高速铁路无砟轨道测量与调整.ppt

高速铁路无砟轨道测量与调整,高速铁路无砟轨道测量与调整,无砟轨道精调概述 无砟轨道静态几何参数测量方法 GRP1000数据采集(GRPwin) 数据处理与调整量模拟试算(GRP SlabRep和DTS) 精调作业要求与建议 轨道测量与精调相关新技术,无砟轨道精调概述,无砟轨道精调：概述,长轨精调是指在无砟轨道长轨铺设、钢轨应力放散并锁定后，测量轨道几何参数，根据平顺性标准对超限区域进行分析和调整，使轨道满足高速行车要求； 无砟轨道两股钢轨应分别调整，一般通过扣件调整实现；调整时要特别注意轨距与轨向的关系，高低与水平（超高）的关系。 长轨精调可分为静态调整和动态调整两个阶段,-王志坚，刘彬,轨道精调：静态调整与动态调整,静态调整是在联调联试之前根据轨道静态测量数据对轨道进行全面、系统地分析优化和调整，将轨道绝对几何参数和相对几何参数调整到验标以内，使轨道满足高速联调联试条件； 轨道动态调整是在联调联试期间根据轨道动态检测情况对轨道局部缺陷进行修复，针对相对几何参数进行微调，对轨道线型进一步优化，使轮轨关系匹配良好，进一步提高高速行车的安全性、平稳性和乘座舒适度，使轨道平顺性全面达到高速行车条件。,-王志坚，刘彬,轨道精调工作流程,轨道精调：静态检测数据,轨道精调：动态检测数据,轨道精调：标明问题区间,轨道精调：模拟调整量,调整前,调整后,GRP 试算表,轨道精调：DTS专用精调软件,无砟轨道精调测量解决方案,Amberg GRP1000轨检小车 Leica TPS1200全站仪（1秒级）及以上 全站仪设站距离不超过70m 平面位置/轨面高程测量精度：1mm 轨向/高低测量精度：0.5mm（30米弦，5米检核） 效率：600m-800m/8h(一台全站仪),成功案例,京津城际全部26组高速道岔施工验收及轨道道岔运营维护 中铁二局/GRP10002；北京局/GRP1000 2 石太客运专线隧道内无砟轨道运营维护 北京局/GRP1000 2 武广高铁长轨精调/道岔精调及运营维护 各工程局/GRP1000130； 武汉局/GRP1000 3；广铁集团/GRP1000 15 沪宁/沪杭长轨精调/道岔精调及联调联试 各工程局/GRP100050；上海局/GRP10008 成灌城际长轨精调与联调联试 中铁2局/8局/成都局 / GRP10006 京沪高铁轨道精调及联调联试 各工程局120,共计300余台GRP1000在中国高铁建设及运营维护中得到应用！,轨道静态几何参数测量方法,轨道几何参数可分为绝对几何参数和相对几何参数 绝对几何参数是指轨道实测中线坐标、轨面高程及其与设计坐标和高程的偏差；偏差越小，定位精度越高。 相对几何参数是指轨距、水平（超高）及其偏差和变化率，轨向和高低偏差及长短波不平顺等；数值越小轨道越平顺。,无砟轨道几何参数,精密测量三要素,高精度控制网 精密测量仪器：徕卡全站仪+GRP轨检小车 熟练测量人员：测量技能+轨道知识+软件操作,轨道几何参数测量：轨距,轨距测量传感器,轨顶以下16mm,轨道几何参数测量：水平(超高),使用内置倾角仪测倾角 然后使用基准长度换算， 比如1.5m或1.505m,轨道几何参数测量：平面位置和高程,使用全站仪实测得轨检小车上棱镜的三维坐标，然后结合标定的轨检小车几何参数、小车的定向参数、水平传感器所测横向倾角及实测轨距，即可换算出对应里程处的实测平面位置和轨面高程，继而与该里程处的设计平面位置和轨面高程进行比较，得到其偏差，用于指导轨道调整,轨道几何参数测量：平面位置基准,轨道几何参数测量：轨面高程基准,轨道几何参数测量：轨向与高低,轨道几何参数测量：长短波不平顺,30米弦 每隔5米检核,300米弦 每隔150米检核,轨道几何参数测量：验收标准,轨道几何参数测量：综合报表,GRP1000数据采集,硬件：手推式轨检小车,轨距传感器,精度 