高速鐵路無砟軌道測量與調整

高速鐵路無砟軌道測量與調整第1頁/共84頁無砟軌道精調概述第2頁/共84頁無砟軌道精調：概述長軌精調是指在無砟軌道長軌鋪設、鋼軌應力放散并鎖定后，測量軌道幾何參數，根據平順性標準對超限區(qū)域進行分析和調整，使軌道滿足高速行車要求；無砟軌道兩股鋼軌應分別調整，一般通過扣件調整實現(xiàn)；調整時要特別注意軌距與軌向的關系，高低與水平（超高）的關系。長軌精調可分為靜態(tài)調整和動態(tài)調整兩個階段------王志堅，劉彬第3頁/共84頁軌道精調：靜態(tài)調整與動態(tài)調整靜態(tài)調整是在聯(lián)調聯(lián)試之前根據軌道靜態(tài)測量數據對軌道進行全面、系統(tǒng)地分析優(yōu)化和調整，將軌道絕對幾何參數和相對幾何參數調整到驗標以內，使軌道滿足高速聯(lián)調聯(lián)試條件；軌道動態(tài)調整是在聯(lián)調聯(lián)試期間根據軌道動態(tài)檢測情況對軌道局部缺陷進行修復，針對相對幾何參數進行微調，對軌道線型進一步優(yōu)化，使輪軌關系匹配良好，進一步提高高速行車的安全性、平穩(wěn)性和乘座舒適度，使軌道平順性全面達到高速行車條件。------王志堅，劉彬第4頁/共84頁軌道精調工作流程接收可靠的測量數據/軌道動檢數據根據平順性指標和軌距水平等參數標定問題區(qū)段了解可用調整件，根據靜檢數據模擬調整量軌道調整復測調整區(qū)段

提交最終檢測報告所有指標在

容許偏差以內？否是合理？優(yōu)化？否是第5頁/共84頁軌道精調：靜態(tài)檢測數據第6頁/共84頁軌道精調：動態(tài)檢測數據第7頁/共84頁軌道精調：標明問題區(qū)間第8頁/共84頁軌道精調：模擬調整量調整前調整后GRP

試算表第9頁/共84頁軌道精調：DTS專用精調軟件第10頁/共84頁無砟軌道精調測量解決方案AmbergGRP1000軌檢小車LeicaTPS1200全站儀（1秒級）及以上全站儀設站距離不超過70m平面位置/軌面高程測量精度：1mm軌向/高低測量精度：0.5mm（30米弦，5米檢核）效率：600m-800m/8h(一臺全站儀)第11頁/共84頁成功案例

京津城際全部26組高速道岔施工驗收及軌道道岔運營維護

中鐵二局/GRP1000×2；北京局/GRP1000×2

石太客運專線隧道內無砟軌道運營維護

北京局/GRP1000×2武廣高鐵長軌精調/道岔精調及運營維護

各工程局/GRP1000×130；

武漢局/GRP1000×3；廣鐵集團/GRP1000×15滬寧/滬杭長軌精調/道岔精調及聯(lián)調聯(lián)試各工程局/GRP1000×50；上海局/GRP1000×8

成灌城際長軌精調與聯(lián)調聯(lián)試

中鐵2局/8局/成都局/GRP1000×6京滬高鐵軌道精調及聯(lián)調聯(lián)試

各工程局×120共計300余臺GRP1000在中國高鐵建設及運營維護中得到應用！第12頁/共84頁軌道靜態(tài)幾何參數測量方法第13頁/共84頁軌道幾何參數可分為絕對幾何參數和相對幾何參數絕對幾何參數是指軌道實測中線坐標、軌面高程及其與設計坐標和高程的偏差；偏差越小，定位精度越高。相對幾何參數是指軌距、水平（超高）及其偏差和變化率，軌向和高低偏差及長短波不平順等；數值越小軌道越平順。

