无碴轨道（精选9篇）
无碴轨道 篇1
就有碴轨道而言, 无碴轨道突出的特点之一就是轨道的高平顺性, 它直接限制列车的运行速度。为满足轨道的高平顺性, 线路必须符合非常准确的集合线形参数, 误差必须保持在毫米的范围内, 对定轨测量进度要求很高, 须达到这一高精度要求 (主要技术标准是:10 m弦长的轨道高低偏差为±2 mm, 轨向±2 mm;150 m弦长的轨道高低偏差为±10 mm, 轨向±10 mm) 。
1 精密定轨测量的依据
轨道必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式。现行的《新建铁路工程测量规范》《既有铁路工程测量规范》有碴轨道铁路各级控制网测量的精度指标, 主要是根据满足线下工程的施工控制要求而制定的, 没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求。轨道的铺设是按照线下工程的施工现状, 采用相对定位的方法进行铺设, 即轨道的铺设是按20 m弦长的外矢距来控制轨道的平顺性, 没有采用坐标对轨道进行绝对定位。相对定位的方法能很好地解决轨道的短波不平顺性, 而对轨道的长波不平顺性无法解决。对时速大于200 km的铁路, 曲线半径大且长, 如果仅采用相对定位的方法进行铺轨控制, 而不采用坐标进行绝对控制, 轨道的线形不能满足设计要求。曲线外矢距的计算式为:
其中, C为弦长;R为半径。800 m的曲线, 铺一个半径为2 800 m轨时若按10 m弦长3 mm的轨向偏差来控制曲线, 当轨向偏差为0时, R=2 800 m;当轨向偏差为+3 mm, R=2 397 m;当轨向偏差为-3 mm, R=3 365 m。这个问题在既有线时提速改造中已暴露出来, 即一个长曲线由几个不同半径的曲线组成, 且半径相差几百米。对于10 m弦长, 只采用10 m轨向偏差来控制轨道的平顺性是不严密的。
2 精密定轨测量控制要求[1]
《客运专线铁路无碴轨道工程测量技术暂行规定》对无碴轨道的平面和高程控制进行了新规定, 主要归纳如下。
2.1 平面控制测量要求
平面按照三级控制布网:一级为基础控制网, 二级为线路控制网, 三级为基桩控制网, 其要求见表1。
2.2 高程控制测量要求
铁路无碴轨道高程控制网主要针对水准基点和控制基桩:要求一般在2 km之内埋设1个水准基点, 其精度按照二等水准精度及技术要求进行测设;控制基桩按照精密水准介于二等水准与三等水准精度之间精度及技术要求进行测设。加密基桩是在控制基桩基础上加密, 根据不同的无碴轨道形式, 按照精密水准测量要求执行。
2.3 坐标系统与投影变形[2]
由于客运专线无碴轨道精度要求较高, 因此规定平面坐标系统适合于采用工程独立坐标系统, 对边长投影变形, 规定在10 mm/km之内。对于与国家坐标系统的联系, 需要引入并建立坐标转换关系, 主要是为了地方政府规划、土地征用等使用, 施工使用工程独立坐标系统。
3 无碴轨道精密定轨计算模式[3,4]
地面点与线路的相对关系, 可以通过两个量和一个边向确定:两个量为地面点在线路中的里程LP和地面点距线路中线的距离DP;一个边向是指地面点在线路中线的哪一边。如果按线路前进方向视准时, 地面点在线路中线左侧则称为左边, 地面点在线路中线右侧则称为右边。如果规定地面点位于线路左边、右边时, 所求距中线距离DP的符号有正负之分, 这样就可以用DP的正负号来表示左右边。按照惯例, 当地面点位于中线左边时, DP取负值, 反之DP取正值;显然, 也可以用DP的正负性来判断地面点相对于线路的边向。因此, 地面点与中线的相对关系可以通过地面点在中线上的里程L与带有正负号的距中线距离DP表示 (见图1) 。
此点在过渡坐标系的切线方位角为:
则过此点切线的方程为:
把式 (2) , 式 (3) 代入式 (5) 得:
把cotβ按级数展开, 得:
然后把β代入式 (6) , 又得:
L9-12R2L5+40R2L4Xa-240R3L3Ya+480R4L-480R4Xa=0 (8)
即:F (L) =L9-12R2L5+40R2L4Xa-240R3L3Ya+480R4L-480R4Xa (9)
根据牛顿迭代法公式:
根据上面所得公式, 在计算过程当中, 一般首先给定初始位置坐标 (x, y) 以及缓和曲线长度, 程序流程图如图2所示。
利用一个简单的计算题目进行牛顿迭代, 求2×x×x×x-4×x×x+3×x-6=0在1.5附近的根, 程序流程分析:
1) 赋值x0=1.5, 即迭代初值;
2) 用初值x0代入方程中计算此时的f (x0) 及f′ (x0) , 程序中用变量f描述方程的值, 用fd描述方程求导之后的值;
3) 计算增量d=f/fd;
4) 计算下一个x, x=x0-d;
5) 用新产生的x替换x0, 为下一次迭代做好准备;
6) 若d绝对值大于1e-3, 则重复2) , 3) , 4) , 5) 步。
源程序代码:
4结语
本文给出的地面点解算方法便于计算机编程, 适当拓展高次项及缩小解算过程趋近限差, 可以大大提高解算精度, 满足精密工程的要求。该方法的计算公式和逻辑判断简单, 易于程序实现, 且无需增加额外测点, 因此更具实用价值。
参考文献
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[4]许曦, 刘庆元, 余加勇.基于牛顿迭代法缓和曲线加桩计算[J].测绘通报, 2004 (4) :20-22.
无碴轨道 篇2
CRTS Ⅰ型板式无碴轨道施工技术
随着<中长期铁路网规划>调整方案的`出台,中国高速铁路网的发展速度开始有了超越欧洲、领先世界的势头.调整方案指出,在维持原“四纵四横”客运专线基础骨架不变情况下,增加4000公里的客运专线.客运专线建设目标由1.2万公里调整到1.6万公里以上.在“四横四纵”全面延伸的布局下,预计到,中国每小时200公里及以上时速的高速铁路,建设里程将超过1.8万公里,将占世界高速铁路总里程的一半以上.
