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向荣峰精调论文

GRP轨道测量系统在武广客运专线中的应用

作者：

向荣峰

摘要：

客运专线是以客运为主的快速铁路。

目前在我国，时速200至350km/h的铁路统称为客运专线，客运专线运量大、安全可靠、效能高，社会经济效益显著,能够实现大量、快速和高密度运输。

在客运专线施工过程中，将铺设的轨道精确调整到设计位置，是保证客运专线质量的关键因素。

GRP轨道测量系统对轨道实际三维空间位置的进行精确测量和定位，并实时计算出左右钢轨的实际位置与设计位置之差而获得横向和高程的调整量，在武广客运专线实际应用中测量精度能满足《客运专线无碴轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》的要求。

关键字：

精调客运专线GRP轨道测量

GRP轨道测量系统在武广客运专线中的应用

1武广客运专线介绍

1.1定义

客运专线（PassengerDedicatedLines--PDL）,是以客运为主的快速铁路。

目前在我国，铁路等级除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级外又增加了“客运专线”等级，时速200至350km/h的铁路统称为客运专线，曲线半径一般在2200m以上。

武广客运专线：

全长995公里，工程投资930亿元人民币，建设工期为四年半，2010年年底竣工。

1.2意义

在繁忙干线建设客运专线，实现客货分线运输，能够大幅度提高铁路运输能力，分流现有线的大部分客车，缓解现有线运能紧张的局面，同时还可以满足大经济区、大城市的增量运输的需求，利用现有线用来发展货物重载运输，适应日益增长的运输需要。

2.GRP轨道测量系统

在武广客运专线主要采用瑞士安伯格公司生产的GRP1000轨道测量系统。

GRP1000轨道测量系统用于轨道几何形状测量，是静态或者动态模式进行轨道绝对测量的最佳选择。

GRP1000测量系统主要由手推式轨检小车和分析软件包两大部分组成。

即可单独测量轨道水平，轨距等相对结合参数，也可配合LEICATPS全站仪来实现平面位置和高程的绝对定位测量，上述绝对定位测量通过全站仪的自动目标照准功能以及与GRP1000之间持续无线电通讯来完成。

GRP1000是一个测量系统，需要操作人员具备系统的测量知识，能够熟练操作全站仪并具有现场使用全站仪进行轨道测量的经验。

2.1系统组成

2.1.1GRPsystemFX标准型号的手推式轨检小车

AmbergGRP1000S

轨道检测小车是一种检测静态轨道不平顺的便捷工具。

它采用电测传感器、专用便携式计算机等先进检测和数据处理设备，可检测高低、水平、扭曲、轨向等轨道不平顺参数。

国外铁路在动静态不平顺差异较小的高平顺线路、无碴轨道线路，以及在新线施工中，整道、检查铺设精度、验收作业质量时，广泛应用轨道检测小车。

GRP1000轨检小车精度如下：

项目

精度

里程

光电记数器测量方式

测量误差

<0.5%

里程分辨率

±5mm

轨距（mm）

1435

轨距传感器量程

-25mm～+65mm

轨距传感器精度

±0.3mm

水平传感器量程

-10°～+10°换算成高差±225mm

水平传感器精度

±0.5mm

水平位置和高程测量精度

±1mm

2.1.2能自动识别目标的TPS1200全站仪

LeicaTCRP1200+全站仪

2.1.3用于计算机与全站仪之间数据通讯连接的无线调制解调器，

2.1.4控制计算机上的GRPWIN5系统软件，

2.1.5触摸屏松下CF-19便携式电脑。

2.2系统作用

2．2．1精调小车

安伯格原厂建议，目标距离对无碴轨道测量控制在60-80米，对有碴轨道测量控制在100-200米。

所以，建议作业时将目标距离控制在80米以内。

如果测量条件较差（如夏天中午时分）应该进一步缩短目标距离（建议50－60m）。

用户也可以通过反复的测试找到最佳的目标距离

设备专人负责。

负责设备的充电、野外测量前后零件的清点、以及设备的清洁。

测量前利用扫把将轨道扫干净，避免尘土等杂物对测量产生影响。

前往工地施工之前在计算机中对设计数据（平曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入到测量控制软件中。