無砟軌道幾何參數第14頁/共84頁精密測量三要素高精度控制網精密測量儀器：徠卡全站儀+GRP軌檢小車熟練測量人員：測量技能+軌道知識+軟件操作第15頁/共84頁軌道幾何參數測量：軌距軌距測量傳感器軌頂以下16mm第16頁/共84頁軌道幾何參數測量：水平(超高)使用內置傾角儀測傾角然后使用基準長度換算，比如1.5m或1.505m第17頁/共84頁軌道幾何參數測量：平面位置和高程使用全站儀實測得軌檢小車上棱鏡的三維坐標，然后結合標定的軌檢小車幾何參數、小車的定向參數、水平傳感器所測橫向傾角及實測軌距，即可換算出對應里程處的實測平面位置和軌面高程，繼而與該里程處的設計平面位置和軌面高程進行比較，得到其偏差，用于指導軌道調整第18頁/共84頁軌道幾何參數測量：平面位置基準第19頁/共84頁軌道幾何參數測量：軌面高程基準第20頁/共84頁軌道幾何參數測量：軌向與高低第21頁/共84頁軌道幾何參數測量：長短波不平順30米弦每隔5米檢核300米弦每隔150米檢核第22頁/共84頁測量參數MOR（僅供參考）DB軌距+/-1+/-2水平

/超高+/-1+/-2軌向高低2mm,10m弦-短波不平順2mm/8α,基線長48α2mm/5m,30m弦長波不平順10mm/240α,基線長480α10mm/150m,300m弦平面位置

(區(qū)間軌道)+/-10+/-10軌面高程

(區(qū)間軌道)+/-10+/-10平面位置

(道岔)+/-2+/-10軌面高程

(道岔)0/-5+/-10軌距變化率1mm/3m1mm/1.5m(BWG道岔)扭曲2mm/6.25m2mm/2.5m軌道幾何參數測量：驗收標準第23頁/共84頁軌道幾何參數測量：綜合報表第24頁/共84頁GRP1000數據采集第25頁/共84頁硬件：手推式軌檢小車軌距傳感器精度±0.3mm測量范圍i

-25to+65mm超高傳感器精度±0.5mm

相對于1435mm軌距測量范圍

±10°里程計分辨率：5mm精度優(yōu)于：0.5%絕緣系統(tǒng)絕緣輪絕緣框架可變軌距1000-1676mm第26頁/共84頁棱鏡位置高于軌面約60cm，以盡量降低大氣折射的影響系統(tǒng)組裝不會降低測量精度硬件：GPC棱鏡柱第27頁/共84頁用LEICA全站儀測量絕對坐標LEICATPS1200LEICATPS2000LEICATS30利用TCPS27或RH1200無線調制

解調器進行遠程控制操作硬件：全站儀第28頁/共84頁硬件：內置傳感器、供電與通訊模塊第29頁/共84頁GRPwin軟件：項目資料CP3和CP4/GRP點三維坐標及編號規(guī)則；左右線獨立設計中線；平曲線設計參數：起點里程,交點坐標和偏角,圓曲線半徑，