作 者：杨旭飞 作者单位：中铁八局集团有限公司刊 名：城市建设英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(1)分类号：U2关键词：CRTS Ⅰ型板式 无碴轨道 结构组成 施工技术
无碴轨道 篇3
关键词：客运专线 铁路 无碴轨道工程 技术
中图分类号：U212 文献标识码：A 文献编号；1674-098X(2012)01(c)-0122-01
引言
在20世纪90年代，德国在对以往高速铁路建设经验进行总结的基础上，加强了对于相关工艺、技术问题的深入研究，并且在高速铁路建设中率先应用无碴轨道，从而开创了世界铁路工程行业发展的新纪元。目前，在美国、意大利、法国，英国、澳大利亚、韩国，日本的高速铁路工程建设中，无碴轨道已经得到了广泛的应用，而且展现了较为良好的综合性能。从我国高速铁路的发展现状而言，国内近年来才在客运专线铁路中尝试应用无碴轨道，但是由于缺乏工程技术管理的经验，而导致很多技术难题仍然存在，所以，适时加强研究和探讨是十分重要的。
1 无碴轨道工程的主要技术特点分析
近年来。我国在客运专线铁路工程建设中，主要是根据结构类型与施工特点等进行无碴轨道的选用，常见的无碴轨道主要有：板式轨道、轨枕埋入式轨道等。每种无碴轨道都具有各自不同的特点，适用范围也有所区别，所以，在工程项目设计中，设计人员要综合考虑各方面的因素，合理选用无碴轨道。从专业技术的角度进行分析，无碴轨道工程的技术特点主要表现在以下几个方面：
(1)在实际应用中，无碴轨道可以表现出较强的可维修性和双层弹性，其主要原因是在混凝土基础与轨道板之间没有填充任何材料，从而促使无碴轨道的强度和稳定性明显提高，并且客观提升了弹性与可挠性，在轨道面临较大的振动冲级时，可以有效进行外界压力的分散缓解，从而保证无碴轨道在运行中的安全性、稳定性。
(2)一般情况下，无碴轨道中需要设置凸形的挡台，这样才能保证在高速列车较强的荷载作用下，无碴轨道表面纵向或横向的荷载力可以通过凸形挡台进行传递，从保障无碴轨道基础的稳定性。同时，CA砂浆与无碴轨道底部之间的摩擦力也多是通过凸形的挡台进行传递，从而有效改善了CA砂浆的受力条件。并且提高了无碴轨道的整体技术性能。
(3)在无碴轨道的技术特点研究中，其使用寿命是不容忽视的关键问题之一。由于受到各种外力及外界环境的影响。在设计方案中确定的无碴轨道使用年限很难达到。例如：在德国早期修建的高速铁路时速仅为250km／h，无碴轨道的使用寿命为5-8年。而德国近年来修建的高速铁路时速已经超过350km／h以上，但是无碴轨道的使用寿命却可以达到30年左右。近年来，在国际高速铁路工程建设中每个，一般将无碴轨道的使用寿命设定为60年左右。这样才能在保证施工質量、安全的基础上，保持无碴轨道的维修高标准状态与可维修性高等技术特点。
2 客运专线铁路无碴轨道的施工技术管理
目前，在国内的客运专线铁路工程建设中，常见的无碴轨道主要有：板式无碴轨道、长枕埋入式无碴轨道两种，由于两种无碴轨道在构造，施工工艺、技术要求等方面存在较大的差异，所以，在施工过程中也要采取不同的技术管理措施，从而保证施工的进度、安全，质量、成本达到预期目标。
2.1 板式无碴轨道
(1)板式无碴轨道的板材多为专业工厂预制的，而施工现场的混凝土施工量相对较少，并且基本实现机械化作业，所以，对于施工质量进行控制也较为容易，有效较少了因人为操作失误而造成的各种问题。
(2)在进行板式无碴轨道的道床外表处理时，要坚持“由下至上”的施工流程，尽量不要使用工具轨。当施工结束后，承轨面的高低与水平误差相对较小，可以直接进行跨区线路的无缝铺设，从而保证了工作面的平整。
(3)在板式无碴轨道施工中，对于特殊减振或过渡区域一定特别注意，通常可以采用在预制轨道板底部粘贴弹性橡胶垫层的方式，这样既满足了板式无碴轨道的减振需求。也降低了施工的难度。
(4)板式无碴轨道施工中，对于CA砂浆的调配，以及调整层的施工质量具有较高的要求，该环节的施工质量是否达标将关系到板式无碴轨道的整体性能，尤其是耐久性和安全性。从国内板式无碴轨道工程的施工技术管理现状，因该环节的工艺复杂，技术要求较高，所以如何提升轨道的耐久性是主要的技术难题之一。
2.2 长枕埋入式无碴轨道
(1)目前，国内在长枕埋入式无碴轨道施工中，主要采用技术经验较为成熟的“钢轨支撑架法”，这样才能保证轨道的几何位置与尺寸达到设计要求。而且降低了施工的难度。
(2)在长枕埋入式无碴轨道的道床结构中，混凝土支承块。横向穿孔轨枕等需要由专业的工厂预制，而混凝土工程则多是需要在现场进行，所以，在施工技术管理中，应将混凝土施工技术列为重点管理项目，防止出现混凝土裂缝、渗水等问题。
(3)在进行长枕埋入式无碴轨道的曲线地段施工中，由于线路坡度较大，如果不能进行有效的技术处理，将严重影响上程的质量。因此，在施工中必须合理使用工具轨作为线路标高控制的基准，以保证线路各部分的坡度都达到设计规范和相关要求。
(4)在进行特殊减振或过渡区域的施工中，由于长枕埋人式无碴轨道的底座为混凝土材质，而且两端设有限位凹槽，所以，在施工中会面临底座与道床板之间的弹性层处理问题，客观增加了技术管理的难度。
3 我国客运专线铁路无碴轨道工程技术的发展
进入21世纪以来，我国的客运专线铁路建设已经进入了一个快速发展的时期，尤其是在各种新工艺，新技术的应用疗面，取得了突出的成绩。在世界各国都在加强无碴轨道研究的背景下，我国也从自身发展的角度出发，强化了对于无碴轨道工程技术的研究，并且取得了较多的理论成果和实践经验。从促进我国高速铁路行业快速发展的角度而言，客运专线铁路无碴轨道工程技术的发展中，需要从以下几方面做起：
(1)积极学习和借鉴外国在无碴轨道工程方面的技术经验，并且通过定期组织人员到外国接受培训，教育的方式，促进国内无碴轨道工程技术人员综合素质的不断提升，而且要掌握无碴轨道设计与施工管理中的核心技术问题，并且开拓新的管理途径。
(2)目前，国内在无碴轨道工程建设中，根据客运专线铁路的实际要求，提出了几种新型的无碴轨道结构，但是其实际应用范围较为狭窄，仅适用于规模较小的桥梁、隧道施工，而且难以实现机械化程度的提高。因此，国内在无碴轨道工程技术的研究中，必须构建一套较为完善的技术管理与应用体系，从而实现技术管理效率和质量的不断提升。
无碴轨道结构类型及设计原则 篇4
1 无碴轨道的类型
1.1 无碴轨道的分类
无碴轨道可分为四大类[1]:直接固定式,轨枕式,轨道板式,浮置板式。直接固定式轨道是将钢轨及扣件系统直接固定在现场浇筑的钢筋混凝土道床上,按结构形式可分为整体式、平板式、基座式。轨枕式轨道是将支承钢轨的轨枕或支承块与混凝土道床浇筑在一起,按埋入的材料分为:木枕埋入式、混凝土枕埋入式、混凝土支撑块埋入式。轨道板式轨道是将利用预制的钢筋混凝土板直接支承钢轨。浮置板式轨道是通过弹性体把轨道结构上部构件与基础完全隔离,利用道床在弹性体上进行惯性运动来隔离和衰减振动,按弹性体的材料可分为钢弹簧浮置板和橡胶弹簧浮置板,按道床的制作方法可分为现浇浮置板和预制浮置板。
1.2 无碴轨道的典型型号
1)日本板式轨道。
板式轨道(Slab Track)于1955年在日本首次提出,1971年开始被日本国有铁路(JNR)广泛应用在桥梁、隧道和高速铁路中,累计铺设里程已超过2 400 km[2]。板式轨道采用预制的钢筋混凝土板安装在桥面板、隧道底板或仰拱上的底座,在轨道板与底座间灌注水泥沥青砂浆(CA砂浆),在轨道板上直接铺设钢轨。板式轨道结构高度低,道床宽度小,重量轻,总造价不超过传统有碴轨道的30%,施工方便。目前常用的有普通A型轨道板(见图1)、框架型轨道板、用于特殊减振区段上的防振G型轨道板及早期用于路基上的RA型轨道板等。国内武广客运专线新广州站采用日本板式轨道的技术。
2)B⌀gl型无碴轨道。
B⌀gl型无碴轨道是德国Max B⌀gl公司在1996年开发的预制轨道板结构[3],是德国批准的B⌀gl,Rheda,Züblin,ATD,Getrac和Berlin六种无碴轨道结构形式之一。B⌀gl式无碴轨道由预制轨道板、水泥沥青砂浆层、水硬性支承层、钢轨及扣件系统组成,可用于有隔振要求的地段。当线路附近有降噪要求时,可在博格轨道板上铺设预制的吸声材料。
