高速铁路无砟轨道精测及调整 (1)讲解

高速铁路无砟轨道测量与调整主讲人：施国斌北京寰铁测绘技术有限公司寰铁理念

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（细节致胜）细心、细节、细致高精度的测量取决于细节关注小事情，取得大成功遵守事半功倍违背事倍功半目录无砟轨道概述与几何机构参数无砟轨道精调概述无砟轨道外业数据采集无砟轨道内业数据分析无砟轨道现场调整无砟轨道复测检查注意事项及建议一.无砟轨道概述与几何机构参数无砟轨道概述无碴轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道砟道床而组成的轨道结构形式。由于轨道具有高平顺性、刚度均匀、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，对于高速铁路较传统的有碴轨道有更好的适应性。国内采用的无砟轨道类型主要分为以下几种：CRTSI型双枕块式（武广客专）CRTSII型双枕块式（郑西客专）CRTSI型轨道板式（哈大客专）CRTSII型轨道板式（京津城际）CRTSIII型轨道板式（盘海营）无砟轨道几何参数无砟轨道几何参数可分为相对几何参数和绝对几何参数相对几何参数：轨距、水平（超高）、轨向、高低等绝对几何参数：轨道中线、轨面高程等无砟轨道参考轨：曲线段：高程参考轨为低轨，平面参考轨为高轨直线段：与大里程方向曲线参考轨保持一致无砟轨道几何参数无砟轨道几何参数超高：指两根铁轨表面中心线之间在竖直面内高差。超高基准：左右两根钢轨中心之间的距离；标准60轨为1500或1505.13mm。轨距：左右两根钢轨表面以下16mm处内侧之间的距离；标准值1435mm。中心线：理论上应该是轨距的一半，在直线段是平行于两根铁轨的，而在曲线段应该是平行于曲线切线的。钢轨高程：钢轨上表面高程值。二.无砟轨道精调概述轨道精调介绍轨道精调方案轨道精调流程图轨道精调准备工作轨道精调介绍高速铁路要求高精度平顺性，对于常规测量仪器很难保证其高速行车时舒适性和安全性。平顺性是评价轨道最终几何状态的核心指标，无砟铁路轨道几何状态（平顺性）通过轨道几何状态测量仪（轨检小车）来获得，通过内符合精度和外符合精度两大指标评价轨道几何状态。内符合精度：表述了钢轨的几何状态，由相邻轨道点之间的相对位置关系的连续性确定的；直接影响轨道的质量（舒适性和安全性）。外符合精度：表述了轨道在空间范围内的平面位置和高程。轨道精调介绍轨道精调工作在长轨铺设完成，并在设计的轨温范围内，钢轨应力放散并锁定后进行。轨道精调工作是根据采集的钢轨数据进行分析处理，分别对两根钢轨进行高程和平面的调整。轨道精调工作可分为静态调整和动态调整两个阶段。轨道精调介绍静态调整：根据轨检小车静态测量数据，对轨道几何状态进行不断调整完善的过程，包括对轨道线型（轨距和水平/超高）进行优化调整；控制轨距变化率和水平变化率，以满足精调规范要求，达到联调联试条件要求。动态调整：主要针对动检车的测量数据进行分析，发现并查找对应的局部超限变化位置，利用静态调整方式对轨道线型进一步优化，是轨道平顺性达到高速行车的条件，保证行车的安全性和舒适性。轨道精调介绍静态调整图表轨道精调介绍动态调整图表轨道精调介绍无砟轨道几何参数允许偏差项目允许偏差备注轨距±1mm相对于标准轨距1435mm轨距变化率1/3000水平/超高±1mm扭曲（三角坑）1mm/3m高低2mm/5m30m弦长10mm/150m300m弦长1mm10m弦长轨向2mm/5m30m弦长10mm/150m300m弦长1mm10m弦长正矢0.5mm/2.5m20m弦长中线±10mm与设计值比较高程±10mm与设计值比较轨道精调方案长轨精调测量设备组成：(1)硬件:全站仪(TrimbleS8/LeicaTPS1200,TS30)

