铁路客运的静态技术探讨

本文作者：周涛刘智军吴红权周毅工作单位：中铁五局集团第六工程有限公司

轨道静态精调方法及验收标准

了解了影响轨道精调的主要因素，针对不同扣件系统采取的精调方法大同小异。轨道静态精调是在联调联试之前，无缝线路敷设完成，长钢轨应力放散、锁定后对轨道的调整工作。首先对轨道进行全面、系统地检查，根据轨道几何状态(轨道检查仪或轨道几何状态测量仪)对轨道的测量数据，使用软件对轨道线型(轨向、高低、水平、轨距、三角坑)进行方案确定，再将确定好的方案适用于现场调整，合理控制轨距变化率和水平变化率，静态精调完成后通过动检车检测，本质上是通过对钢轨的高低及轨向的高精度调整，以满足轨道的高平顺要求。轨道静态精调工艺流程如图1所示。图1轨道静态精调工艺流程经过准确的轨道测量，合理的数据分析，有效的现场优化调整，最终的轨道静态精度必须满足规范《高速铁路轨道工程施工质量验收标准要求》(TB10754－2010)以及业主相关要求。

关键技术控制

区别于传统的有砟轨道精调技术，将轨道调整的核心放到高精密仪器上，轨道几何尺寸检测使用高精度的精调小车等轨道检测新设备，检测精度高，数据准确，检测数据能够在软件内整体表现出来，并运用高速轨道平顺性原理，可实现30m弦、300m弦的平顺性分析，数据分析合理。这项技术的精确程度、检测效率、系统性、分析连贯性远高于传统的人工弦线轨道分析。对于分析出来的结果汇总成现场调整报表，并通过一系列措施控制现场调整精度，达到报表要求的调整值。其中轨道数据采集、数据分析以及现场精度控制属于无砟轨道静态精调的关键技术，下面就这三方面关键技术进行探讨。轨道数据采集轨道数据采集是无砟轨道调整的关键一步，是数据分析以及现场调整的基础，其数据采集的精度与可靠性直接关系到调整方案的准确性，是满足轨道的高平顺性要求主要手段。轨道数据的采集最常见的为GEDOCE测量系统和AmbergGRP1000S测量系统，现以AmbergGRP1000S测量系统为例进行描述。数据采集准备工作(1)仪器检定对于高平顺的轨道来说，仪器的精密程度很大程度决定了轨道调整的难易程度，用于静态精确调整的全站仪和精调小车需送有资质的检定单位检测。检定合格的测量仪器才是提供轨道平顺的保证，检定过的仪器必须在检定有效期内方可使用。(2)现场轨道状态确认由技术员带领工人进行轨道检查并记录，将发现的问题及时整改，轨道状态确认是保证轨道测量真实性的基础。轨道状态确认标准见表1。(3)CPⅢ复测轨道静态精调前应对CPⅢ网进行复测，复测后的CPⅢ点的误差不得大于3mm。(4)轨枕编号为便于对轨枕测量数据的管理以及后续现场调整，需对轨道上的每根轨枕进行编号。杭甬客运专线绍兴段的道床结构为CRTSⅡ型板式，根据每块道床板都标有板号的特点，以每块板为单元，板号为前缀后加上一位轨枕号作为轨枕编号，如一块标准板共有10根轨枕，板号为R5455，其第一根轨枕编号为R54550，最后一根轨枕编号即为R54559，编号要连续，不得有重号。(5)测量系统内业准备AmbergGRP1000S测量系统所配套的软件有数据采集软件GRPwin，数据处理软件GRPSlapRep，数据分析软件RailAdjust，在测量前需确认获得最新的设计线路要素。并将软件GRPwin、GRPSlapRep、RailAdjust的绝对测量基准及计算基准按照相关说明进行参数确认，如果设计数据是GRPwin支持的格式，可以将设计数据直接导入到软件中。