3)Rheda型无碴轨道。
德国RAIL.ONE公司开发的Rheda型无碴轨道于1972年铺设于德国比勒菲尔德—哈姆的一段线路上,以Rheda车站而命名[4]。Rheda型系列无碴轨道有Rheda经典型,Rheda-Berlin HST V1型,Rheda-Berlin HST V2型,Rheda-Berlin HST V3型和Rheda2000型。Rheda经典型从采用整体式轨枕的传统带槽轨道发展为Rheda2000无槽型无碴轨道,克服了纵向裂缝的发生。Rheda2000是带混凝土支承层的无碴轨道系统,由两根桁架形配筋组成的特殊双块式轨枕组成,采用混凝土现浇形成整体式结构(见图2)。为了满足不同的功能需求,RAIL.ONE公司为地铁开发了Rheda MRT,为城市绿色交通开发了Rheda City Green和ATD-G等型号的轨道。
4)Züblin型无碴轨道。
Züblin型无碴轨道系统是1974年开发,在科隆—法兰克福高速铁路上首次铺设。Züblin无碴轨道系统与Rheda无碴轨道系统相似,都是在水硬性混凝土承载层上铺设双块埋入式无碴轨道,由钢轨扣件系统、轨枕、混凝土承载板、水硬性承载层以及防冻层组成。双块式轨枕通过桁架钢筋以及两侧的附加钢筋与混凝土承载板浇筑成整体。
5)LVT型无碴轨道。
LVT型(Low Vibration Track)无碴轨道是Roger Sonneville提出,在1966年首次用于瑞士联邦铁路(SBB)的波茨博格隧道项目,并在瑞典的马尔默城市隧道,哥本哈根地铁,英吉利海峡隧道,英国东伦敦线,西班牙巴伦西亚地铁项目中得到广泛的采用。LVT由橡胶靴套包裹的钢筋混凝土支承块以及块下大橡胶垫板组成,支承块和铁垫板通过预埋的绝缘套管采用螺栓连接,采用现浇混凝土将弹性支承块嵌固在其中形成道床(见图3)。由于采用了轨下和块下双层弹性垫板,使轨道结构具有良好的减振降噪性能。在国内,广州地铁1号线和北京地铁1号线中采用了LVT轨道结构。
6)GERB浮置板轨道。
GERB浮置板轨道将混凝土道床板浮置在钢弹簧隔振器上,构成质量—弹簧—隔振系统。 隔振器内放有螺旋钢弹簧和粘滞阻尼(见图4),布置方式有内置式、侧置式和用于桥梁建筑的支座式3种。钢弹簧隔振器内有粘滞阻尼,使钢弹簧具有三维弹性,且横向刚度可以独立设计,具有很好的横向稳定性。浮置板对其固有频率
2 无碴轨道的设计原则
1)应具备足够的强度和稳定性,满足350 km/h运行的高速列车行驶安全,满足GB 5599-85铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的相关要求;2)轨道结构的刚度和阻尼设计满足列车在静力荷载和动力荷载下的变形限值和振动幅值,振动频率避开车辆及轨道的固有频率,防止发生共振和临界速度下的轨道及地基的几何变形和失稳,满足GB 10070-88城市区域环境噪声标准、GB 12525-90铁路边界噪声限值及其测量方法、GB 50157-2003地铁设计规范等相应规范中的噪声和振动的规定限值;3)无碴轨道和有碴轨道的过渡段、特殊减振和普通区域的过渡段需进行合理的计算分析,严格遵循刚度渐变的设计原则,避免列车行驶经两种轨道连接处钢轨挠度和动弯应力急剧变化,保证行车稳定性和钢轨强度安全;4)轨道结构能够调整,对轨道下部结构发生变形引起的轨道不平顺能及时处理;5)轨道结构的材料满足设计要求,在使用年限内不发生老化疲劳,能方便检测更换;6)轨道系统维修量小,检测维修速度快,保证正常的检修不影响线路运营;7)经济合理,易于施工。
3 结语
无碴轨道有4种主要类型,发展成熟的型号较多,在实际工程中应根据具体的工程条件和技术要求选择合适的类型和型号。严格按照设计原则和规范标准进行设计和施工,充分发挥无碴轨道的优点,满足列车行驶安全、乘客舒适程度、维修作业和经济成本合理性的要求。
摘要：对无碴轨道结构进行了系统分类,比较了日本板式、B gl型、Rheda型、Z櫣blin型、LVT型、GERB型无碴轨道的结构组成和性能特征,根据列车行驶安全、乘客舒适程度、维修量和经济成本的要求,提出了无碴轨道的设计原则。
关键词：无碴轨道,轨枕,减振,设计原则
参考文献
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高铁无碴轨道检测技术发展综述 篇5
一、无碴轨道技术
“碴”的意思是岩石、煤等的碎片。在铁路上, “碴”指作路基用的小块石头。传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成, 钢轨固定放在枕木上, 之下为小碎石铺成的路碴。路碴和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用, 防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。此外, 路碴还可以减少噪音、吸热、减震、增加透水性等。这就是有碴轨道。传统有碴轨道具有铺设简便、综合造价低廉的特点, 但容易变形, 维修频繁, 维修费用较大。同时, 使列车速度受到限制, 不适于列车高速行驶。世界高速铁路的发展证实, 高速铁路基础工程如果使用常规的轨道系统, 道碴粉化严重, 线路维修频繁, 安全性、舒适性、经济性相对较差。
无碴轨道初期投资比有碴轨道大, 但无碴轨道结构可大幅度减少养护、维修费用, 减少列车限速、中断行车等对运营的干扰。无碴轨道不仅节省了养护维修费用, 减少了对运营的干扰, 而且大大改善工人的劳动条件, 带来显著的社会效益与经济效益。无碴轨道突出的特点之一就是能确保轨道高度平顺, 保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度。无碴轨道的特点和性能对铁路线路的设计和施工提出了更高的要求目前无碴轨道建设和维修都没有达到自动化程度。这意味着在施工工序和质量控制都提出了很高的要求。
二、高速铁路轨道检测技术概况
1. 国外高速铁路轨道检测技术发展现状。
目前, 高速铁路发达国家利用高科技手段, 研制开发具有综合性、高精度、高速度、高智能、高可靠性的大型轨道检测设备, 检测技术实现了重大飞跃。高速铁路发达国家高速轨道检测技术中检测方式、检测设备可靠性均有较大改善, 检测项目更加全面。轨道检测技术通过计算机网络、光纤通信、激光摄像、高速光纤数字陀螺、数字滤波等技术的成功应用, 通过对检测设备安装接口方式的独特设计 (主要指安装方式或悬挂方式改变) , 为高速铁路轨道状态安全、实时检测与科学管理奠定了基础。
2004年, 美国ENSCO公司推出了最新的检测车体系。开发了单用一控制台同时测量操作技术, 包括轨道外形和轨道横断面测量, 声学测量、轮轨波纹、悬链线测碍量、乘车舒适度、轮轨冲击和鱼外尾板检测系统。系统采样同步操作, 最终利用GPS技术输出来产生出轨道图形和完成预检查。所有测量数据存储在车载数据库中, 可以提供灵活的数据报告, 以便进行数据分析。2006年6月12日, 法国Iris320高速检测车正式亮相。Iris320高速检测车把单一的自驱动列车 (行驶速度为320km/h, 在某些条件下甚至达到350km/h) 、全套基础设施检测和记录功能集中在一起。2007年普拉塞·陶伊尔公司的EC-5轨道检测车, 检测速度是160km/h, 配备利用GPS和光学原理的非接触惯性测量系统。轨道几何尺寸测量包括了线路空间图中的轨距、线路纵向水平、钢轨平整、道岔、曲线和坡度等诸多参数, 利用GPS能够自动绘出。利用全自动激光系统扫描钢轨, 记录下钢轨的断面, 实时地检测出钢轨类型, 计算出与标准形状的偏差, 标识出具体方位, 还能测量出钢轨结构中的轨高、轨宽和斜轨的尺寸以及钢轨磨耗的状况。
2. 国内高速铁路轨道检测技术发展现状。
国内轨道检测技术经过二十余年的集成创新研究, 已初步形成了国内轨道检测技术体系, 从检测系统类型划分为GJ-3、GJ-4、GJ-5三种类型 (如表1) , 三种检测设备代表了我国不同时期的轨道检测技术发展水平。其中, GJ-4、GJ-5型检测设备已成为我国既有线路轨道状态监控的主要手段, 最高检测速度达到200km/h。2009年3月27日, 由中国南车集团南京浦镇车辆厂自主研制的我国首辆200km/h轨道检测车顺利下线, 是专门用于检测高速铁路轨道和路基安全技术参数, 填补了我国在这一领域的研制空白。