GEDOCE小车

TSC2控制器棱镜等配件(2)软件:GEDOOffice–内业数据编辑软件GEDOCE–外业数据采集软件GEDOCalc–内业数据处理软件GEDOLRA–长轨精调分析软件轨道精调方案轨道精调工艺流程图施工准备外业精调前仪器的校正根据扣件调整量，模拟调整钢轨精调调整完毕，提交报表现场钢轨调整钢轨数据复测铺轨、焊接、锁定钢轨精调准备钢轨数据采集优化否是检查偏差合格不合格钢轨平顺度检测和局部调整线路参数编辑(GEDOOffice)轨道精调准备工作前期数据准备轨道控制网CPIII的复测--平面和高程。根据设计院提供的曲线要素通过GEDOOffice软件(线路参数编辑软件)编辑成三个文件,分别为中线、坡度、超高整理CPⅢ数据并保存为*.csv逗号分界符格式把以上数据文件拷贝到TSC2手簿控制器中指定的文件夹内轨道精调准备工作平曲线轨道精调准备工作平曲线变化点里程（四大桩）元素类型起始点坐标、方位角要素长度开始和结束半径（左转为负，右转为正）轨道精调准备工作竖曲线轨道精调准备工作竖曲线变坡点里程变坡点高程曲线半径（凸曲线为负，凹曲线为正）轨道精调准备工作超高½轨距左轨面高程右轨面高程高程参考轨中线超高平面参考轨轨道精调准备工作超高变化点里程左轨超高值右轨超高值倾斜类型轨道精调准备工作CPIII控制点数据编辑格式：“点名，Y，X，H，代码”，保存成“*.csv”文件。

轨道精调准备工作精调前仪器的校正●全站仪的校正①校正全站仪的补偿器②校正全站仪的视准轴与横轴倾角③校正全站仪的自动锁定照准●GEDO轨道精调小车传感器的校正①通过参考值来校正小车②通过全站仪测量来校正小车三.无砟轨道外业数据采集轨道数据采集硬件轨道数据采集软件轨道数据采集流程轨道数据采集硬件全站仪全站仪要求：

a、自动目标照准和程序控制自动测量的功能

b、方向测量中误差不大于±1″

c、距离测量中误差不大于±（1mm+2ppm）系统支持全站仪：TrimbleS6、S8/LeicaTPS1200、TS30)轨道数据采集硬件GEDOCE轨检小车轨道数据采集硬件TSC2控制器

测量专用工具，内置电台、蓝牙IP54防水

野外军标三防，耐高低温（-35℃-+50℃

）

便携，坚固

持续工作15-20小时

有效抵抗阳光直射轨道数据采集硬件技术参数规格1000mm/1067mm/1435mm/1520mm/1600mm/1668mm及其它测量轨距范围精度-20mm/+60mm+/-0.1mm倾斜/超高范围精度+/-10°或+/-265mm+/-0.3mm电池时间使用S8电池,8-10h/块，TrimbleTSC2,15-20h数据传输USB-Stick/PCMCIA/Compact-Flash/SD-Card系统重量约19.5kg温度范围-30°Cto+50°C操作系统WindowsMobile5.0/WindowsXP软件WindowsCE.NET支持的设备TrimbleS6/S8LeicaTPS1200,TCA2003,TS30等轨道数据采集软件GEDOCE-外业数据采集软件GEDOCE软件是安装在基于MicrosoftWindowsMobile5.0操作系统的TrimbleTSC2控制器上，轨道检测小车的配套终端操作软件，该系统通过高精度的电子原器件传感器和计算处理器测量数据与计算轨道曲线要素相比较，控制调节铁路轨道的几何参数以达到设计精度要求。轨道数据采集软件轨道数据采集流程测站数据棱镜测量棱镜坐标传感器基准点坐标几何结构轨道数据偏差值CPIII数据设计值轨道数据采集流程GEDOCE轨道检测小车和全站仪的安置架设全站仪,通过CPⅢ控制网自由建站正确摆放轨道精调小车和全站仪轨道数据采集流程确定工作方向及距离小车可以是按小里程到大里程方向运动，也可以是从大里程到小里程方向运动，保证一致性；小车由远及近方式移动。工作距离，建议10-70m，不要超过80m，否则难保证测量精度，尤其是高程精度。10m60m轨道数据采集流程相邻两站间搭接搭接目的在于消除两站之间的“台阶”偏差。对于搭接区域而言，默认搭接距离10m。四.无砟轨道内业数据分析GEDOCALC软件数据预处理GEDOLRA软件数据分析数据预处理GEDOCE原始数据检查，剔除掉多余的观测值，保证在现场采集的数据正确性。每根轨枕只能采集一遍数据（搭接区域为两遍数据）。外业采集数据中不允许出现重复测站名或点名，否则内业软件认为同一测站或同一轨枕。如果外业采集数据为一段S型曲线，必须将该段数据自HZ点处分割成两段（导向轨不同）。设置正确的GEDOCALC软件配置参数，包括限差和弦长等。明确外业软件采集数据的导向轨方向。数据预处理GEDOCALC软件预处理界面数据预处理GEDOCALC软件报表数据预处理GEDOCALC软件导出CSV格式数据分析轨道的平顺性是体现高速列车行车安全性和舒适性的决定因素,体现于轨距、水平、轨向和高低等.平顺性评价系统（GEDOLRA）是GEDOCE轨道测量系统中重要的组成部分，可以对铁路轨道外业采集的数据进行计算和处理，其计算结果是满足30米和300米长弦标准的相关文件。计算基础是依据外业测量的轨道原始数据经过GEDOCalc软件导出的电子表格*.CSV。数据分析