0.3 mm 测量范围i -25 to +65 mm,超高传感器,精度 0.5 mm 相对于1435 mm轨距 测量范围 10,里程计,分辨率：5mm 精度优于：0.5 %,棱镜位置高于轨面约60cm，以尽量降低大气折射的影响 系统组装不会降低测量精度,硬件：GPC棱镜柱,用LEICA全站仪测量绝对坐标 LEICA TPS1200 LEICA TPS2000 LEICA TS30 利用TCPS27或RH1200无线调制 解调器进行远程控制操作,硬件：全站仪,硬件：内置传感器、供电与通讯模块,GRPwin软件：项目资料,CP3和CP4/GRP点三维坐标及编号规则； 左右线独立设计中线； 平曲线设计参数：起点里程, 交点坐标和偏角, 圆曲线半径， 缓和曲线长和长短链等，并换算ZH、HY、YH、HZ点坐标； 坡度表：里程、变坡点高程和竖曲线半径； 曲线设计超高值 轨枕编码方法,首先输入起点里程，然后选择曲线要素类型，并输入每一曲线要素的起点坐标、缓和曲线长度或圆曲线半径（右转曲线半径为正值）；长短链处需分为两段设计中线,GRPwin软件：平曲线,GRPwin软件：平曲线,路径：项目属性-测量文件-设计中线-平曲线,GRPwin软件：竖曲线,竖曲线通过切线交点定义，输入交点里程、高程和竖曲线半径。下凹曲线半径为负；上凸半径为正； 如果变坡点处设置了竖曲线，则圆类型选择“圆”；如果没有设置竖曲线（坡度代数差不大）则选择“顶点”；竖曲线起点和终点必须选择“顶点”。,GRPwin软件：竖曲线,路径：项目属性-测量文件-设计中线-竖曲线,工作区间前后各两个变坡点,GRPwin软件：竖曲线,输入ZH、HY、YH、HZ点的超高值，与平曲线相一致。 左转曲线超高为负，右转曲线超高为正，单位为米,GRPwin软件：超高,路径：项目属性-测量文件-设计中线-平曲线,GRPwin软件：超高,可导入文件类型：txt格式文本或GSI格式文本 数据格式：点号 东坐标 北坐标 高程；字段之间用空格隔开,GRPwin软件：控制点,路径：项目属性-测量文件-服务文件-控制点,GRPwin软件：控制点,轨道 参考点,中线 参考基准,超高 计算基准,高程 参考基准,GRPwin软件：项目属性-平面和高程基准,轨检小车 方位角,控制点 参考基准,正矢 基准弦,GRPwin软件：项目属性-轨向高低基准,GRPwin软件：软件选项-常规,GRPwin软件：软件选项-通讯,GRPwin软件：软件选项-限差,GRPwin软件：软件选项-测量数据,GRPwin软件：软件选项-全站仪,GRPwin软件：测量文件设置,新建测量文件后需读取小车校准参数，选择名称中 含1.435m的配置； 每个测量文件只能对应一台小车 测量文件为XML格式,轨道 & 小车方向,设计值,偏差信息 (平面, 高程, 超高),GRPwin软件：数据采集界面,实测值,棱镜坐标,相对 测量值,完整测量并保存新值 完整测量并覆盖当前值 单独操作传感器 施工模式 操作全站仪 测量接触线 测量控制点 测量断面 退出 锁定棱镜,GRPwin软件：数据采集工具栏,测量轨距,测量超高,测量棱镜坐标,退出,里程计设置,解除锁定,全站仪操纵杆,检查设站,关闭激光,开启/关闭全站仪,退出,锁定,恢复锁定小车棱镜,当前全站仪,打开激光,全站仪状态,GRPwin软件：传感器与全站仪操作,检查钢轨表面状态，检查扣件锁定状态 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（）校准；检查全站仪ATR照准是否准确，有无ATR的偏差也应少于3秒 使用至少8个控制点自由设站，其中前后至少各使用一个60米以上的控制点。