一種提高全站儀搬站設站效率的新方法

雷巨光(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

一種提高全站儀搬站設站效率的新方法

雷巨光(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

摘要軌道檢測作業中使用三腳架進行搬站設站效率較低，影響軌道精調測量速度。提出利用全站儀手推小車實現全站儀快速搬站設站的方法。工程實踐證明，該方法操作簡便，提升了作業效率，減輕了作業強度，可以在軌道精調測量作業中推廣應用。

關鍵詞全站儀手推小車軌道精調測量搬站設站

1概述

測量作業中，三腳架為測量儀器提供了穩定的觀測平臺，在測量工作中扮演著非常重要的角色。三腳架從其誕生以來，一直沿用著經典的三個支撐腿的外形，操作方法也一直未有改變，但其因結構簡單、操作便利、穩定性好，一直廣泛應用于各種測量工作，其經典、簡便的特性也一直深受廣大測量人員的喜愛。隨著測量儀器的不斷發展，各種自動化、智能化觀測儀器得到廣泛應用，觀測效率得到極大提高。而此時，為儀器提供觀測平臺的三腳架仍然處在以伸縮腳架進行粗略整平，人工搬運進行搬站的階段，這在一定程度上制約了測量效率的提高。特別是在軌道連續精測軌檢小車作業過程中，使用三腳架進行全站儀的搬站設站已嚴重阻礙了實時自動化作業的連續性，影響了軌道精調測量的效率。為大幅提升測量效率，有必要對全站儀快速搬站設站技術進行研究，以提出適合在軌道檢測工作中全站儀搬站設站的方法。

2使用三腳架進行搬站設站存在的缺點

軌道精調測量是采用全站儀自由設站方式配合軌道幾何狀態測量儀進行軌道幾何狀態數據采集的工作[1]。在鋼軌鋪設施工的精調階段，需對軌道線形進行準確的測量，以保證其具有初始高平順性[2-3]；在軌道投入運營后，鋼軌表面長期承受輪軸動力的反復作用[4-5]，路基或地面可能產生區域性沉降，從而引發軌道累計變形，需定期檢測軌道靜態幾何狀態的穩定性[6]，在各階段軌道測量中，三腳架的使用是必不可少的。軌道精調測量作業方法如圖1所示。

在軌道精調測量過程中，三腳架為全站儀自由設站提供了穩定和便于整平的平臺。目前，軌道檢測工作中，使用三腳架進行全站儀設站搬站的流程如下[8]。

①將三腳架搬運至待設站位置，打開儀器三腳架，把三腳架架在選定的位置，并將三個支撐腿踩實。

②打開儀器箱，取出全站儀，將儀器安置在三腳架上，并擰緊連接螺旋。

③儀器整平:先調整儀器三腳架的升降整平圓水準氣泡，然后調整基座上的螺旋整平管水準氣泡，在確保儀器旋轉90°，管水準氣泡仍居中后，可開始使用全站儀進行自由設站[9]。

④本測站測量完成后，需關閉全站儀，將全站儀放回儀器箱，然后收起三腳架，并將儀器、三腳架人工搬運至下一測站位置，重復上述①、②、③步驟，直至完成所有測站工作。

上述流程存在以下缺點:

①本站測量完成后，需人工搬運儀器和三腳架至新的測量地點，增加了外業測量人員的勞動強度。

②每測站均需取出和收起三腳架及儀器，這些過程需耗費大量時間，影響測量效率。

③軌道精調測量大都選擇在夜間進行，而在鐵路上，特別是在有砟線路上，道砟深淺不一，搬運儀器、三腳架等存在很大的安全風險。

為在搬站設站環節減輕勞動強度、提高作業效率、降低安全風險，必須從快速整平、快速搬運兩大環節對搬站設站方法進行改進。基于此，提出一種適用于軌道檢測作業的全站儀快速搬站設站技術。相關工程項目中的成功應用表明，該方法滿足軌道檢測的需要，效率有大幅提高。

3一種提高全站儀快速搬站設站的方法

為能在現有使用方法的基礎上實現全站儀的快速搬站設站，則需盡可能壓縮全站儀整平、搬站等中間環節花費的時間。基于此，提出使用全站儀手推小車替代三腳架的方法，以實現全站儀快速搬站設站。全站儀快速搬站設站手推小車如圖2所示。

該手推小車有以下三個特點:

①該裝置由金屬框架結構、鎖緊裝置、氣動裝置、走行輪組等四大部分組成。金屬框架采用密度低、彈性模量大的鋁合金材料做為結構主體，在垂直線路方向設置兩管狀水準器，通過調整豎直螺桿手柄，可以使推車在此方向始終保持水平狀態；鎖緊裝置采用偏心凸輪結構，并配合彈簧手輪，可實現針對不同型號鋼軌的鎖定；旋動氣動桿手柄可實現兩走形輪的升降運動；走行輪組采用三點絕緣的滾輪結構，一根鋼軌上的兩個走行輪采用雙輪緣結構，另一根鋼軌的走行輪采用單輪緣圓錐形結構。這種組合方式可以使載重一側的車輪以相同直徑滾動，保證車輪均與軌道接觸，并促進運行中的自行定位，單輪緣圓錐形車輪可實現自動走直的效果。該手推小車整體重量輕，結構簡單，操作方便，宜于攜帶。

②設站時，先松開單輪桿端的鎖緊手柄，通過旋動氣動桿手柄使氣動裝置帶動雙輪抬起，金屬框架結構下移，基準面與鋼軌密貼，下壓圖2左側黑色鎖緊把手，使金屬框架與軌道牢固鎖定；調整豎直螺桿手柄，使金屬框架結構上的管狀水準器居中，以達到粗略整平的狀態；此時，該手推小車即相當于安放完畢的三腳架。

③搬站過程中，無需卸下全站儀。上抬圖2左側黑色鎖緊把手，拔出金屬框架結構安全插銷，反向旋動氣動桿手柄，使雙輪向下運動至鋼軌面，金屬框架結構基準面與鋼軌分離，鎖緊單輪桿。此時，即可在軌道上推行，實現快速、輕松搬站。

基于以上特點，在軌道上進行全站儀自由設站作業時，即可快速實現搬站、設站工作，縮短因頻繁拆裝儀器、人工搬站、整平等工作耗費的時間，從而提高測量效率。

4工程應用

為從穩定性、效率等方面驗證該全站儀手推車的工作性能，筆者在所負責的南廣鐵路軌道精測精搗[10]過程中進行了試驗和使用(見圖3)。

4.1　穩定性方面

在使用該手推車之前，筆者在南廣鐵路上的同一地段，同時使用三腳架架設全站儀和手推車架設全站儀，將兩全站儀電子氣泡均調整至3″以內，經過長達30 min的實時觀察和對比，發現兩者氣泡均穩定在5″以內。此外，專門選在在有風的晚上，繼續開展本對比試驗，發現在手推車架設的全站儀氣泡偏至10″以上時，三腳架架設的全站儀氣泡同樣偏至10″以上，兩者電子氣泡的變化情況幾乎一致。這說明該手推小車的穩定性與三腳架的穩定性幾乎一致，可以用于工程項目中。

在2013年6月至2014年2月南廣鐵路精調測量(第四次搗固至第六次搗固作業)中，完全使用全站儀手推小車替代了三腳架。隨機挑選一段使用該手推小車進行軌道精測所測的數據(圖4、圖5所示中第四次偏差為精搗開始前的線路平面狀況，第七次偏差即為第六次精搗作業后的線路狀況)。

如圖4所示，經過檢測，第七次軌道精測相比第四、五、六次精測，線路平面得到了明顯改善，平面偏差全部介于10 mm以內，各相鄰數據變動較小，無大的跳變，各次精測數據與精搗作業后的預期及驗證情況相吻合，證明了手推小車取代三腳架進行軌道精測，平面精度滿足規范要求。

四次采集數據，高程波形變化情況如圖5所示。

如圖5所示，經過檢測，第七次軌道精測相比第四、五、六次精測，線路高程得到了明顯改善，高程偏差全部介于10 mm以內，各次精測數據與精搗作業后的預期及驗證情況相吻合，證明了手推小車取代三腳架進行軌道精測，高程精度滿足規范要求。

綜上，使用手推小車替代三腳架，圓滿完成了軌道精測作業，線路的平順性達到了靜態調試階段的預期效果，目前，該線路已順利運行一年多。

4.2　效率

前已述及，使用該手推小車可快速粗略整平，并可快速推行至下一設站位置，并且在搬站過程中，無需頻繁拆裝儀器。因此，可以說使用該手推小車進行設站、搬站，在各個環節均可節約大量時間。經過大量統計記錄，使用這種手推小車進行搬站設站相比三腳架方式，效率至少提升1/3。

5結論及建議

全站儀手推小車穩定性強，使用便利，能夠滿足測量需要。在軌道精調測量作業中，可以替代三腳架，該手推小車在大大提高測量效率的同時，可顯著減輕外業測量人員的勞動強度，并降低儀器搬運過程中的安全風險，值得在軌道精測作業中推廣應用。

參考文獻

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[10]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.南廣高鐵(黎塘站-藤縣站)配合大機搗固軌道精調測量技術方案[R].北京：中鐵工程設計咨詢集團有限公司,2013

中圖分類號：U216.3

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)06-0016-03

作者簡介：雷巨光(1984—)，男，2010年畢業于西南交通大學大地測量學與測量工程專業，工學碩士，工程師。

收稿日期：2015-10-22