內。出現超限，應重復步驟1、2，直到完測滿足限差要求。

完整測量合格后，安裝下壓裝置并壓緊。

再進行一次完整測量，若偏差滿足限差要求可保存數據，本塊板精調結束;若出現超限，應松開下壓裝置調整超限點，直至下壓裝置壓緊后測量合格才可保存數據后搬站。

4 CRTSⅡ型板精調精度分析

根據現行規范要求，軌道板精調驗收標準應符合表2的規定。

如圖3所示，CRTSⅡ型板的布板軟件及精調系統軟件對每塊軌道板的30個軌座分別計算了兩套理論坐標。

表2 CRTSⅡ型軌道板精調驗收標準

圖3 CRTSⅡ型板坐標系統示意

軌道板精調時，測量儀器設站于線路統一坐標系下，對任意一個標架上的棱鏡實測的是線路統一坐標，都可以通過(1)式轉換到板軸線坐標系下。

具體調板過程如下:

實測一只測量標架上兩個棱鏡，如1號和3號棱鏡，求得其基于板軸線坐標系的坐標，并與其理論坐標進行比較，求得差值(δX1、δY1、δZ1)和(δX3、δY3、δZ3)。

其中，δZ1和δZ3就是軌道板一端的豎向調整量，δY1和 δY3的平均值 δY1－3，就是該端的中線調整量。通過逐步精調，使軌座1和3、13和15、28和30的調整量都小于0.3 mm，即可認為該軌道板調整到位。由于軌道板的縱向無法調整，所以δX幾乎不變，且其大小與軌道板粗鋪精度有關，可達厘米級。

用全站儀進行三維坐標測量，其坐標計算公式為

式中:s為斜距;v為天頂距;β為方位角。將(2)式全微分，并轉化為誤差表達形式，可得

(3)、(4)、(5)式中，ms、mv和 mβ分別是距離、天頂距和水平角的測量誤差。除后兩者為微小量外，由于軌道板縱向無法調整，所以ms的大小始終接近δX，是最大的誤差因素，對軌道板橫向和豎向的影響可達到毫米級。

為了消除δX對軌道板精調的影響，沿線路中線建立了CPⅣ點，在軌道板精調時，測量儀器和定向點架設在軌道基準點上，且架設高度與軌面等高。這樣做的目的是:使天頂距接近90°，方位角接近0°，(4)式右邊第一項和第二項都接近于“0”，(5)式右邊第一項接近于“0”，從而使 my和 mz在數量級上小于0.1 mm。從而達到軌道板的精度要求。

5 結束語

通過京滬高鐵、石武及津秦客專等各條高速鐵路CRTSⅡ型板的精調實踐，總結經驗如下:

①對全站儀設站和后視棱鏡安裝使用的三角架的高度進行校核，發現高度變化及時在精調中修正，避免中桿磨損造成三角架高度的變化。

②軌道板精調到位以后，需立即安裝下壓裝置，并且在大超高的地段還應加設橫向固定裝置，安裝下壓裝置后需立即進行完測檢查，對超限的棱鏡點需重新進行調整。

③每次放置標架時，將標架的探頭與承軌臺斜面充分接觸，在曲線上要采用彈拉機件與承軌臺拉緊，尤其是在大超高地段更應注意，以免影響精調精度。

④安裝下壓裝置的螺絲桿，不能使用膨脹螺栓固定在底座板上，而只能使用植筋膠，以免精調的張力破壞底座板。

［1］中鐵二院工程集團有限責任公司．高速鐵路工程測量規范［S］．北京:中國鐵道出版社，2010

［2］武漢測繪科技大學測量平差教研室．測量平差基礎［M］．北京:測繪出版社，1994