根据天气条件确定最大目标距离，状况良好时控制在70m以内，状况不佳时将距离缩短 设站的同时组装轨检小车，将双轮部分靠近低轨 在稳固的轨道上校准超高传感器 一般每天开始测量前校准一次，如气温变化迅速，可再次校准； 校准后可在同一点进行正反两次测量，测量值之和应在0.3mm以内 将全站仪对准轨检小车棱镜，初始化通信，并锁定棱镜,数据采集：现场工作,放样60米以上的一个控制点对设站进行检核 进入施工模式，看平面和高程偏差数据是否稳定，如不稳定（变化范围超过0.7mm），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 按指定间距，在设站区间内逐点采集数据， 检核全站仪设站，看与上次检核结果的偏差； 全站仪搬站并重新设站，检核设站后，重复测量上一次设站已经测量过的5-10个点，如果偏差大于2mm，需重新设站 重复上述操作，工作条件较差时可增加全站仪检核次数,数据采集：现场工作,使用最新版本的软件 GRPwin 5.4.3, GRP Slabrep 1.0.10.6 内业仔细核对设计数据（平曲线,竖曲线,超高,控制点）， 检核无误输入到计算机中. 缓和曲线类型选择回旋曲线 进行正确的项目属性设置 东北坐标不要误输入,数据采集：内业质量控制,选用高精度全站仪，并定期检定 全站仪工作之前要适应环境温度 每天开始测量之前检查全站仪测量精度, 测量过程中如对测量结果有疑问，也须 及时检查，必要时进行校准 测量时棱镜要对准全站仪 采集数据时小车要停稳， 全站仪应采用精确模式 恶劣天气条件下禁止作业,数据采集：外业质量控制,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 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 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 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,数据采集：外业质量控制,无砟轨道测量时目标距离控制在70米内，测量条件较差时，可缩短目标距离（建议 30 - 50m） 距离全站仪7米内不进行数据采集。,数据采集：外业质量控制,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；设站位置首先要考虑目标距离，其次是与近处控制点之间的距离（一般应超过15m）,数据采集：外业质量控制,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。 设站中误差：东坐标/北坐标/高程：1mm 方向：2 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。 与轨检小车同向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎 将一个CPIII点当作水准点用水准仪复核轨面高程时，应使用自由设站时高程残差最小的CPIII点,数据采集：全站仪设站,数据分析与调整量模拟试算,数据分析：预处理,如果某段数据导向轨/基准轨不一致，则应在导向轨切换处（一般为缓直点）将原始测量文件断开； 原始测量数据检查，剔除异常值； 测量顺序检查，确保一个测站一个顺序； 剔除测量值少于3个点的测站； 每个轨枕最多只能重叠测量2次，多余的测量值要删除 文件追加或重排列 生成“普遍”的文件之前，检查属性设置是否正确，设计线形是否正确，控制点是否启用 确认SlabRep软件中，配置文件设置正确,数据分析：搬站补偿,由于搬站后重复测量5-10根轨枕，交叠补偿可修正设站误差对平顺性分析的影响；如因控制点精度不高等原因造成交叠段两次测站测量数据偏差较大（2mm以上），在证实交叠段及前后一段范围内（前后各多测一段距离）相对较为平顺的情况下，交叠时应采用“扩展模式”。