三、无碴轨道检测系统测量原理
无碴轨道检测系统是用于轨道测量的设备, 通过全站仪及轨检小车内部高精度的传感器和现代高科技的通讯手段, 获取轨道线形的状态参数。具有无线传输、自动跟踪、自动检校、参数计算、性能稳定、操作方便等特点, 主要由轨检小车、全站仪 (内置电台) 、控制器组成, 如图1所示。
测量过程中使用控制器进行测量操作, 通过全站仪内置电台、主动跟踪目标功能和轨检小车上的蓝牙通讯系统把轨道检测系统连接成“三位一体”的检测工具。测量时首先利用控制器向全站仪发出测量指令, 并接收来自全站仪、轨检小车测量采集的原始数据, 然后使用控制器对原始数据进行综合处理, 计算出轨检小车测量位置的轨道调整参数 (主要包括线路中线偏差值、轨面高低偏差值、水平超高偏差值) , 最后通过控制器向轨检小车发出轨道调整信息, 跟踪轨道调整过程中轨检小车测量位置的轨道状态, 指导现场施工。控制器是轨道检测系统数据处理和信息传输的中枢, 通过电台信号和全站仪连接, 采用蓝牙通讯和轨检小车相连。目前, 轨道检测系统具有体积小、重量轻、容量大、功能全的特点。
成都局无碴轨道典型病害案例解析 篇6
关键词：成灌铁路,遂渝线,无碴轨道,环氧树脂
0前言
成都铁路局管辖的线路主要集中在川、渝、贵3省, 由于地理条件限制和历史原因, 目前运营的线路多为小半径、低速的普通有碴线路, 管内的无碴线路主要是成灌铁路和遂渝线无碴试验段。本文选取这两条无碴轨道上的典型病害进行分析, 以期能为即将开通的成渝客专和西成客专的病害处理提供参考和建议。
1 成灌铁路联调联试振荡区段病害
成灌铁路是汶川地震灾后重建的首个铁路重点工程, 2008年11月4日动工建设, 由成都地铁有限责任公司与成都铁路局合资的成都市域铁路有限责任公司负责建设与管理。主线于2010年5月12日正式开通运营, 2010年10月起由成都轨道交通有限公司负责运营。离堆支线于2013年7月23日开通运营。成灌铁路双线电气化, 成都至安靖为有碴道床, 安靖至青城山和其他支线为无碴道床, 成都至郫县段最高运营速度120 km/h, 郫县至青城山段最高运营速度220 km/h, 成都与青城山间运行最快需30 min。全线桥梁长度42.6 km, 占正线总长70%以上。离堆支线为地下线路。
1.1 发现病害
2010年4月在对成灌铁路联调联试时, 轨检车多次检测中均发现成灌线K45、K47、K49、K50等区段出现小幅度连续振荡波形, 虽然最大峰值很少达到一级超限, 但添乘感觉极其不良, 车体持续抖动振荡。详见图1~2。
1.2 原因分析
经过反复对比多次检测波形图发现, 此类振荡均在中铁二局施工区段以内, 且都位于直线上, 曲线上没有发现此类振荡波形;中铁八局管内线路波形良好, 未发现类似情况;现场调查后得知, 中铁八局在无碴区段的轨道板下安装了充填垫板, 有效的提高了整体道床的弹性, 消除了轨道板和桥梁及基础之间的不平顺;中铁二局在曲线上安装了充填垫板, 而未在直线上安装, 故直线上反复出现此病害, 虽然也进行了常规整治, 但未能解决此问题。
此类短波小幅度振荡虽然在峰值上看很难达到一级超限, 但极大的降低了列车的舒适性, 由于少了充填垫板的“软过渡”, 轨道板和基础及桥梁墩台之间形成了“硬接触”, 导致线路接触不良, 久而久之会影响钢轨的平直度, 使钢轨产生波浪性磨耗, 降低钢轨的使用寿命。由于轨道板和基础的“硬接触”, 在经过列车活载的反复作用下, 轨道板会产生打浆现象, 进而形成衍生病害。
1.3 病害整治
对于联调联试发现的问题, 经现场确认后, 由施工单位中铁二局对部分振荡区段采用安装充填垫板的方式进行了整治, 效果十分明显, 增加充填垫板区段的波形图如图3:
比较波形图可以看出, 安装充填垫板后, 线路波形较为平顺, 且高低项目波形的峰值有所下降, 旅客感觉线路平稳, 人体感觉舒适。
2 遂渝线道岔区轨枕两侧道床混凝土裂纹
成都局遂渝线无碴轨道区段为全路首条无碴轨道综合试验段, 试验段全长13.137 km, 于2005年7月开通使用。试验段内有桥梁3座/711 m (其中新北碚嘉陵江大桥主跨168 m现浇箱梁为世界第一大跨度无碴轨道桥) , 隧道4座/6980 m, 蔡家会让站1个 (站内铺设8组无碴道岔, 其中:P60-12号客混道岔4组、P60-18号客专道岔2组、P60-18号客混道岔2组) , 4组1/18道岔的设计客车直向通过速度为250 km/h。
2.1 病害产生原因
遂渝线开通后, 经过多年运营, 道岔岔枕与道床混凝土间脱离, 由于雨水浸入, 出现翻浆现象。其主要原因是轨枕处新老混凝土接合面是混凝土结构中的最薄弱环节, 道床混凝土的硬化通常有体积收缩的产生, 粘结层内出现收缩微裂缝, 道床混凝土浇筑不实或进行粘结面凿毛处理时, 老混凝土受到扰动, 在轨枕下或周围产生空隙并发展成裂缝, 导致新老混凝土结合不良。在列车荷载和温度的作用下, 裂缝发展导致轨枕和道床混凝土接合面破坏, 渗水挤压以后出现翻白浆现象。若不及时对翻浆现象进行整治, 将会造成轨枕松动, 进而影响行车安全。病害所示如图4。
2.2 修复材料
对翻浆道床的修复可以采用灌注速凝混凝土或者环氧树脂砂浆, 但是速凝混凝土在凝固的过程中会伴随较大的体积收缩, 不适合大面积的新老混凝土破坏修补。而环氧树脂砂浆固化时间短 (24 h以内) , 与混凝土接合面的强度大于混凝土本身的强度, 是较为理想的修复材料。
2.3 修复工序
第一步对钢轨进行临时支护;第二步凿出轨枕处混凝土, 清理后灌注环氧树脂砂浆修补。修复方法见图5。
1) 对轨枕进行支护:在需要修复的轨枕两边30 cm处各设置一个钢轨支撑, 支撑设置在钢轨与道床混凝土之间, 支撑选用厚薄不等的钢板, 以确保支撑的有效密贴, 支撑底层钢板下采用一块胶垫层, 以减缓列车运行时对道床混泥土的冲击。
2) 凿出轨枕处混凝土:人工或用电钻凿出轨枕四周混凝土, 凿出深度至轨枕下40 mm, 轨枕下混凝土也一并清除。将混凝土表面浮渣清理干净, 用水冲洗, 疏干积水, 对露出的钢筋进行除锈处理。
3) 修复:先用SKD801粘结胶将新凿出的混凝土表面涂抹一遍, 然后灌注环氧树脂砂浆, 在灌注的过程中确保树脂砂浆密实, 不能有缝隙, 同时也不得碰撞轨枕混凝土, 确保轨枕不上浮, 保持轨道的几何形位。对环氧树脂砂浆的技术指标要求其抗压强度和弹性模量达到C40混凝土的标准。修复前后对轨道顶面进行高程测量, 确保施工不对轨道的几何形位产生影响。
4) 砂浆养护:在砂浆固化前不得拆除钢轨支撑架, 砂浆不能直接承受纵横向荷载。砂浆养护过程中应保持表面湿润, 不得撞击轨枕, 避免扰动, 并严格按要求控制施工温度。环氧树脂砂浆灌注24 h后可以拆除钢板支撑, 并对修复的混凝土表面进行打磨, 做到和既有道床混泥土顶面平顺连接, 不产生积水坑 (见图6) 。
3 结语
以上两个案例虽然都是无碴轨道的病害处理, 但各自成因却大不相同。成灌铁路是在初期联调联试时发现施工单位在施工工艺上存在缺陷, 造成线路病害, 降低了列车的舒适度, 成都局工务处等相关单位立即责成施工单位对病害进行修复, 在线路正式运营前就已经消灭了病害, 极大的减少了运营后的维修保养工作量, 属于防患于未然, 早发现、早消灭。而遂渝线无碴轨道试验段属于我国第一条无碴轨道, 无论是设计、施工还是后期养护, 都处于摸索阶段, 该病害是运营4~5年后才慢慢显现出来的, 对该病害的处理是成都局工务处、西南交大、中铁二院和中铁八局等相关单位共同研究解决的, 是设计单位、施工单位和设备管理单位共同协作的很好范例, 为今后难度较大的无碴轨道病害处理提供了很好的示范作用。
参考文献
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[2]冯林灼.遂渝线双块式无碴轨道病害成因和处理策略研究[J].西安铁路职业技术学院学报, 2012, 13 (4) .