30m短弦平顺性

P1-P49为轨枕点号，则P25与P33之间的轨向/高低值计算公式如下：△h=∣（h25设计-h33设计）-（h25测量-h33测量）∣=∣（h25设计-h25测量）-（h33设计-h33测量）∣≤2mm轨道检测小车测量的两点之间偏差值相减。

数据分析

300m长弦平顺性

P1-P481为轨枕点号，则P1与P241之间的轨向/高低值计算公式如下：△h=∣（h1设计-h241设计）-（h1测量-h241测量）∣=∣（h1设计-h241测量）-（h1设计-h241测量）∣≤10mm数据分析10m弦平顺性△h=∣h1测量-h1设计∣≤2mm数据分析基本轨定义1）平面测量基准：高轨（外轨），软件计算得到的轨向值为高轨的轨向值。2）高程测量基准：低轨（内轨），软件计算得到的高低值为低轨的高低值。备注:直线段参考下一段曲线走向。数据分析导向轨定义1）导向轨定义原则，面向大里程方向定义左右；2）线路左转，导向轨定义取值为+1，线路右转，导向轨定义取值为-1；3）直线段，导向轨的取值参考下一段曲线的转向，如线路左转，则导向轨取值为+1；

数据分析偏差值和调整量1）以面向大里程方向定义左右；偏差与调整量符号相反；2）平面：实测位置位于设计位置右侧时，偏差值为正；调整量为负；3）高程：实测位置位于设计位置上方时，偏差值为正；调整量为负；4）超高：外轨实测位置大于设计位置时，偏差值为正；调整量为负；5）轨距：实测轨距值大于设计轨距值时，偏差值为正；调整量为负；偏差值=实测-设计调整量=设计-实测数据分析

LRA软件界面：模拟调整量，图形显示，剩余调整量

数据分析GEDOLRA参数配置，输入正确的参数设置值数据分析轨向/轨距调整：根据显示界面首先通过基准轨将轨向调整限差范围之内，然后通过另一侧钢轨调整使轨距及轨距变化率满足要求。数据分析高低/水平调整：根据显示界面首先通过基准轨将高低调整限差范围之内，然后通过另一侧钢轨调整使水平及水平变化率满足要求。数据分析轨道数据调整原则：1）明确平面和高程基准轨，曲线段平面基准轨为高轨，高程基准轨为低轨；直线段基准轨参考大里程方向段曲线。2）平面调整时“先轨向后轨距”，将高轨的轨向值调整到位后，再通过低轨来完成轨距值的调整。3）高程调整时“先高低后水平”，将低轨的高低值调整到位后，在通过高轨来完成超高值的调整。4）调整轨道平顺性指标时，采用“削峰添谷”原则，直观查看数据图形来完成平顺性的过渡（图形显示为直线时，表示平顺性良好）。5）调整过程中，随时可以通过“”按钮来完成撤消。

数据分析GEDOLRA导出成果报表—调整量统计表数据分析GEDOLRA导出成果报表—轨道几何参数五.无砟轨道现场调整钢轨精调作业内容钢轨精调作业标准钢轨精调施组方案钢轨精调作业流程钢轨精调作业内容长轨应在扣件锁定后对轨道进行测量，对测量资料和模拟调整汇总整理并形成书面文件，同时统计扣件更换种类和数量并提报物资需求计划。根据模拟调整文件报表，现场核对调整位置和调整项目，确认无误后更换相应种类的扣件。扣件更换结束后，按规定扭力上紧螺栓，同时检查轨道调整效果和平顺性是否达到要求。清理回收更换下来的扣件并分类存放，同时清理干净到场污染物

