EXCEL在軌道檢修測量中的應用

劉志成

（五冶集團上海有限公司，上海 201900）

0 引言

起重機運行一段時間后，受到設備荷載、磨損等影響，會出現啃軌現象。啃軌一般是由起重機軌道的直線度、同截面跨距和軌面相對標高超出設計要求造成的。針對啃軌現象，需要對軌道進行檢測和調整。傳統的檢測手段一般是經緯儀配合鋼尺量距，這種方法在實踐操作中不僅效率低下，而且精度指標也無法得到保證。針對軌道檢修特點，使用全站儀的三維坐標測量并輔以EXCEL辦公軟件進行數據處理分析，不僅可以在精度指標上達到規范要求，還可以極大地提高檢修效率。

1 軌道檢修測量技術

1.1 測量方法

以全站儀作為主要測量儀器，反射片作為協作目標，通過全站儀極坐標法測量軌道三維坐標。現場測量時，將全站儀架設在測量視線覆蓋整個軌面的位置，假定坐標系及標高基準下，采用對軌道分中，每隔（5～10）m測量軌道上1點三維坐標的方式，實現軌道檢修的現場測量。

1.2 數據處理

為了得到更直觀便利的調整數據，將現場采集的平面坐標進行坐標轉換。假設現場采集的坐標為測量坐標（X，Y），以其中一條軌道一端作為施工坐標的坐標原點，另一端作為北方向，建立施工坐標系，通過坐標轉換公式，將測量坐標轉換為施工坐標（圖1）。測量坐標轉換為施工坐標見公式（1），公式（2）。

1.3 精度估算

圖1 測量坐標系與施工坐標系轉換

2 基于EXCEL的數據分析與處理

傳統的數據處理，一般以其中一條軌道的兩端為基準，進行數據分析，得出各段軌道調整值。這種方法處理數據簡單，但并不科學，可能造成調整量較大的情況。而通過最小二乘法配合EXCEL進行線性擬合，不僅可以更直觀的得到調整趨勢，還可以得到最優調整值，提升檢修工作效率。

由于軌道檢測時需要同時考慮2條軌道的直線度和跨距，因此不能單純地對每條軌道進行線性擬合而得出各條軌道的調整值，而需要將他們作為一個整體進行處理和優化。以坐標旋轉后的軌道測量現狀成果為基礎（圖2），分別取A，B軌現狀測量的中點進行連線，形成一條折線，然后按最小二乘法對該折線進行線性擬合，將擬合后的直線作為理論軌道中線，得出各段實際調整值。

對軌道進行線性擬合時，傳統的數學方式計算量大，數據繁瑣，借助EXCEL強大的數據處理及圖形輸出功能，不但可以輕松解決計算問題，還可以直觀地體現調整情況。將A，B軌現狀測量的中點坐標輸入EXCEL（圖3），使用EXCEL的插入“散點圖—帶直線和數據標記的散點圖”功能可以快速實現線性擬合。輸出的圖中給出了直線擬合公式和R2，其中 R2代表趨勢線擬合程度的指標，R2取值（0～1），R2越接近1，代表擬合程度越高，反之則越低。

圖2 軌道測量現狀

圖3 使用EXCEL實現對軌道數據的線性擬合

根據線性方程y=kx+b計算出擬合后軌道中線的坐標，則A，B軌調整后的B值坐標應為B=y±H/2,其中H為跨距，y為擬合后2條軌道中B坐標。最終以現狀測量坐標與擬合后坐標差值作為軌道偏差最終調整數據。

對軌道標高的調整，一般以軌道最高點為基準，將其余位置墊高至最高點即可，如果軌道底部之前已有墊塊，則可以將所有標高測量成果取平均值作為標高基準，確定最終標高調整方案。

3 結束語

全站儀極坐標法在測量過程中需要保證所有測量的三維坐標數據在統一的坐標系統內，而且在測量部位的選擇上應盡量選擇兩根軌道同一橫截面上的點位，還需注意設站位置與待測點距離不宜過長。在實踐操作上使用全站儀極坐標法可以快速實現軌道的現狀測量和竣工測量，再借助EXCEL強大的數據處理功能和圖形輸出功能，可以簡單快速地得到調整方案。