无碴轨道 篇7
关键词：高速铁路,无碴轨道,维修,保养
由于高速铁路车速快, 列车荷载长期对碎石道床造成高速冲击作用, 极易导致传统有碴轨道结构出现变形, 道碴磨损与粉化, 从而降低了有碴轨道结构的平顺性与稳定性, 因此我国高速铁路逐步加大了对无碴轨道结构的运用。无碴轨道由于平顺性好、整体性强, 并且有着经济效益高、结构高度低、纵向稳定性好等优点, 因而受到了人们的广泛关注。现阶段我国对高速铁路无碴轨道的维修与养护经验还很匮乏, 所以要在实践中总结相关经验, 争取做到常检测、多保养, 真正发挥无碴轨道的作用。
一、无碴轨道结构与特点
有碴轨道结构使用的道碴材料易出现粉化与破损, 而无碴轨道结构采用的混凝土、沥青材料有着塑性变形小、耐久性强等特点, 这让轨道结构更加稳定与平顺, 保证列车行使的安全、快速与高效, 并且也极大减少了轨道维修工作量。无碴轨道通常分为上、下部结构, 其中上部结构也叫做轨道结构, 由混凝土道床板、支承层、扣件、底座、沥青、钢轨等构成, 而下部结构为基础工程, 由路基、桥梁、隧道构成。无碴轨道结构有着很多种类型, 主要分为5种结构形式。
1. 轨枕支承无碴轨道特点
(1) 解决了有碴轨道离散性问题, 尤其是道碴飞散的问题。 (2) 抗磨损能力较强, 能够抵抗变形, 让轨道更具稳定性。 (3) 减振能力更强, 降噪效果优良, 提高列车行使的舒适度。 (4) 完成沥青基础施工之后, 随后可开展轨枕铺装工作, 提高施工效率。
(5) 轨枕被磨损、破坏后, 有利于进行维修与更换。
2. 轨枕嵌入式无碴轨道
因为无碴轨道下设有橡胶套与弹性垫层, 所以比有碴轨道减振降噪效果更好, 但是处于露天环境之中, 其耐久性不强, 套靴防水效果也差, 所以限制了其使用范围, 通常在隧道内运用。因为套靴与轨枕块相互分离, 所以对列车高速行使时的稳定性影响很大。
3. 板式无碴轨道
通过在混凝土底座上直接放置预先制造好的轨道板, 并将混凝土、沥青材料填充在底座与轨道板之间, 以此对轨道板作出调整, 让铺设精度更高。因为无碴轨道在工厂内预制, 所以施工十分简单, 有着极高的效率。然而由于轨道板比轨枕的长度更长, 在钢轨伸缩调节器区、道岔区、曲线组合使用过程中, 必须开展特殊的设计, 这样无疑增加了施工难度。
4. 轨枕埋入式无碴轨道
主要是在现场经过浇筑混凝土将预制好的双块式轨枕埋入混凝土道床板中, 或者是在混凝土道床板中插入轨枕, 让混凝土道床板与轨枕形成为完整的无碴轨道结构形式, 比如Zublin型、Rheda型等。其中Rheda型无碴轨道内未设置原结构中的槽形板, 最大限度减少现场灌筑混凝土的新、旧界面, 从而实现施工质量的提升。
二、检测设备
以往轨道检测主要由静态检测和动态检测两部分构成, 并且检测时是相互独立的。对高速铁路轨道检测而言, 要对列车运行总体情况加以考虑, 综合进行检测。这与有碴轨道不同, 虽然无碴轨道变形量少, 强度较高, 线路调整作业范围较小, 频率不高, 但是无碴轨道检测也由静态检测与动态检测两方面构成, 考虑到高速铁路实际情况, 要提高无碴轨道动态检测力度, 保证检测车组的高效性与综合性, 同时配置专业检测车辆, 采用先进的静态检测设备。
(1) 综合检测车。综合检测车具备其他专业检测车辆的优点, 能够实现数据的共享和综合进行分析, 为分析与检测设备技术状态提供可靠依据。
(2) 振动检测。由于桥面板与无碴轨道实行刚性连接, 当列车处于高速运行状态下, 列车蛇行运动能够对桥梁与轨道带来一定的振动问题, 并且无碴轨道沿线桥梁数量较多, 所以要将振动检测仪安装在列车上, 对列车竖向与横向上的振动进行监测。
(3) 钢轨探伤车。要在天窗维修过程中开展探伤检测工作, 因为要加强对无碴轨道的检测, 才能避免出现断轨问题, 所以要比有碴轨道的钢轨探伤检测周期要短, 通常1个月至少检测1次。
三、无碴轨道维修与养护
1. 常用修复材料及方法
通常来讲, 高速铁路有混凝土支承层的无碴轨道的修复主要有替换有缺陷和损坏的混凝土构件 (出现沉降时除外) , 修复时可以使用下列重要材料与方法。
(1) 就地浇注混凝土、水泥砂浆。
(2) 采用合成材料调配的水泥粘结物, 比如PCC聚合物-水泥-混凝土。
(3) 采用反应树脂系统, 比如PC聚合物-混凝土。
(4) 在修复混凝土结构裂纹时, 可以根据修复目的与裂纹情况使用以下方法与材料, 比如灌注环氧树脂、压注环氧树脂、压注水泥浆、水泥悬胶液以及压注聚氨酯等。
2. 无碴轨道部件整修
(1) 混凝土结构裂纹。无碴轨道的支承块、长枕、轨道板等部件都属于混凝土结构, 在使用中极易出现裂纹, 主要有受力裂纹与结构裂纹两种。对于出现的这些裂纹, 只要对结构部件承载能力造成影响的, 都要更换处理。若只有细微裂纹, 对承载力影响不大, 补修时要采用涂抹环氧树脂的方式。
(2) 封闭层与预制件间的裂纹。若CA砂浆垫层缺乏良好平整度, 受到列车动力作用, 封闭层与支承块、长枕、轨道板等预制件间极易出现裂纹。因为封闭层要在现场进行浇注, 在施工质量与含水量的影响下, 也容易出现裂纹。水在进入这些裂纹部位后, 会加剧对封闭层的破坏。所以, 只要有裂纹出现, 都应在第一时间用水泥砂浆进行封缝。
(3) 混凝土凸形挡台破损。在凸形挡台出现损伤之后, 必须将凸形挡台上的混凝土凿掉, 重新立模与配筋, 并喷射树脂与混凝土, 让凸形台得到补强与修复。
3. 无碴轨道整正作业
提高无碴轨道铺设的精度, 能够满足高速铁路平顺性要求。所以轨道要长期保持稳定的几何形态, 就算在列车行使过程中, 轨道在几何尺寸上有所偏差, 也要严格控制好幅值与数量, 稍微作为调整即可。
(1) 轨向。和有碴轨道相同, 无碴轨道的轨向整正作业调整方法是对轨道距挡板号码做出改变。
(2) 水平和高低。若CA砂浆垫层与轨道板或混凝土基床存在空隙, 就要适当调整轨面相对高程。若空隙不大, 则要对垫板高低进行调整, 以此整正轨面高低。若不能整正轨道高低变形时, 则要将轨道板提升到绝对标准位置上, 然后将树脂注入修补。
四、结语
无碴轨道 篇8
1 无碴轨道
所谓“无碴轨道”, 或称“混凝土整体道床”, 是指在基底上用混凝土材料进行浇筑, 以此来代替道碴层基底, 它可用于地下铁道、铁路隧道、无碴桥梁和城市轻轨上面, 或者其他有特殊要求的路基上。
一般情况下, 无碴轨道根据结构可以分为三种类型, 分别为板式、支承块式、长轨枕埋入式。
目前无碴轨道技术在国外的高速铁路建设中已经得到广泛应用和发展, 主要包括日本、德国、英国、法国、意大利和美国等。我国的已建铁路轨道基本都是有碴轨道, 为了大力发展无碴轨道使我国的铁路建设技术水平能够有较大幅度的提高, 国内已经在武广专线工程中借鉴了日本板式无碴轨道和德国的RHE-DA2000型无碴轨道技术;在郑西专线建设过程中借鉴了德国旭普林式无碴轨道技术, 这为下一步武广、郑西、京津城际等多条客运专线全线采用无碴轨道技术打下了基础。
