III型板式无砟轨道模注检测和施工测量系统.docx
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III型板式无砟轨道模注检测和施工测量系统
III型板式无砟轨道模注检测
和施工测量系统
目录
一、系统方案1
1.1.III型板式无砟轨道施工技术概述1
1.2.III型板式无砟轨道施工测量系统3
1.2.1.III型板式无砟轨道施工测量系统基本原理3
1.2.2.III型板式无砟轨道施工测量系统的组成4
二、III型板式无砟轨道施工布板软件6
2.1.计算起算数据7
2.2.主要功能7
三、III型板式无砟轨道钢模检测与调整系统12
3.1.系统组成12
3.2.基本原理12
3.3.轨道板模型检测工装13
3.4.轨道板模型调整方法14
3.5.所需设备14
3.6.轨道板钢模调整软件15
四、III型板式无砟轨道成品板检测系统16
4.1.系统组成16
4.2.检测内容16
4.3.检测方法17
4.4.成品板检测报告18
五、III型板式无砟轨道精调测量定位系统20
5.1.系统组成20
5.2.作业流程21
5.3测量标架21
5.4III型板式无砟轨道精调定位测量软件的界面22
5.5实测过程23
六、长钢轨精调测量定位检测系统24
6.1.系统组成24
6.2.检测步骤24
6.3．实测过程25
6.4.轨道检测数据分析处理26
一、系统方案
1.1.III型板式无砟轨道施工技术概述
III型板式无砟轨道是板式无砟轨道的新技术体系，其无砟轨道板的关键施工技术为：
在路基地段是纵联板，在桥梁段是单元板。
单元板之间已经没有凸台，改成了轨道板下方形凸出的混凝土定位锥设置概念的初铺定位，两种板外形完全一样，承轨槽都带有挡肩，曲线地段承轨槽面依靠钢模承轨槽的调整预制成空间曲面；轨道板与底座混凝土之间依靠灌注自密实混凝土固定。
因此，III型板式无砟轨道的技术体系是真正意义上的具有中国自主知识产权的新型高铁无砟轨道技术体系。
其无砟轨道板的施工的基本工艺流程如下图所示。
1.2.III型板式无砟轨道施工测量系统
1.2.1.III型板式无砟轨道施工测量系统基本原理
根据III型板式无砟轨道施工技术的基本工艺要求和特点，其无砟轨道板的施工测量的关键技术和基本原理为：
直接测量、随机定位、偏移算法。
●直接测量是指所有的施工测量流程均以线路两侧的CPIII轨道控制网作为测量的基准参考点，采用自由设站边角交会的方法确定全站仪的设站坐标和方位；
●随机定位是指轨道板的精调定位无需事先计算出需要精调的轨道板上测量定位点的理论坐标数据，而是随机实测需要精调的轨道板上的测量定位点的三维绝对坐标数据，实时计算出该点的精确里程和应有的理论设计位置，具有实时、随机定位的特点。
●偏移算法是指轨道板砼底座钢模板精调定位、轨道板的精调定位、钢轨精调测量定位时，其理论坐标的计算模型是根据测量定位点距线路中线的横向和高程的偏差，通过三维空间的投影变换计算得到该点的理论坐标，从而进行横向和垂向的调整量计算。
1.2.2.III型板式无砟轨道施工测量系统的组成
III型板式无砟轨道施工测量系统主要有：
①III型板施工布板软件；②轨道板钢模调整与检测系统；③轨道板成品板检测系统；④轨道板精调定位测量系统；⑤钢轨精调定位测量系统。
在线路上的所有精调定位系统检测均采用线路两侧的CPIII轨道控制网作为测量的基准参考点，用自由设站边角交会法决定测站坐标和方位。
其中：
1.III型板施工布板软件系统
III型板施工布板软件（IIISlabConstructionDistributingSystem），是由成都普罗米新科技有限责任公司自主研发的施工布板系统软件，其主要功能为计算I/III型板的轨道板生产时的承轨台调整数据，计算施工放样坐标以及轨道板精调成果评估，其计算的起算数据为铁道设计院提供的平曲线、竖曲线、设计超高等线路设计参数，以及线路轨道板铺板分布等数据。