,无,标准补偿,扩展补偿,数据分析：GRP Slabrep设置,数据分析：GRP Slabrep报表,数据分析：轨道几何参数符号法则,超高,平曲线半径,竖曲线半径,数据分析：偏差和调整量符号法则,偏差与调整量符号相反 以面向大里程方向定义左右 平面位置：实际位置位于设计位置右侧时，偏差为正， 调整量为负 轨面高程：实际位置位于设计位置上方时，偏差为正， 调整量为负 超高（水平）：外轨（名义外轨）过超高时，偏差为正，欠超高时偏差为负；调整量相反 轨距：以大为正，实测轨距大于设计轨距时，偏差为正，调整量为负,模拟调整：基本原则,明确基准轨：Slabrep报表中，导向轨为“-1”表示右转曲线，平面位置以左轨（高轨）为基准，高程以右轨（低轨）为基准；导向轨为“1”表示左转曲线，平面位置以右轨（高轨）为基准，高程以左轨（低轨）为基准； ”先整体后局部”：可首先基于整体曲线图，大致标出期望的线路走线或起伏状态，先整体上分析区间调整量，再局部精调； “先轨向后轨距”，轨向的优化通过调整高轨（基准轨）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； “先高低后水平”，高低的优化通过调整低轨（基准轨）的高程来实现，高轨的高程利用超高和超高变化率来控制； 在 DTS 轨道精调软件中，平顺性指标可通过对主要参数（平面位置、轨距、高程、水平）偏差曲线图的“削峰填谷”原则来实现，目的：直线顺直，曲线圆顺。,模拟调整：长波不平顺,在大区间范围内整体“削峰填谷”,模拟调整：轨向,平面基准轨偏差导致轨向不平顺：首先通过调整基准轨使轨向满足要求，然后通过调整非基准轨使轨距和轨距变化率满足要求；,模拟调整：轨距,平面非基准轨偏差导致轨距不平顺：在轨向良好的情况下，直接调整非基准轨使轨距和轨距变化率满足要求；,模拟调整：高低,高程基准轨偏差导致高低不平顺：首先通过调整基准轨使高低满足要求，然后通过调整非基准轨使超高和超高变化率满足要求；,模拟调整：水平/超高,高程非基准轨偏差导致超高不平顺：在高低良好的情况下，直接调整非基准轨使超高和超高变化率满足要求；,模拟调整：调整量报表,模拟调整：经验与建议,在制定调整方案时不可一味的关注短波不平顺，中长波不平顺（波长30米以上）将可导致严重晃车，影响列车舒适性； 钢轨和扣件系统状态良好的情况下，轨向连续多波不平顺、轨向与三角坑的复合不平顺是导致横向加速度超限的主要原因，要重点控制； 钢轨和扣件系统状态良好的情况下，高低连续多波不平顺是导致垂直加速度超限的主要原因，要重点控制； 除验收标准外，轨距、超高、平面、高程四大参数邻枕变化不超过0.7mm；5米（8倍枕距）内任意两点相对偏差不能超过2mm；按技术标准合格率100%；同时根据动检状况控制或提高优良率；30米（50倍枕距）内任意两点相对偏差不能超过3mm；疑难区段50米（80倍枕距）内任意两点相对偏差不能超过3mm；,模拟调整：合理性分析,拥有完美的平顺性指标，但不合理！,应对方法： 经验分析与精调软件相结合 静态检测(轨检小车)与动态检测(动态轨检车)相结合 最新技术(轨检小车+全站仪)与传统手段(道尺+弦线)相结合,轨道精调作业要求,轨道调整应遵循“严检慎修”的原则，重视轨道检查，保证测量精度，加强数据分析，制定合理的精调方案； 检测时可使用道尺及弦线配合轨检小车作业，轨检小车进行全面精密测量，道尺和弦线用于现场调整前后的快速复核； 动态精调阶段，加强对动检波形图的分析，判断添乘晃车点和波形图之间的对应关系，确认晃车点里程，之后在动检晃车点前后至少50米范围内进行静态检测； 动态精调阶段，对于动检轨距、水平等小范围超限，可使用道尺复核并直接给出调整方案，对于3个波长（波长不超过20m）以内的轨向不平顺，可使用弦线