钢轨精调作业标准钢轨测量前，应对钢轨、扣件认真检查，确认干净无污染物，轨枕无空掉现象（可用塞尺检查），扣件扣压力达到设计要求。测量一般选在阴天或夜间进行，严禁在高温、雨天、大雾、大风等条件下测量，避免测量误差过大和出现假数据。测量数据模拟调整前，必须保证数据的真实、可靠性（定期检校全站仪和小车传感器）。调整原则“先轨向、后轨距，先高低、后水平”，优先保证参考轨的平顺性，另外一股钢轨通过轨距和水平向参考轨靠齐。钢轨扣件更换前，认真核对现场轨道实际情况，找准需要更换扣件的轨枕，并作出相应的标识，并用弦绳和道尺做必要的符合。钢轨精调作业标准更换扣件时，每次拆除扣件不得连续超过5根枕木（防止胀轨），并且在更换扣件区段两端各松开1-2根轨枕扣件，确保扣件更换能达到预期目的和平滑过渡。更换扣件时，建议平面和高程同时调整，避免重复松紧扣件。扣件更换结束后，再次核对调整量和扣件规格，确认无误后按规定力矩上紧螺栓，回收调整下来的扣件，打扫干净道床表面。再此复查调整效果。对于只是个别更换扣件地段，可以用弦绳和道尺复核即可，对于长大区段调整的，用精调小车测量检查比较准确高效。钢轨精调作业标准动态调整阶段，可根据动检车的测量波形图，认真判断添乘晃车点位置关系，再采用轨检小车对该段轨道进行测量和分析（测量里程需包含前后晃车点里程）动态调整阶段，钢轨小范围的调整，可采用弦线和道尺等辅助工具进行调整；对于钢轨连续出现的不平顺性，可采用轨检小车测量分析。动态调整阶段，必须有专人负责作业现场的安全问题，及时通报动检车的动向，提前做好调整机具的下轨工作，保证安全行车。钢轨精调施组方案人员配备（以一个作业组为例）序号作业内容工种人数备注1轨道测量测量员2提供准确的测量数据2模拟试算技术员1确定调整数据，提供报表3现场位置确定标识技术员1含轨道状态检查、复核4现场指挥领工员1配合技术工作5散扣件线路工2含扣件回收、整理6更换扣件线路工10配合回收扣件的清理7现场防护防护员1专职防护8合计18技术员4人，现场作业14人钢轨精调施组方案工机具配备轨道精调小车一套（包含全站仪、棱镜等）弦绳1付道尺2把塞尺2把起道器（手摇跨顶、压机）1台丁字扳手4把、电动扳手1台小撬棍2根钢刷2把（备用）石笔1盒防护用品2套交通工具（客货车或者中巴车）1辆钢轨精调作业流程根据内业GEDOLRA软件计算的调整量统计表，向物资部申请领取相关更换部件，并由专人运输至作业现场，铺开摆好。根据GEDOLRA软件计算的轨道几何参数表，派技术工人到现场钢轨上标注调整量，包括平面（参考轨）和高程（两根轨）。钢轨精调作业流程根据外业标注的调整量，调整两根钢轨高程；①先利用液压双头螺栓扳手将钢轨扣件螺栓松开，再利用起道器将钢轨抬高。钢轨精调作业流程②更换两根钢轨的高程垫片，并同时更换平面参考轨的轨距挡块，锁死该轨对应螺栓。钢轨精调作业流程利用高精度电子道尺测量，更换另外一侧钢轨的轨距挡块，并锁死该轨螺栓，完成钢轨的平面调整。钢轨精调作业流程当钢轨的平面和高程完全调整完毕后，由专人利用高精度道尺统一测量轨道的轨距和水平（超高），查看调整结果是否满足精度要求，同时也是对工作的一个检查复合。六.无砟轨道复测检查无砟轨道复测检查钢轨调整完毕后，利用GEDOCE轨检小车对轨道进行复测，以便得到轨道的平顺性精度。无砟轨道复测检查复测后的数据用GEDOCALC数据处理软件处理并打印成果报告七.注意事项及建议注意事项及建议在轨道小车测量时尽量选择夜间施工,并避开阳光直射高温、大风

大雾、雨天等不良天气情况。前期数据准备是否准确,仪器是否校正,仪器操作是否正确,轨面及轨内侧是否清扫干净等。确保测量数据的稳定和真实,如果测量数据偏差过大或不真实,轨道

会越调越差或反复调整。选择正确的基本轨，一般来说低轨为钢轨高低的基本轨，高轨作为轨向基本轨。基本轨是轨道几何尺寸调整的基础轨，也是轨道调整的基本线，轨向基本轨的确定标志着线路中心线的确定。注意事项及建议在钢轨精调过程中,无论是平面调整还是高程调整,均先确定好一股钢轨作为基本轨,平面按照“先轨向,后轨距”的原则,高程按照“先高低,后水平”的原则进行调整。选择高精度的全站仪，并定期对其进行校准，维护（2次/周）。每天工作前必须对轨道小车的传感器进行标定校准，确保测量数据的可靠性；如长途运输、磕碰、温度变化等，需要重新校准；全站仪需首先适应工作环境。小车测量作业时，应保证棱镜正向全站仪，减小光线折射误差。数据采集建议采用标准测量模式，且等小车停稳后再测量。注意事项及建议小车测量时应保持轨枕的连续性，避免漏测和多测，点名和站名切勿重复，减少内业处理工作量。小车的移动方向应为由远及近方式逐渐靠近全站仪，因为全站仪测距精度与距离成反比，建站精度与时间成反比，故可保证轨道整体精度。小车的工作距离建议10-70米，如果现场条件不满足，可适当缩短。相邻两站间必须测量10-15根轨枕作为搭接过渡，以消除由于全站仪建站精度不同和测量距离不同带来