仪器安装、运送和收仪器时注意仪器的保护。

轨检小车每次测量作业之前都要对超高传感器进行校准。

过轨缝时一定要收回轨距轮，然后两个人把精调机抬到另外一条轨道上。

精调机测量时，要注意钢轨扣件是否拧紧，如未拧紧就进行轨道调整会损坏精调机的轨距传感器。

安装精调机时，注意螺丝一定要拧紧，需要两个人操作，轨距传感器一侧不要直接接触地面，以免损坏轨距传感器。

注意精调机的电脑和小车USB的接口处，不要粘到水，虽然笔记本是防水的但是插口处并不防水，电子设备遇水很容易损坏。

注意USB线和小车的连接处，连接时不要用力过大，以免把螺扣拧断。

当转换小车推把方向时，注意闸线不要被卡断。

轨检小车和全站仪的距离应控制在70米以内，轨检小车测量时应逐渐靠近全站仪而不是远离全站仪

数据处理要插入软件狗，注意软件狗的保管，不要丢失。

2．2．2全站仪

为了确保全站仪与轨检小车之间的通视，以及测量的精度，测量区域应尽量避免其它施工作业。

测量时将全站仪架设在轨道中心，以减小测距误差对轨道横向偏移的影响，并且在测量的过程中，全站仪不受干扰。

每个测量区间全站仪自由设站时需要8个控制点，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，以保证轨道线形的平顺性。

设备操作人员应认真阅读全站仪操作手册。

测量时，应在条件允许的情况下尽量按照全站仪的使用要求进行测量。

考虑天气、太阳直射、雾气、雨后大气湍流等因素，选择最佳的测量时间。

另外，建议在阳光下测量时一定要使用遮阳伞。

测量过程中要利用控制点对全站仪进行检核，检核不合格应重新设站，并重测。

设备专人负责。

负责设备的充电、野外测量前后零件的清点、以及设备的清洁。

全站仪的设置不要轻易去改动，改动后会对全站仪的测量或者通讯有影响，如操作者对全站仪和精调机很了解，可以根据具体情况做调整。

每天外业测量完后，测量一个60-80米远的点，盘左盘右各测量一次，记录数据，检查水平角和竖角偏差，如在2-3秒以内可以不对仪器进行校准，如超过3秒应找合适时间对仪器轴系关系进行校准。

校准后依然要盘左盘右检核以保证校准的准确性。

全站仪搬站时将仪器拆下，并放到仪器箱子里面，拿到下一站点再拿出，不要直接扛到下一站或者手提到下一站。

扛到下一站或者手提到下一站会对仪器的竖轴和水平轴产生影响，最终影响测量精度，手提如果人不小心摔倒会损坏仪器更应注意。

全站仪采用后方交会的方法进行设站。

为了确保全站仪得设站精度，建议使用8个后视点，如果现场条件不满足，至少应使用6个控制点。

测站中误差限差：

东坐标：

1mm

北坐标：

1mm

高程：

1mm

方向：

2″

2．3测量过程

1.工作流程

1）前往现场检测之前在计算机中对设计数据（平曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入到测量控制软件中

2）把CPIII成果输入到全站仪中。

到达现场后对控制点进行检查，确保控制点数据（平面坐标及高程）正确无误，检查控制点是否受到破坏。

3）为了确保全站仪与轨检小车之间的通视，以及测量的精度，测量区域应尽量避免其它施工作业。

4）使用8个控制点（CPIII）进行自由设站;全站仪自由设站时，平差后东坐标、北坐标和高程的中误差应在1mm以内，方向的中误差应在2秒以内，否则应重新设站。

5）进行正确的测量设置，比如高程以内轨为基准、超高以1.5米为基长等

6）轨检小车每次测量作业之前都要对超高传感器进行校准

7）全站仪搬站后前后两个区间的测量需交叠5-10米。

8）测量完成后，输出轨道几何参数，制作报表并进行评价。

可根据需要定义报表的输出内容，选择性的输出轨道平面位置、轨面高程、轨距、水平/超高、轨向（长波和短波）、高低（长波和短波）等参数的偏差。

2.轨道精调测量质量控制措施

1）严格检查设计数据（平曲线，竖曲线，超高，控制点），检核无误输入到计算机中

2）到达现场后检查控制点是否发生变形或遭到破坏

3）每天开始测量之前检查全站仪测量精度：

正倒镜检查全站仪水平角和竖角偏差，如果超过3秒，在气象条件较好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α）校准；检查全站仪ATR照准是否准确（照准偏差少于3秒）