2 工程实例
2.1 工程概况
我国某客运专线主要技术标准如下:铁路等级:客运专线;正线数目:双线;设计速度:200km/h及以上;正线线间距:5m;最小曲线半径:9000m;最大坡度:一般12‰, 最大20‰;到发线有效长度:700m;牵引种类:电力;列车运行控制方式:自动控制;行车指挥方式:综合调度。无砟轨道铺设起止里程:DK530+103~DK565+146无砟轨道工程的施工, 全长17.5km。
2.2 施工方案及工序设计
本管段无砟轨道考虑按两个大的施工单元依次施工, 其中锦河隧道为一个施工单元, 剩余路基桥涵部分为一个单元。各单元内按照每200m为一个作业区段, 双线同步实施平行流水作业, 为避免双线并行施工时相互存在的干扰, 在施工过程中采取始终保持Ⅰ线超越Ⅱ线1~2个作业区的组织模式。总体施工流程:Ⅰ线第一区段→Ⅰ线第二区段→Ⅰ线第三区段→Ⅱ线第一区段→Ⅰ线第四区段→Ⅱ线第二区段→Ⅰ线第五区段→Ⅱ线第三区段→Ⅰ线第六区段..依次循环。
无砟轨道主要施工工序包括:测量放线→铺设轨枕→吊装工具轨→紧固螺栓扣件→初调→钢筋绑扎→模板安装→精调→浇筑混凝土→洒水及养护→拆卸工具轨、模板、支承架等。其中测量放线、轨枕散布、钢筋散布等工作可事先准备完成, 不控制工序循环时间。
2.3 主要施工工艺探讨
2.3.1 轨道板铺设
a.轨道板铺设前的测量。当一个施工单元内的底座混凝土形成连续的板带结构后, 开始进行粗铺轨道板。轨道板铺设前要进行轨道板定位放样。每块轨道板上布设两个控制点, 一个是用于轨道粗铺的定位锥安置点, 一个是用于轨道板精调的轨道基准网点 (GRP点) 。GRP点与轨道板顺序号一一对应, 只有GRP点通过施工布板软件的平差计算后方可进行轨道板的粗铺。
b.轨道板铺设、粗定位。底座板及后浇带砼强度大于15Mpa, 且砼浇注时间大于2天, 可粗放轨道板。粗铺顺序:先临时端刺, 后常规区。轨道板上桥之前要求对轨道板进行清洗及灌浆孔清理, 并在轨道板两侧板底特定位置安装吸水性发泡材料, 用于灌浆时保护调板装置;初铺前, 在混凝土支承层或底座板上紧靠吊点放置对称摆放6根2.8cm厚松木条用来临时支撑轨道板, 板块两侧前、中、后各1根, 木条应紧靠精调千斤顶铺放。轨道板粗放时, 板前、后端支点 (4个) 先设置到位, 轨道板中间部位支点木条在粗放板后楔入, 且支点应设于预裂缝下, 以免造成轨道板开裂。在精调螺杆抬高轨道板后, 再撤出垫木;轨道板铺设采用悬臂龙门吊进行铺设, 紧靠圆锥体将轨道板放置在支撑垫木上;轨道板铺设时应有专人指挥龙门吊司机进行作业, 施工人员扶稳轨道板缓慢落下, 根据定位圆锥体进行粗定位。曲线上的轨道板应严格按照铺设计划表中的位置进行铺设;曲线地段每块轨道板必须按相应的偏转角放置;经粗调后的轨道板铺设位置的允许偏差不应大于10mm。
c.轨道板精调、固定。当轨道板粗铺到了一定长度可进行轨道板精调。轨道板精调是CRTSⅡ型板式无砟轨道的核心技术, 轨道板精调主要通过精调系统及布板软件来共同完成。
轨道板精调前, 需安装精调爪, 安装在精调板纵向前、中、后部位两侧, 共6个;其中板前、后部4个精调爪应具有平面及高程调节能力, 中部2个具有高程调节能力。
精调测量前首先要对全站仪进行温度、气压及误差校准, 要定期对标架进行检校, 同时要额外关照棱镜组和全站仪的对应关系, 避免混用;根据测量结果, 对轨道板进行竖向和横向移动。经过多次调整后四角均达到设计位置后, 对轨道板中间的高程进行补调。
d.CA砂浆灌注
精调结束后的轨道板要尽量避免扰动, 尽快加装扣压装置。扣压装置分板中型和板侧型。轨道板压紧作业结束后, 再次清理板底杂物, 然后进行封边作业。
轨道板两侧封边采用专用砂浆, 封边砂浆须满足稳定性及密封性要求, 同时应保证拆封后外观整洁要求。封边前要进行预湿处理, 要采取特定措施防止砂浆侵入板底。封边高度至少高出板底2cm。轨道板封边时应在两侧面预留6个 (每侧3个) 排气孔, 孔径为25~30mm, 孔位要避开精调装置周围的泡沫材料。封孔可采用专用孔塞或泡沫材料。灌浆结束后必须及时清洗砂浆搅拌车和中间罐;砂浆处于初凝状态时, 及时掏出灌浆孔中多余的砂浆, 以砂浆表面与轨道板顶面距离为15cm左右为宜;同时为确保后续封孔混凝土与沥青水泥砂浆的良好连接, 在砂浆轻度凝固时, 在每个灌浆孔中插入一根长约23cm的S型钢筋。
e.轨道板纵向连接。垫层砂浆的强度达到9Mpa后对轨道板实施张拉连接, 张拉锁拧紧施工通过扭距扳手操作, 拧紧标准为450N-m;张拉施工从拟连接范围的中间开始, 从中间向两端对称同步进行。轨道板中共设有6根张拉筋, 先张拉轨道板中间2根至完成, 其后, 从内向外对称张拉左右筋各1根至完成, 最后张拉剩余2根。
2.3.2 立模及固定体系
2.3.2. 1 根据测量人员在立模位置作的标记进
行安装组合钢模板, 按照在结构物顶上模板的支设高度, 将模板部件平行于或垂直于钢轨方向安装, 模板部件通过地锚螺栓及三角支架调节体系固定在结构顶面, 每隔5m设一道横向伸缩缝, 缝宽约为20mm, 当模板架设并固定在正确的位置后, 模板之间缝隙与接缝绑上胶带并用硅胶密封, 在模板之下, 用可压缩的泡沫材料填充以保证将结构物表面与模板之间的缝隙密封, 将要求达到混凝土抹面高度标注在模板的内表面, 当所有的模板都固定, 紧固与密封后, 应清洁轨排, 再在轨枕与扣件上覆盖保护层, 在浇筑混凝土期间保护层应不受损坏, 当所有模板清洁干净以及安装完轨枕与扣件保护后, 在结构物表面洒水直到处于饱和状态。
2.3.2. 2 为防止轨排在混凝土浇筑时, 因混凝土
浮力的作用而使轨排浮动, 影响轨排精度, 要求用斜支承体系来固定轨排, 有利于加强铺装结构层的综合使用性能。此外, 使用细粒径混合料也可以对梁体的不平整性起到更好的调整功效。
3 结论
无碴轨道与有碴轨道相比由于具有结构耐久性强、刚度均匀性好、轨道稳定性高、形状保持能力强、养护维修费用低、和使用寿命长等十分显著的优点, 因此, 无碴轨道技术对于世界各国的铁路建设必将发挥重要的作用。
摘要：随着经济发展和社会进步, 无碴轨道已作为客运专线和高速铁路轨道的主要研究和应用方向而在各国铁路中应用越来越普遍, 结合工作实际, 针对无碴轨道的铺设技术进行了论述。
关键词：无碴轨道,铺设,技术
参考文献
[1]何亮.铁路客运专线工程中无砟轨道的施工技术探讨.