緩和曲線長和長短鏈等，并換算ZH、HY、YH、HZ點坐標；坡度表：里程、變坡點高程和豎曲線半徑；曲線設計超高值軌枕編碼方法第30頁/共84頁首先輸入起點里程，然后選擇曲線要素類型，并輸入每一曲線要素的起點坐標、緩和曲線長度或圓曲線半徑（右轉曲線半徑為正值）；長短鏈處需分為兩段設計中線GRPwin軟件：平曲線第31頁/共84頁GRPwin軟件：平曲線路徑：項目屬性->測量文件->設計中線->平曲線第32頁/共84頁GRPwin軟件：豎曲線豎曲線通過切線交點定義，輸入交點里程、高程和豎曲線半徑。下凹曲線半徑為負；上凸半徑為正；如果變坡點處設置了豎曲線，則圓類型選擇“圓”；如果沒有設置豎曲線（坡度代數差不大）則選擇“頂點”；豎曲線起點和終點必須選擇“頂點”。第33頁/共84頁GRPwin軟件：豎曲線路徑：項目屬性->測量文件->設計中線->豎曲線第34頁/共84頁施工范圍DK1163+50－DK1167+500里程：DK1162+100里程：DK1163+000里程：DK1164+500里程：DK1165+100里程：DK1166+600里程：DK1167+800里程：DK1168+000里程：DK1164+100豎曲線示意圖工作區(qū)間前后各兩個變坡點GRPwin軟件：豎曲線第35頁/共84頁輸入ZH、HY、YH、HZ點的超高值，與平曲線相一致。左轉曲線超高為負，右轉曲線超高為正，單位為米GRPwin軟件：超高第36頁/共84頁路徑：項目屬性->測量文件->設計中線->平曲線GRPwin軟件：超高第37頁/共84頁可導入文件類型：txt格式文本或GSI格式文本數據格式：點號東坐標北坐標高程；字段之間用空格隔開GRPwin軟件：控制點第38頁/共84頁路徑：項目屬性->測量文件->服務文件->控制點GRPwin軟件：控制點第39頁/共84頁軌道參考點中線參考基準超高計算基準高程參考基準GRPwin軟件：項目屬性->平面和高程基準第40頁/共84頁軌檢小車方位角控制點參考基準正矢基準弦GRPwin軟件：項目屬性->軌向高低基準第41頁/共84頁GRPwin軟件：軟件選項->常規(guī)第42頁/共84頁GRPwin軟件：軟件選項->通訊第43頁/共84頁GRPwin軟件：軟件選項->限差第44頁/共84頁GRPwin軟件：軟件選項->測量數據第45頁/共84頁GRPwin軟件：軟件選項->全站儀第46頁/共84頁GRPwin軟件：測量文件設置新建測量文件后需讀取小車校準參數，選擇名稱中

含1.435m的配置；每個測量文件只能對應一臺小車測量文件為XML格式第47頁/共84頁軌道&小車方向設計值偏差信息(平面,高程,超高)GRPwin軟件：數據采集界面實測值棱鏡坐標相對

測量值第48頁/共84頁完整測量并保存新值完整測量并覆蓋當前值單獨操作傳感器施工模式操作全站儀測量接觸線測量控制點測量斷面退出鎖定棱鏡GRPwin軟件：數據采集工具欄第49頁/共84頁測量軌距測量超高測量棱鏡坐標退出里程計設置解除鎖定全站儀操縱桿檢查設站關閉激光開啟/關閉全站儀退出鎖定恢復鎖定小車棱鏡當前全站儀打開激光全站儀狀態(tài)GRPwin軟件：傳感器與全站儀操作第50頁/共84頁檢查鋼軌表面狀態(tài)，檢查扣件鎖定狀態(tài)正倒鏡檢查全站儀水平角和豎角偏差，如果超過3秒，在氣象條件較好的情況下進行組合校準及水平軸傾斜誤差（α）校準；檢查全站儀ATR照準是否準確，有無ATR的偏差也應少于3秒使用至少8個控制點自由設站，其中前后至少各使用一個60米以上的控制點。根據天氣條件確定最大目標距離，狀況良好時控制在70m以內，狀況不佳時將距離縮短設站的同時組裝軌檢小車，將雙輪部分靠近低軌在穩(wěn)固的軌道上校準超高傳感器

一般每天開始測量前校準一次，如氣溫變化迅速，可再次校準；

校準后可在同一點進行正反兩次測量，測量值之和應在0.3mm以內將全站儀對準軌檢小車棱鏡，初始化通信，并鎖定棱鏡數據采集：現(xiàn)場工作第51頁/共84頁放樣60米以上的一個控制點對設站進行檢核進入施工模式，看平面和高程偏差數據是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)定（變化范圍超過0.7mm），將小車向前推，找到數據相對穩(wěn)定的距離，根據此距離再次重新設站按指定間距，在設站區(qū)間內逐點采集數據，檢核全站儀設站，看與上次檢核結果的偏差；全站儀搬站并重新設站，檢核設站后，重復測量上一次設站已經測量過的5-10個點，如果偏差大于2mm，需重新設站重復上述操作，工作條件較差時可增加全站儀檢核次數數據采集：現(xiàn)場工作第52頁/共84頁使用最新版本的軟件