4）全站仪采用后方交会的方法进行设站，设站距离应控制在70米以内；测量条件较差时，根据具体环境缩短目标距离（建议50－60m，实时测量结果应稳定在0.7mm以内）；恶劣条件下禁止作业

5）为了确保全站仪得设站精度，建议使用8个控制点，如果现场条件不满足，至少应使用6个控制点。

设站中误差为东坐标、北坐标和高程：

1mm；方向：

2”；与轨检小车同向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎

6）全站仪设站的位置应靠近线路中心，不可在两侧控制点的外侧

7）设站后要使用控制点检核全站仪设站，搬站前也要再次检核，以证实此次设站测量结果的可靠性；如测量条件不佳，测量期间可增加检核次数

8）每天测量之前都要在稳固的轨道上对超高传感器进行校准，校准后可在同一点进行正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm以内；如发生颠簸、碰撞或气温变化迅速，可再次校准

9）采集数据时小车要停稳，棱镜要正对全站仪；全站仪采用精确模式

10）测量时应尽量保证工作的连续性，轨检小车应由远及近靠近全站仪的方向进行测量。

因为随着时间的增加，全站仪的设站的精度在降低，而测距的精度随着距离的缩短在增加。

如果选择由近及远远离全站仪的方向进行测量的话，测距和设站的精度都在降低，不利于测量结果的稳定

11）测量时要实时关注偏差值，如果存在明显异常，需重复采集数据，覆盖之前采集的结果，如依然存在突变，要及时分析原因

12）全站仪搬站后进行设站时，应使用上次设站已经用过的4-6个控制点，以保证轨道的平顺性

13）两次设站后交叠段的重复测量偏差不应小于2mm，交叠补偿量可参照1mm/10m的比例进行换算；补偿一般在下一站测量区间进行

14）如轨道粗调放样偏差较大，应避免对单点进行调整，并增加精调次数

15）最终精调和浇注的时间差超过12小时，需要重新复测；气温迅速升高或降低15度时，需要重新测量

16）浇注混凝土之前任何人对轨排位置有任何疑问，应及时通知测量人员，必要时对轨道进行随机复测

2．3．1使用条件（影响因素）

 到达现场后对控制点进行检查，确保控制点数据（平面坐标及高程）正确无误，检查控制点是否受到破坏。

⑵在施工测量中，如果浇筑混凝土之前对轨排位置有任何疑问，应及时通知测量人员，并对轨道进行随机复测，如发现位置不符应考虑重新进行精调。

（1）一般复测必须遵守以下规则：

最终精调和浇注的时间差超过12小时

气温迅速升高或降低15度

轨排受到任何不允许的外力干扰

⑶设备应按照使用手册之规定对设备进行妥善保管以及清洁，尤其是每次测量作业之后要清理轮子上的锈迹及油污。

⑷设站误差控制措施

全站仪设站的位置应靠近线路中心，而不是在两侧控制点的外侧。

每个测量区间全站仪自由设站时需要8个控制点

与轨检小车同向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎

全站仪测量之前要首先适应环境温度

⑸测量误差控制措施

选用高精度全站仪，并定期检定

测量时棱镜要对准全站仪

采集数据时小车要停稳，全站仪建议采用精确模式

测量时尽量保证工作的连续性

恶劣天气条件下禁止作业，一般中午11点到下午3点之间也要避免测量作业

小车棱镜应高于轨面一定距离

全站仪测量斜距控制在70米以内

测量过程中要注意检核全站仪设站

（6）小车内部误差控制措施

定期进行几何尺寸校准

长时间颠簸运输或发生碰撞后也许及时进行校准

每次测量之前都要对超高传感器进行校准

把小车当作测量仪器，精心维护

3．应用实例

参考文献：

（1）《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；

（2）《工程测量规范》（GB50026—93）；

（3）《精密工程测量规范》（GB/T15314—1994）。

（4）《客运专线无碴轨道铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设〔2007〕85号）

（5）《客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号