无碴轨道 篇9
我局在武广客运专线中共承担了湖南汨罗8组18号新建车站道岔、湖北赤壁新站8组18号道岔及湖南郴州新站2组18号道岔的施工。无碴轨道板系统上部结构主要由钢筋自流平混凝土底座板和道岔板组成。由于无碴轨道客运专线其精度要求较高, 施工单位多, 干扰大, 给测量工作增加了工作难度, 因此, 新的高精度测量仪器及新的测量方法均在高速铁路无碴轨道客运专线道岔板施工中得到了应用。
1 板式道岔精调基础
道岔板测量的目的就是在找平层上铺设一层平顺的道岔板, 以便安装高速铁路的道岔。有别于迄今为止的其它系统, 道岔板将不带钢轨扣件, 根据既定的支撑点位置来定位。板式无碴轨道道岔的精调作业是一种高精度的测量, 它不同于一般铁路测量, 它是在精测好的高精度控制点 (GRP) 和粗铺板的基础上, 用高精度全站仪和特制标架及棱镜对预先粗铺好的轨道板进行全自动的测量, 使其平面和高程符合设计点位的过程。利用在全线布设的精测网 (GVP点) , 用TCA2003全站仪和对于精密水准测量应使用数字水准仪和条形码因瓦水准尺, 适用的水准仪之一是徕卡DNA03对轨道板之间的缝隙中且偏离线路轴线两侧0.1 m的位置进行放样, 埋设基准点测钉 (GRP点) , 精测GRP点的平面坐标, 粗铺板, 精测高程, 精度通过PVP软件复核达到平面0.2 mm, 高度0.1 mm范围内, 由于基准点的高精度和高密度, 使得道岔板能够就近、精确的加以定位, 即粗调。GRP点的测量非常关键, 它是整个精调作业的基础。为减少仪器对中误差, 保持架站稳定, 且与道岔结构想适应的特制三角架。
2 放样坐标的计算及施工点的放样
2.1 施工坐标的计算
基准点、道岔板角点、精调爪支撑垫块的放样坐标, 要通过将由设计院提供道岔系的局部坐标和公共坐标转化成施工坐标系。各点的放样点的高程根据各点的轨面高程和钢轨高度、道岔板厚度、灌浆层厚度计算得到。
2.2 放样基准点与各种施工点
在找平层验收合格后, 使用转换后的大地施工坐标对道岔板位置进行放样, 要先将精调道岔板用的基准点、粗放道岔板的两端点, 和放置精调装置的混凝土垫块点等, 并标记在铺好的找平层上。标记的内容是相对于既定道岔板的平面和高程位置。放样的精度要求为±5 mm。这些放样点也有助于确定道岔板下面钢筋的位置并为精调装置和轨道基准点网留出必要的空挡。然后根据放样点标记进行砌混凝土垫块, 绑钢筋, 浇筑中间横格带。在找平层上浇筑隔离墙的厚度假设为15 cm厚。隔离墙混凝土采用与底座板同标号的C40混凝土宽度应为板缝宽度两侧各加7 cm, 宽度误差在+0、-10 mm;高程为道岔板底面以下3 cm误差在+5、-10 mm。
轨道基准点位于正线和岔线的轴线范围内。确定横向位置的基准线构成了正线的轨道基准点, 并且也确定了道岔板在该侧的定位孔。这样就能使全站仪的测量结果主要由经过验证的角度测量的高精度来决定。
3 基准点的再次放样、测量与平差
3.1 基准点的再次放样、测量
隔离墙混凝土施工完成后, 要精确测设和预埋基准点 (GRP点) 测钉, 并在混凝土达到一定的强度测钉稳固后进行基准点 (GRP点) 的精确坐标测量, 测量的起始网由线路两边的CP3控制点 (GVP) 构成。测量的顺序:测量的架站要尽量靠近待定点的连线, 以便优先利用全站仪此时测角高精度性, 使得测量结果更好。因为架站靠近待定点的连线的必要性, 须对左右的基准网分开进行测量。在11号和18号道岔板之间的区域应在一站内完成, 以保证岔心区的内部几何精确性。为保证两侧线路的关联性 (对度线而言) , 在测量后测的一侧基准网时, 应检查先测的一侧的基准点, 当横向偏差大于2 mm时, 应重新进行测量, 另外为了能够控制道岔板的整体内部精度, 并能够铺设两端的道岔板, 且和正线平顺连接, 基准网除了覆盖道岔区外, 还要向岔区两边延伸至少两个基准点。
3.1.1 测量的过程
测量采用全站仪自由设站, 每次至少采用临近的8个CP3点。站与站之间至少共用6个CP3点。对基准点的测量要按组进行, 每组测量基准点的个数, 要视大气影响而定。一般一站至少测量11个基准点, 而视线长度不超过70 m。对各组的基准点测量时, 全站仪不用倒镜。测回数的确定, 要以能取得可靠的中值和能排除异常误差为标准。因此, 各组至少要三次 (保持架站不动) 。原则上只在大气条件较好, 或技术上适合测量的条件下, 进行测量。
3.1.2 平面测量的测量过程和测量结果应满足的要求
控制点Y坐标上的允许偏差:2.0 mm;控制点X坐标上的允许偏差:2.0 mm;基准点相对多次测量坐标平均值的Y坐标允许偏差:0.4 mm;基准点相对多次测量坐标平均值的X坐标允许偏差:0.4 mm;每个基准点重叠区域内的横向允许偏差:0.3 mm;每个基准点重叠区域内的纵向允许偏差:0.4 mm;任一测站上的使用的最小起始点 (CP3) 点个数:6个;最少重合点个数:5个。
3.2 测量的结果处理
3.2.1 平面坐标测量结果处理
当满足上述测量的误差时, 对所有测站 (各组内) 的测量值求其均值。在检查和消除一组内的测量粗差后, 接着对各组间进行平差, 以便消除折点和偏移。
为了形成缓和的过度曲线, 避免拐点的出现, 要对计算出的一组内的中值以特殊方式进行如调整:一组内的最后一点 (组内已测定) 作为重合区的理论起点A;下一组的第一个已 (组内) 测定点作为理论终点E。它们之间是双重测定而待调整的点。调整曲线为余弦曲线, 从A点 (在前后组的权为1, 000/0, 000) 到E (0, 000/1, 000) 。为简单起见, 也可采用直线性加权调整。重合长度L为由坐标算出的从A到E的距离。为了计算两组测定点的权, 由组I测量的坐标求出某点到A的距离L。为求中值, 赋予组I的坐标的权Z为Z=COS (PI/L×I) /2+0.5组II坐标的权为1-Z。为了能够无误地调整重合范围, 必须遵守以下约定:两组内要求中值的坐标要在分开的数据文件中处理。在数据文件中的点要和实地一样, 按由小到大的顺序整理。重合范围, 点在两组里的顺序是一致的。举例如表1平面坐标平差结果。