2.轨道板模型检测与调整系统
采用高精度自动全站仪、配合相应的板模型检测工装、以及检测控制的机载软件或控制手薄软件，根据USCDS计算的到板数据文件对预制曲线段的轨道模型上的承轨槽钢模进行检测与调整，将轨道板的承轨面预制成空间曲面。
3.轨道板成品板检测系统
采用高精度自动全站仪、配合相应的成品板检测工装以及数据采集机载软件或控制手薄软件，采集轨道板上各个承轨槽位置和螺孔位置的三维坐标数据，导入轨道板成品板后台数据处理分析系统中，对成品板的质量进行检测和分析。
4.轨道板精调定位测量系统
采用特制的可以和II型轨道板精调定位通用的测量标架测量获得轨道板各个调整工位的横向和高程调整量数据，将轨道板调整到应有的理论位置。
5.钢轨精调定位测量系统
采用轨道几何状态检测仪，对钢轨进行任意里程处的绝对定位和相对定位测量，实时测量获得轨中点及左右钢轨的轨距、超高、轨向、水平、扭曲等空间三维坐标和姿态，计算出左右钢轨的轨向、高程偏差和调整量数据，指导将左右钢轨调整到应有的设计位置。
二、III型板施工布板软件
2.1.计算起算数据
1.线路定线参数
包括：
平曲线、竖曲线、里程断链
2.线路布设的轨道板分布参数
线路布设的板缝中心里程数据。
2.2.主要功能
1.输入线路定线参数
2.导入线路布设的板缝中心里程
3.III轨道板承轨台调整的板数据计算
4.混凝土底座边模放样坐标计算
5.轨道板精调成果评估
●III型板施工布板软件主窗口
●III型板线路定线参数输入窗口
●导入线路布设的板缝中心里程数据窗口
●计算轨道板钢模承轨槽调整的板数据文件窗口
●计算线路上的各放样点坐标，生成施工放样的坐标文件（.CSV或.GSI）窗口
●轨道板精调成果评估窗口
三、III型板钢模检测与调整系统
3.1.系统组成
3.2.基本原理
本检测系统须使用由成都普罗米新科技有限责任公司开发的具有自主知识产权的《III型板施工布板软件》，根据铁道设计院提供的平曲线、竖曲线、设计超高、里程断链等线路设计参数，以及线路布设的板缝中心里程数据，可以计算出直线段和曲线段铺设的轨道板上每个轨座支点位置的理论空间坐标，再将这些坐标数据通过坐标系旋转和平移以及空间曲面的投影变换，转化成以轨道板纵向和横向为坐标轴的相对坐标系下的坐标数据文件（简称板数据文件）。
轨道板厂使用这些轨道板数据文件，采用高精度全站仪、轨道板模型检测工装、球形棱镜、以及模型测控软件，可以测量出曲线段的轨道板的模型上的承轨槽的模具在轨道板相对坐标系下的位置，并计算出横向和垂向的调整量，指导现场操作人员将这些承轨槽的模具调整到应有的位置，从而预制出符合曲线段要求的轨道板。
同样地，采用高精度全站仪、成品板检测工装、球形棱镜，以及成品板检测数据采集软件，采集每个承轨槽位置的空间坐标数据，与布板软件计算得到的轨道板数据文件中对应位置的理论坐标数据相比较，计算出每个承轨槽位置的横向和垂向偏差，对成品板质量进行检测，同时采集和各个螺孔位置的空间坐标数据，进行螺孔位置的直线性和对称性检测。
3.3.轨道板模型检测工装
轨道板模型检测工装是特制的4个螺栓桩通孔检测套筒，即检测套筒可插入轨道板模型上去掉螺栓桩后的通孔，在检测套筒上在放置球型棱镜。
3.4.轨道板模型调整方法
3.5.所需设备
III型板钢模调整与检测设备及软件表
序号
设备名称
数量
用途
1
全站仪
1台
进行坐标测量
2
螺栓桩检测套筒
4个
插入模具螺栓桩通孔上并与该处的钢模底面密贴
3
球棱镜
4个
反射目标
4
三脚架
1副
架设全站仪
5
软件
1套
分析处理观测数据、获得结果
6
PAD（测量手薄）
1台
运行轨道板模具调整软件
7
无线数传电台
1个
连接PDA和全站仪，进行数据通信，发送调整量信息
8
无线信息显示器
2个
显示左右承轨台的调整量
3.6.轨道板钢模调整软件
图一：
测量参数图二：
载入板数据文件
图三：
图形化的测量界面图四：
承轨台调整量显示
四、III型板成品板检测系统
