单元轨道板施工测量方案

一、概况

  伴随国内铁路运输的一次次提速，对于铁路施工测量的精度以及手段也在不停的发生着变革，尤其是近年国内已经开工和准备开工建设的大规模高速铁路，对此要求更是达到了***的高度，我国在该领域起步时间远晚于国外同行，但就我公司研制的京津城际测量项目 SPPS（轨道板精调测量系统）来看，其水平已经和国外同行相齐平，在接下来的 哈大线试验段上，我公司更进一步研发了 USPPS 单元板精调测控系统。

  哈大线主要使用板式施工技术，这也是国内高铁建设的重要发展方向，该方式将支撑锁定轨道的扣件和 CA 砂浆调整层之间的部分预制为轨道板（见图 1-1） ，该轨道板的加工放在施工现场附近的制板厂完成，加工时，根据线路资料会有标准板和特殊板之分，区别主要体现在板长上。轨道板精调测控系统的作用就是对该轨道板的安装和调整进行***的 引导，在进行轨道板精调前，待调轨道板已经借助凸形挡台基本安放于设计线路位置附近。

二、传统技术

  在高速铁路的建设上，日本起步较早，其相应的轨道板精调量测***技术也就有着广 泛的应用，该技术为轨道板调整三角规精调技术。这种技术成熟与 40 年前的日本东北新干 线，目前仍然沿用。

  （一）轨道板调整三角规精调方式主要步骤入下：

  1. 标注凸形挡台中心线和测点位置；
  2. 安放基准器；
  3. 测量基准点之间的距离并作调整；
  4. 进行基准点的纵断测量并作调整，使用设定高低的量具和超高水准器；
  5. 进行基准点的平顺测量并作调整；
   （1） 直线部分主要使用经纬仪和拉线测量；
   （2） 曲线部分主要使用正矢测量仪器、量尺、经纬仪和拉线测量；
  6. 填充防护砂浆固定基准器；
  7. 进行内业整理；
  8. 根据每个凸形档台的基准器的三维坐标计算出对应三脚规的调整参数 并打印临时参数标识卡片；
  9. 将参数标识卡片粘贴在对应凸台上，
  10. 根据参数标识通过调整游标设来定调整三角规；
  11. 按照要求安放轨道板调整三角规，根据水泡指示刻度进行轨道板调整。

   （二）该方式缺陷
  1. 工序繁杂，尤其是按平顺要求***设定预埋基准器，费力费工费时；
  2. 测量基准多次传递，增大了传递误差；
  3. 测量工具杂乱，使用过多非标准测量工具（设定高低量具、超高水准器、调整三 角规和正矢测量仪器） ；
  4. 较多测量工具对环境因素敏感，所有使用水泡测量工具对温度敏感（设定高低量 具、超高水准器、调整三角规和正矢测量仪器） ，拉线测量受风力影响严重；
  5. 人为误差环节众多，手工调节游标、人眼观测水泡和游标刻度因人而异；
  6. 人工参与环节太多，大部分为手工操作，极易出现错误；
  7. 无法对实际施行的调整量和剩余偏差作出真实记录， 无法实施信息化管理和评价

三、UPPS 的改进与创新

1 创新的无碴轨道板直接随机测量***原理

  以 CPIII 点控制网作为已知点群，用后方三维交会法得到自动全站仪的测站坐标和 定向值，然后直接测量放置在已经基本安放到位的无砟轨道板两端的代表左右钢轨顶面的 实际坐标的T形标架上的两个棱镜， 即获得了左右钢轨顶面的实际坐标和实际中线点坐标， 将此实测值与设计值通过实时配套的数学模型的比对和数学变换，可以立即获得任意里程 处（在此即是一对棱镜所代表的线路断面）的轨道板横向两侧应有的调整量。
   这种创新的测量无碴轨道板调整量的方法适用于：
  ⑴已知铁路线路和轨道板的设计参数；
  ⑵已经建立了 CPIII 点控制网；
  ⑶轨道板上预制了与 T形标架配套的对点标志。
  突出的优点：
  ⑴适用于任意无碴轨道板板型， 为中国高速铁路的关键的铺板技术的标准化奠定了基 础；
  ⑵钢轨空间位置的控制是直接经过 CPIII 点控制网两次传递获得，减少了多重传递的 差错；
  ⑶减少了预埋、精测线路凸形挡台基准器的工作，降低了成本，节省了时间；
  ⑷可以适用于任意里程位置，无需其他辅助手段；
2 该系统实现了信息化管理，按无缝技术设计。全部已知参数的存储、测量、计算、记录、 显示发布工作由适于野外恶劣工作条件的三防工业级 PDA 电脑执行，可以朔源，将人工干 预减少到***低限度，***大限度地保证了原始数据（已知、测量）的准确性和可靠性，并能 对轨道板的实际调整到位的偏差作出评价。
3 系统中的所有分离的组成部件和设备之间的信息传输均采用带地址码的无线通讯方式进 行，通讯模块采用可组网、抗干扰能力强，能耗低，传输可靠的器件，没有电缆的拖累。 极大地适合于铁路现场施工作业的条件。
4 该系统中的T形标架的标准长度和对称性的零点校准可以通过T形标架在施工现场自主 校正，随时可以校正由于外部条件变化和干扰引入的计量零点误差，保证了测量数据的准 确性。
5 利用电子气象传感器获得的数据， 对每次测量实施气象改正并对T形标架进行温度补偿。
6 巧妙设计的T形标架的中心支脚安放棱镜后， 可以对本系统的测量准确性进行***校核， 并配套开发了***检测软件模块，具有成果精度自检功能；大大提高了铺板施工精度的可 靠性。
7 设计中的轨道板的四个调整工位配备了四个无线接收调整量的显示器，轨道板四周的相 应调整量同步分开发送到各自对应的显示器上，直观明了，避免了差错。

重要说明：上述系统连同配套研制的 CPIII 球棱镜标志组及自动观测系统，底座混凝土钢 模放样，凸形挡台钢模放样，轨道精调测控系统（轨道放样尺）全部都在***重大科技 项目“严寒地区无砟轨道试验段” （哈大客专的试验段）上获得成功应用并取得部科技司和 工管中心***的评审鉴定的充分肯定。