如果没有可以直接使用的电子资料，就要手动输入设计数据，如平曲线、竖曲线、设计超高等。CPⅢ控制点以GSI-16或者ASCⅡ格式导入(数据可以分批导入)，并在工程属性中选中导入的控制点文件。AmbergGRP1000S测量系统软件设置好后，需将电脑中确认检查无误后的CPⅢ成果数据文件(txt数据)复制到TCRP1201+系列全站仪CF卡DATA文件夹中，复制成功后将CF卡插入全站仪并将数据导入至仪器内。轨道数据采集准备就绪后开始上线进行轨道数据采集，测量的环境应满足精密测量要求。由于AmbergGRP1000S测量系统是由全站仪和Amberg轨检小车组合使用，要保证数据的准确性则必须保证测量人员的操作规范，两者工作状况良好。主要从以下几点进行控制。(1)全站仪控制首先对全站仪检查ATR照准的准确程度，检查方法为正倒镜观测固定棱镜，记录水平角和竖直角数值，两次测量值之差应在3s以内。检查不合格时，以100～120m距离的棱镜进行组合校准(考虑气象条件较好的情况)，校准完成后采用同样方法进行检查直到满足要求。自由设站采用8个CPⅢ点进行设站，设站时应进行环境补偿，设站精度应不低于1mm(x、y方向均不低于0．7mm)，一次采集长度不宜大于60m，每次测量的区段必须是在CPⅢ控制点的控制范围之内，下一区间设站时至少要包括4个上一区间精调中用到的控制点，在设站精度或者重叠测量值大于2mm时考虑使用10个CPⅢ点设站，小车方向设置6组棱镜，全站仪方向设置4组棱镜的方式进行，以保证轨道线形的平顺性(见图2)。(2)Amberg轨检小车控制轨检小车采取现场组装，组装时应确认组装部位密贴牢靠，每天组装完成后在稳固的轨道上对轨检小车的超高传感器进行校准，校准后在同一点进行正反掉头测量，检查校准效果，掉头差不得大于0．2mm。对于轨距传感器应每周使用标准的电子轨距尺对小车的轨距进行检查，如偏差超过0．2mm时进行校准。图2轨道数据采集现场设站完成后进入施工模式，看偏差数据是否稳定，如变化范围超过0．3mm，将小车向前推，找到数据相对稳定的距离，根据此距离再次重新设站。轨检小车操作过程中应停稳后进行采集，重视重叠数据的采集，采集每根轨枕时取轨距传感器与单轮中间对准轨枕螺杆，采集过程中注意小车的车况，及时消除异常点，并在配套电脑内输入轨枕编号及现场发现的问题，便于后期调整方案确定。尽量保证工作的连续性。数据分析采集回的轨道数据条目罗列，内容繁多，直接使用原文件进行分析缺少合理性，不直观。在此基础上使用的轨道模拟调整软件为RailAdjust，可导入GRPSlaprep输出的CSV数据文件，RailAdjust提取对轨道调整密切相关的数据，并通过计算关系将俩俩联系起来，最终将轨道几何特征通过实时图表现出，人工使用快捷键调整时能够直观地反映模拟调整情况。数据分析前必须对软件的一些基本定义有所了解，掌握分析原则后进行数据分析。(1)软件的基本定义首先应明确软件中符号的定义是以面向大里程方向定义左右，导入的偏差与调整量符号相反，DTS中曲线图显示的偏差值。平面和高程是分开调整的，软件定义的基本轨是与传统定义不同，具体为平面基准轨是曲线段的高轨，高低基准轨是曲线区段的低轨，直线区间上的基准轨参考大里程方向的曲线。遇到同一文件中存在基本轨不同的现象应在测量文件中分割开。除了轨向、高低等一般轨道状态参数，软件内还引进了一个极差的概念，所谓极差，就是按照平顺性分析原理，取检测点距离内的－a最小值和最大值a作为计算对象，能避免出现因轨道实际线型出现周期性变化导致的短波值偏小以致完全满足要求的情况。