GRPwin5.4.3,GRPSlabrep內業(yè)仔細核對設計數據（平曲線,豎曲線,超高,控制點），

檢核無誤輸入到計算機中.緩和曲線類型選擇回旋曲線進行正確的項目屬性設置東北坐標不要誤輸入數據采集：內業(yè)質量控制第53頁/共84頁選用高精度全站儀，并定期檢定全站儀工作之前要適應環(huán)境溫度每天開始測量之前檢查全站儀測量精度,

測量過程中如對測量結果有疑問，也須

及時檢查，必要時進行校準測量時棱鏡要對準全站儀采集數據時小車要停穩(wěn)，全站儀應采用精確模式惡劣天氣條件下禁止作業(yè)數據采集：外業(yè)質量控制第54頁/共84頁每天測量之前都要在穩(wěn)固的軌道上對超高傳感器進行校準，校準后可在同一點進行正反兩次測量，測量值偏差應在0.3mm以內；如發(fā)生顛簸、碰撞或氣溫變化迅速，可再次校準測量時應盡量保證工作的連續(xù)性，軌檢小車應由遠及近靠近全站儀的方向進行測量；因為隨著時間的增加，全站儀的設站的精度在降低，而測距的精度隨著距離的縮短在增加測量時要實時關注偏差值，如果存在明顯異常，需重復采集數據，覆蓋之前采集的結果，如依然存在突變，要及時分析原因設站后要使用控制點檢核全站儀設站，搬站前也要再次檢核，以證實此次設站測量結果的可靠性；如測量條件不佳，測量期間可增加檢核次數數據采集：外業(yè)質量控制第55頁/共84頁無砟軌道測量時目標距離控制在70米內，測量條件較差時，可縮短目標距離（建議30-50m）距離全站儀7米內不進行數據采集。數據采集：外業(yè)質量控制第56頁/共84頁全站儀設站的位置應靠近線路中心，而不是在兩側控制點的外側；設站位置首先要考慮目標距離，其次是與近處控制點之間的距離（一般應超過15m）數據采集：外業(yè)質量控制第57頁/共84頁全站儀采用后方交會的方法進行設站，為了確保全站儀得設站精度，建議使用8個后視點，如果現(xiàn)場條件不滿足，至少應使用6個控制點。

設站中誤差：東坐標/北坐標/高程：1mm方向：2″下一區(qū)間設站時至少要包括4個上一區(qū)間精調中用到的控制點，以保證軌道線形的平順性。與軌檢小車同向的控制點自由設站計算時棄用要謹慎將一個CPIII點當作水準點用水準儀復核軌面高程時，應使用自由設站時高程殘差最小的CPIII點數據采集：全站儀設站第58頁/共84頁數據分析與調整量模擬試算第59頁/共84頁數據分析：預處理如果某段數據導向軌/基準軌不一致，則應在導向軌切換處（一般為緩直點）將原始測量文件斷開；原始測量數據檢查，剔除異常值；測量順序檢查，確保一個測站一個順序；剔除測量值少于3個點的測站；每個軌枕最多只能重疊測量2次，多余的測量值要刪除文件追加或重排列生成“普遍”的文件之前，檢查屬性設置是否正確，設計線形是否正確，控制點是否啟用確認SlabRep軟件中，配置文件設置正確第60頁/共84頁數據分析：搬站補償由于搬站后重復測量5-10根軌枕，交疊補償可修正設站誤差對平順性分析的影響；如因控制點精度不高等原因造成交疊段兩次測站測量數據偏差較大（2mm以上），在證實交疊段及前后一段范圍內（前后各多測一段距離）相對較為平順的情況下，交疊時應采用“擴展模式”。

無標準補償擴展補償第61頁/共84頁數據分析：GRPSlabrep設置第62頁/共84頁數據分析：GRPSlabrep報表第63頁/共84頁數據分析：軌道幾何參數符號法則超高平曲線半徑豎曲線半徑第64頁/共84頁數據分析：偏差和調整量符號法則偏差與調整量符號相反以面向大里程方向定義左右平面位置：實際位置位于設計位置右側時，偏差為正，