4.1.系统组成
4.2.检测内容
钳口距离、承轨面坡度、承轨面与钳口面夹角、承轨台间外钳口距离、拱高、直线度、平整度、轨底距等。
2.检测器具
1）检测平板
2）自定心螺孔适配器
III型成品板检测设备及软件表
序号
设备名称
数量
用途
1
全站仪
1台
进行坐标测量
2
球棱镜
4个
反射目标
3
检测平板
1个
测量轨道板钳口距、承轨面坡度、大钳口距等
4
自定心螺栓孔适配器
4个
能插入不同直径的螺栓孔导管中，与螺栓孔处混凝土顶面密贴
5
三脚架
1副
架设全站仪
6
软件
1套
分析处理观测数据、获得结果
7
常规量具
1套
测量承轨面与钳口面夹角等
4.3.检测方法
1.在标准承轨台上对检测平板进行初始化处理；
2.在距被检测轨道板5～10米的中线附近架设全站仪；
3.使用自定心螺孔适配器依次插入成品板的32个螺孔，并利用全站仪进行坐标测量，保存测量坐标数据文件；
4.使用检测平板一端紧靠承轨台外侧并利用全站仪进行坐标测量；
5.使用检测平板另一端紧靠同一承轨台内侧并利用全站仪进行坐标测量；
6.重复4、5步，至所有承轨台测量完毕；
7.将测量数据导入分析软件，获得钳口距离、承轨面坡度、承轨台间外钳口距离、实测拱高。
8.承轨台的承轨面与钳口面夹角宜采用角度游标尺直接测量。
4.4.成品板检测报告
III型板成品板的检测报告主要包括以下几种数据结果：
1.钳口距离
2.轨底坡
3.螺孔间距
4.承轨台横向偏差曲线（与理论横向偏移值比较）
5.承轨台高程偏差曲线（与理论高程偏移值比较）
五、III型轨道板精调测量定位系统
5.1.系统组成
5.2.作业流程
5.3测量标架
特点：
1.采用高强度、轻型复合铝型材，重量轻。
2.采用圆型管材作为测量标架横梁，不易弯曲和扭曲。
3.独特的门型框架设计，使得支架不易变形。
4.创新性地采用一端支架固定，另一端支架可以围绕标架横梁旋转的结构设计，可以自动适应曲线段轨道板一对承轨槽面的扭曲结构，使标架的四个触及端完全密贴外钳口挡肩面，真实地反映曲线段的轨道板空间位置。
5.4III型板精调定位测量软件的界面
图一：
主窗口图二：
线路定线参数输入（平曲线）
图三：
轨道板定位测量界面图四：
轨道板调整量显示界面
5.5实测过程
全站仪瞄准轨道板上的1号棱镜，开始测量1号棱镜的坐标，完成后，系统将操控全站仪自动依次瞄准2～4号棱镜完成坐标测量，并自动计算出调整量数据，如下图所示：
CRTSIII型轨道板精调定位测量系统的特点如下：
1）采用可旋转门型框架、圆型管材横梁的测量标架，使得触及端完全密贴外钳口挡肩面，真实地代表曲线段的轨道板空间位置。
2）采用“直接测量、随机定位、偏移算法”，直接使用线路两侧的CPIII控制网作为测量基准，可随机测量任意线路上里程位置的轨道板的实际空间位置和姿态，可直接计算轨道板上任意中、边桩的理论坐标。
3）一个测站可测量5块轨道板,测量效率高。
4）换站后，采用余弦函数平滑处理换站搭界偏差，保证调整轨道板的平顺性。
六、长钢轨定位检测系统
6.1.系统组成
设备
数量
用途
SGJ-I-CDP-3型轨道几何状态测量仪
1套
对钢轨进行轨距、水平（超高）、绝对坐标的测量
气象设备
1只
用于测距气象改正
全站仪
1台
对轨道几何状态测量仪上的棱镜进行坐标测量
CPIII目标棱镜组
8个
全站仪自由设站边角交会的目标
6.2.检测步骤
6.3．实测过程
图一：
使用SGJ-I-CDP-3型轨道几何状态测量仪进行钢轨定位检测。
左右轨同时调整的显示界面不进行轨距调整的显示界面
图二：
SGJ-I-CDP-3型轨道几何状态测量仪测量手薄软件的测量界面
6.4.轨道检测数据分析处理
图三：
SGJ-I-CDP-3型轨道几何状态测量仪后台数据分析软件
图四：
轨道平顺性数据分析结果
图五：
模拟钢轨扣件调整及调整扣件统计功能
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