(2)数据分析原则应坚持以轨道“大平大顺”为核心的理念，依据整体的变化趋势进行调整，以相对精度为主，绝对精度为辅，避免片面追求绝对精度、小区段理论零误差等现象，遇到异常情况应综合分析再调整。轨道线型调整，应在标准要求的范围内执行。根据以往动态检测的经验，调整方案确定时取标准要求范围的75%为宜，如轨向偏差标准要求为5a/48a(m)检测不超过2mm，但在软件处理数据时控制在5a/48a(m)检测控制在1．5mm限差以内。(3)数据分析方法首先明确基准轨，采用“先轨向后轨距，先高低后超高(水平)”的步骤进行，轨向的优化靠调整高轨的平面位置来实现，低轨的平面位置利用轨距及轨距变化率来控制。高低的优化通过调整低轨的高程来实现，高轨的高程利用超高和超高变化率(三角坑)来控制。调整时参考偏差曲线图，使用快捷键进行轨道调整，曲线图更新的同时，调整量自动添加到相应的4列“模拟调整量”表格中。由于杭甬客运专线道床板敷设完成后需对轨道板承轨台进行平顺性复测，轨道板平顺性复测资料在一定程度上能反映到轨道上来，所以在数据分析过程中碰到问题应参考轨道板平顺性复测资料进行综合考虑，如有条件还可引进高速铁路轨道检查仪(相对小车)进行轨道数据对比，制定最终有效可靠的现场调整方案并整理出调整报表及调整件备料申请。现场调整精度控制培训合格人员根据模拟调整方案准备调整件，并准备有一定的余量。将模拟调整量全部在需要调整区段进行初标识，如果是高程调整，调整数据标识在轨顶上，轨向标识在挡肩上，由现场调整组长进行复核确认准确无误后才通过目测及拉弦线检查模拟调整量的实效性。如果目测结合现场弦线测量的数据与模拟调整数据不符或者出入比较大时，放弃调整此段，做好记录的同时跟数据分析组进行沟通。模拟数据与现场弦线测量数据基本吻合时，按照“摆(调整件)、松(螺栓)、拆(扣件)、顶(钢轨)、清(杂物)、装(调整件)、紧(螺栓)、查(扭矩)、记(台账)”九个步骤更换扣件。使用起道机时最少松3个扣件，最多不超过连续8个。轨向和高低调整表现在同一位置时，先进行高程调整，再进行平面调整，对非基准轨使用道尺对轨距和水平调整量进行核对后，将正确的轨距调整量标识于挡肩上，水平调整量标识于轨顶上。依据核查后的轨距和水平调整量，确认更换扣件规格，检查扣件扣压力调整完毕后用道尺核查。两股轨道调整完毕后，记录现场实际调整件的部位、规格和数量，建立台账，并用道尺复测，并记录实际轨距和水平偏差值。更换扣件时，每次连续松开不宜超过8个扣件。现场调整精度控制时，考虑到WJ-8C型扣件的弹性压缩，将调整件更换完毕前后，注重弦线及道尺在调整前后的数据对比，将实际调整值量化，可进行有针对性的分析复核，消除现场施工时人为造成的问题等。

杭甬客运专线应用实例

杭甬客运专线DK47+311．27～DK65+704位于浙江省绍兴市境内，全长双线18392．47m，结构工程主要有特大桥2座(18277m)，路基1段(105．38m)，该段敷设CRTSⅡ型板式无砟轨道道床，采用WJ-8C型扣件系统，轨道为跨区间无缝线路，无道岔。全段采用AmbergGRP1000S测量系统进行轨道数据采集，经过现场测量控制，合理的数据综合分析加以精细的现场控制，在第一遍轨道静态精调后轨道质量合格率达到93%，第二遍轨道静态精调时消除剩余的轨道质量问题，使用相对小车进行检查，已无超限点，满足联调联试对轨道状态的静态要求。