3.2.2 高程的测量结果平差
仪器首先要严格消除i角误差。使用高精度水准仪进行往返测。道岔区外, 两端的CP3点作为起始点联测, 区间的CP3点作为转点。测量基准线上的基准点时采用相同的CP3起始点, 以保证道岔区内部的高程平顺性, 对所有的读数要进行野外记录。联测后应立即对测量精度进行评估。随后进行连接误差的处理和控制。单一高程测量的平差应使用合适的软件。一般来讲, 所用高精度水准仪是附带这种软件的。平差总是经过两个连接点进行的。闭合差太大时, 要进行重测和检查连接点。
4 道岔板的精调
4.1 道岔板精调的原理
道岔板的精确定位原理是根据已知点 (基准点) 测定定位棱镜的实际位置与其设计位置的偏差, 据此调整道岔板的位置。利用徕卡TCA2003全站仪测量道岔板四个角点测量板上棱镜孔位置的棱镜三维坐标, 经全站仪快速精调系统对比后, 确定三维方向的调整量, 再使用精调爪的三维调整器进行逐步调整, 最终达到设计的理论位置及高程。与博格板精调方法的不同之处在于:道岔板还必须在纵向精确定位。道岔板纵向和横向的精调时沿着正线一侧进行的, 并且是借助于事先算得定位孔的坐标值。借助辅助量尺、游标卡尺等等, 对相邻道岔板上的定位孔之间的间距, 可获得纵向补充控制。由于道岔板上没有承轨台的侧向贴靠点, 所以要在每块道岔板的四个角点附近各做一个定位孔。这些定位孔在局部网和国家网中的坐标位置 (Y、X和Z) 是已知的, 它们精确给出了相邻道岔板上定位孔之间的距离。在道岔板中央调高螺旋范围内, 也要象角点范围内一样设置定位孔, 以便测出道岔板中央的挠曲并能在精调时作相应的调整。精调时, 各定位孔内都要插入精密配合的对中插销并装上棱镜。
4.2 道岔板的精调的顺序
4.2.1 整体顺序
视距要保证在6.5～25 m范围内。先调三道 (3根钢轨) 区道岔板 (一侧或两侧) , 即WTP-18、17、16, 再由此向两边延伸。每次 (包括一站内) 均须以上一块为调板定向, 但无须高程传递。如先铺设WTP18-1和WTP17-1, 仪器必须架在GRP (WTP15-1和WTP16-1) 之上, 定向棱镜设在GRP (WTP18-1和WTP15-2) 。如先铺设WTP18-2和WTP17-2, 则与上对称设站。 (注:WTP17-1为道岔板编号, “1”为右线, “2”为左线) 。
4.2.2 单板精调顺序
调整工作的目标精度 (X、Y、Z) 为±0.3 mm。精调时一般先调整板四个角的高程, 用全站仪把板四个角棱镜的角点数据实际位置测量出来, 并记录在本子上, 然后根据测量值的正负进行调整, 一般情况下△Q控制板横向调整, △D控制板的纵向调整, △H控制板的高程调整。△Q值为负时, 沿仪器方向向左调整, △Q值为正时, 沿仪器方向向右调整;△D值为负时, 板要向靠近仪器方向进行调整, 反之, △D值为正时, 板要远离仪器方向进行调整;△H值为负时板要降低, △H值为正时板要升高。例如:△Q:-0.0013代表沿仪器方向看向左调整1.3 mm;△D:0.0021代表远离仪器2.1 mm;△H:-0.0017代表降低1.7 mm。精调完成精度控制在高程±0.2 mm、横向±0.3mm、纵向±0.4mm。对道岔板精调完成后, 还要对所有点进行测量, 并作为成果记录下来, 形成验收报告, 上交监理单位。对精调后的道岔板要加以保护, 严禁踩踏。
4.2.3 精调道岔板
全站仪架设在轨道基准点上, 通过快速测量系统, 测量正在调整的道岔板上的4个 (或6个) 定位孔上棱镜的实际三维坐标, 全站仪通过事先输入的置放棱镜点理论设计坐标进行放样测量, 全站仪屏幕上会显示与实测坐标对比后的偏差值。依据全站仪屏幕显示的偏差值, 按照先调整4个角点高程, 再调整平面位置;短板精调时, 尽量使用对角两点调整, 在角点的高度及平面调整好后, 再调整板中部高程, 通过道岔板四周的精调爪, 对道岔板进行横向、竖向、纵向的调整, 消除偏差量, 直到道岔板达到高程±0.2 mm、横向±0.3 mm、纵向±0.4 mm的偏差范围的要求。
5 验收测量
在道岔板精调和灌浆后要分别加以验收测量。验收的内容是测棱镜的三维坐标, 获得实测值与理论值的偏差量, 判断是否达到铺设精度要求, 限差要求。
精调后的验收测量仍采用不等长三脚架, 依据基准点进行测量。但此时应尽量不要踩踏道岔板。灌浆之后的验收测量, 如基准点已被覆盖, 则仪器架设普通三脚架上, 以CP3为依据, 测量各棱镜位置。为了测量的精确性, 复测时可用球型进行测量各棱镜孔的平面坐标, 一次测量的范围大小应根据设站精度而定。站与站之间要有足够的重合点, 以便判定搭界误差和测量精度。获得实测值与理论值的偏差量, 判断是否达到铺设精度要求。也可以把偏差量做成图象获得调整量, 对道岔板进行微调, 最终要保证道岔板的精度要求。
6 测量要点总结
(1) 精确把道岔系的局部坐标转化成施工坐标系, 为以后的施工做好测量数据准备。
(2) 要精确测设和预埋基准点 (GRP点) 测钉, 注重道岔板之间的测站区域, 以保证岔心区的内部几何精确性。
(3) 进行数据平差时, 要检查和消除一组内的测量粗差, 通过对各组间进行平差消除折点和偏移。形成缓和的过度曲线, 要坚决避免拐点的出现。平差要求精度:平面±0.2 mm, 高程±0.1 mm。
(4) 要严格控制精调视距, 提高精度, 一般要保证在6.5～25 m范围内。掌握好道岔板的整体精调顺序, 以便达到线路平顺性;掌握好单板精调顺序 (高程、纵向和横向) 有利于提高精调速度。
(5) 道岔板精调后灌浆前要加以复测测量, 复测的数据不合格要重新精调。灌浆后也要经验收测量, 获得实测值与理论值的偏差量, 判断是否达到铺设精度要求。 [ID:6917]
参考文献
[1]客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[R].铁建设[2006]189号, 中国铁道出版社.
[2]李瑞林.无碴轨道控制测量技术[R].中铁工程设计咨询集团有限公司.
[3]铁道部第二勘察设计院.铁路测量手册[M].北京:中国铁道出版社, 2003.