調整量為負軌面高程：實際位置位于設計位置上方時，偏差為正，

調整量為負超高（水平）：外軌（名義外軌）過超高時，偏差為正，欠超高時偏差為負；調整量相反軌距：以大為正，實測軌距大于設計軌距時，偏差為正，調整量為負第65頁/共84頁模擬調整：基本原則明確基準軌：Slabrep報表中，導向軌為“-1”表示右轉曲線，平面位置以左軌（高軌）為基準，高程以右軌（低軌）為基準；導向軌為“1”表示左轉曲線，平面位置以右軌（高軌）為基準，高程以左軌（低軌）為基準；”先整體后局部”：可首先基于整體曲線圖，大致標出期望的線路走線或起伏狀態(tài)，先整體上分析區(qū)間調整量，再局部精調；“先軌向后軌距”，軌向的優(yōu)化通過調整高軌（基準軌）的平面位置來實現(xiàn)，低軌的平面位置利用軌距及軌距變化率來控制；“先高低后水平”，高低的優(yōu)化通過調整低軌（基準軌）的高程來實現(xiàn)，高軌的高程利用超高和超高變化率來控制；在DTS軌道精調軟件中，平順性指標可通過對主要參數（平面位置、軌距、高程、水平）偏差曲線圖的“削峰填谷”原則來實現(xiàn)，目的：直線順直，曲線圓順。第66頁/共84頁模擬調整：長波不平順在大區(qū)間范圍內整體“削峰填谷”

第67頁/共84頁模擬調整：軌向平面基準軌偏差導致軌向不平順：首先通過調整基準軌使軌向滿足要求，然后通過調整非基準軌使軌距和軌距變化率滿足要求；

第68頁/共84頁模擬調整：軌距平面非基準軌偏差導致軌距不平順：在軌向良好的情況下，直接調整非基準軌使軌距和軌距變化率滿足要求；第69頁/共84頁模擬調整：高低高程基準軌偏差導致高低不平順：首先通過調整基準軌使高低滿足要求，然后通過調整非基準軌使超高和超高變化率滿足要求；第70頁/共84頁模擬調整：水平/超高高程非基準軌偏差導致超高不平順：在高低良好的情況下，直接調整非基準軌使超高和超高變化率滿足要求；第71頁/共84頁模擬調整：調整量報表第72頁/共84頁模擬調整：經驗與建議在制定調整方案時不可一味的關注短波不平順，中長波不平順（波長30米以上）將可導致嚴重晃車，影響列車舒適性；鋼軌和扣件系統(tǒng)狀態(tài)良好的情況下，軌向連續(xù)多波不平順、軌向與三角坑的復合不平順是導致橫向加速度超限的主要原因，要重點控制；鋼軌和扣件系統(tǒng)狀態(tài)良好的情況下，高低連續(xù)多波不平順是導致垂直加速度超限的主要原因，要重點控制；除驗收標準外，軌距、超高、平面、高程四大參數鄰枕變化不超過0.7mm；5米（8倍枕距）內任意兩點相對偏差不能超過2mm；按技術標準合格率100%；同時根據動檢狀況控制或提高優(yōu)良率；30米（50倍枕距）內任意兩點相對偏差不能超過3mm；疑難區(qū)段50米（80倍枕距）內任意兩點相對偏差不能超過3mm；第73頁/共84頁模擬調整：合理性分析擁有完美的平順性指標，但不合理！

應對方法：經驗分析與精調軟件相結合靜態(tài)檢測(軌檢小車)與動態(tài)檢測(動態(tài)軌檢車)相結合最新技術(軌檢小車+全站儀)與傳統(tǒng)手段(道尺+弦線)相結合第74頁/共84頁軌道精調作業(yè)要求軌道調整應遵循“嚴檢慎修”的原則，重視軌道檢查，保證測量精度，加強數據分析，制定合理的精調方案；檢測時可使用道尺及弦線配合軌檢小車作業(yè)，軌檢小車進行全面精密測量，道尺和弦線用于現(xiàn)場調整前后的快速復核；動態(tài)精調階段，加強對動檢波形圖的分析，判斷添乘晃車點和波形圖之間的對應關系，確認晃車點里程，之后在動檢晃車點前后至少50米范圍內進行靜態(tài)檢測；動態(tài)精調階段，對于動檢軌距、水平等小范圍超限，可使用道尺復核并直接給出調整方案，對于