轨道几何状态测量仪系统介绍(马自龙刘毅)

SGJ-T-DT-2型
轨道几何状态测量仪介绍
——深圳大铁检测装备技术有限公司
SGJ-T-DT-2型轨道几何状态测量仪（简称：轨检小车），是深圳大铁检测装备技术有限公司基于高精度伺服全站仪研制的，用于轨道几何状态静态测量的检测工具。

它能够对轨道的轨距、超高以及空间位置进行静态测量，通过轨道检测评估软件（DTS）能对轨道相对平顺性进行分析，对轨道修建质量进行评估，以及对轨道扣件调整量进行指导。

适用于各种板型（CRTSI、CRTSII、CRTSⅢ型)轨道精调及双块式无砟轨道施工、道岔铺设、长轨铺设、联调联试及通车后的运营管理。

轨道几何状态测量仪介绍
1 2轨检小车介绍
轨检小车测量原理
3测量系统及检测功能介绍
轨道精调施工作业流程
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目录
轨检小车介绍
•轨道的任务是确保列车按规定的速度安全平稳不间断运行，因此轨道几何状态亦应保持与列车运行相匹配的规定状态。

随着客运专线等高速线路的建设，列车速度将大幅提高，对轨道几何形位的要求也是越来越高，故而采取动态检测的周期也越来越短，但静态检测还不能完全由动态检测来替代，因为静态检测可随时测量轨道的几何形位，指导施工和维修作业。

列车运行速度越高，轨道几何形位允许偏差越小，传统的轨道检测工具，例如轨检尺等已经不能满足测量精度要求，使用轨检小车测量轨道的高平
顺势在必行，这也是铁路检测工具现代化智能化的重要标志之一。

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•轨道几何状态检测仪（轨检小车）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，可检测轨道高程，水平，扭曲，轨向等轨道的不平顺参数。

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检小车。

轨检小车测量原理2•轨检小车主要用于有砟和无砟轨道几何状态数据静态采集和现场轨道精调作业。

全站仪在CPIII 控制网内做自由设站，计算出测站点的理论三维坐标值和所在的里程；当全站仪测量放置轨检小车上棱镜中心的三维坐标，然后结合事先严格标定的轨检小车的几何参数，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中线位置和低轨的轨面高程。

进而与该处的设计中线坐标和设计轨面高程进行比较，得到实测的线路绝对位置与理论设计之间的差值。

根据技术指标对轨道的绝对位置精度进行调整与评价。

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轨检小车测量系统及检测功能介绍
系统组成
轨检小车测量系统主要由便携式笔记本，
无线通信系统，高精度全自动测量机器人
系统及相关精调系统软件组成。

系统功能
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（相对测量），也可配合高精度全自动全站仪来实现平面位置和高程的绝对定位测量（绝对测量），绝对定位测量通过全站仪的自动目标照准功能以及与测量系统之间持续无线电通讯来完成。

报表输入
测量外业完成后，系统能产生轨道几何测量的综合报表。

用户可根据需要定义报表的输出界面，选择性的输出轨道位置、轨距、水平、轨向（短波和长波）、高低（短波和长波）等几何参数。

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轨检小车技术指标
里程霍尔传感器测量方式供电电源10Ah@25.9V锂电池
测量误差<0.5％< p="">电池工作时间10小时
分辨率5mm有线通讯方式USB
轨距高精度电子尺接触测量方式无线通讯方式 2.4G WIFI
测量范围1400~1480mm全站仪通讯410MHz—470MHz数传电台
测量精度±0.2mm数据更新率10Hz
超高倾角传感器测量温度范围-10℃~+50℃
测量范围±10°(>±200mm相对标准轨距)湿度范围80%，无凝结
测量精度±0.5mm仪器重量32kg
检测功能介绍
检测系统
轨检小车通过电测传感器，专用便携式计
算机，高精度全自动测量机器人等先进检
测和数据处理设备。

检测项目
可检测轨道高程，水平，轨距，超高，扭
曲，轨向，高低等轨道的不平顺参数。

中线坐标及轨面高程
轨道中线坐标和轨面高程的检测，是对线路轨道工程质量状况的最基本的评价。

通过检测轨道实测坐标和高程值与线路设计值进行比较得出的差值，可以全面直观的反映轨道工程质量。

使用高精度全站仪实测出轨检小车上棱镜中心的三维坐标，然后结合事先严格标定的轨检小车的几何参数、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中线位置和低轨的轨面高程。

进而与该里程处的设计中线坐标和设计轨面高程进行比较，得到实测的线路绝对位置与理论设计之间的差值，根据技术指标对轨道的绝对位置精度进行评价。

轨距检测
轨距指两股钢轨头部内侧轨顶面下
16mm 处两作用边之间的最小距离。

轨距不合格将使车辆运行时产生剧
烈的振动。

我国标准轨距的标称值为1435mm。

在轨距检测时，通过轨检小车上的
轨距传感器进行轨距测量。

轨检小车的横梁长度须事先严格标
定，则轨距可由横梁的固定长度加
上轨距传感器测量的可变长度而得
到，进而进行实测轨距与设计轨距
的比较。

水平（超高）检测
超高的定义-列车通过曲线时，将产生向外的离
心作用，该作用使曲线外轨受到很大的挤压力，
不仅加速外轨磨耗，严重时还会挤翻外轨导致列
车倾覆。

为平衡离心作用，在曲线轨道上设置外
轨超高。

检测方法-检测时，由轨检小车上搭载的水平传
感器测出小车的横向倾角，再结合两股钢轨顶面
中心间的距离，即可求出线路超高，进而进行实
测超高与设计超高的比较。

在每次作业前，水平
传感器必须校准。

轨向/高低检测（中国标准）
轨向指轨道的方向，在直线上是否平直，在曲线上是否圆顺。

如果轨向不良，势必引起列车运行中的摇晃和蛇行运动，影响到行车的速度和旅客舒适性，甚至危及行车安全。

实测中线平面坐标得到以后，在给定弦长
的情况下，可计算出任一实测点的正矢值
；该实测点向设计平曲线投影，则可计算
出投影点的设计正矢值，实测正矢和设计
正矢的偏差即为轨向/高低值。

轨向/高低
（10 米弦长为例）
高低是指钢轨顶面纵向的高低差。

高低的存在将使列车通过这些钢轨时，钢轨受力不再均匀，从而加剧钢轨与道床的变形，影响行车速度与旅客舒适性。

短波不平顺假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m ，采用30m 弦线，按间距5m 设置一对检测点，则支承点间距的8 倍正好是两检测点的间距5m 。

检测示意图如下。

短波不平顺检测示意图上图中的点是钢轨支承点的编号，以P 1到P49 表示。

P 25与P 33间的轨向检测按下式计算：
mm
h h h h h 2)()(33253325≤=∆实测实测设计设计－－－
长波不平顺假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m ，采用300m 弦线，按间距150m 设置一对检测点，则支承点间距的240倍正好是两检测点的间距150m 。

检测示意图如下。

长波不平顺检测示意图
上图中的点是钢轨支承点的编号，以P 1到P481 表示。

P 25与P 265间的轨向检测按下式计算：
mm
h h h h h 10)()(2652526525≤=∆实测实测设计设计－－－
高速铁路轨道静态平顺度允许偏差允许偏差检测方法允许偏差检测方法±1 mm 相对于1435 mm ±1 mm 相对于1435 mm 1/1500变化率1/1500变化率2 mm 弦长10 m 2 mm 弦长10 m 2 mm/8a 基线长48a 2 mm/5 m 基线长30 m
10 mm/240a 基线长480a 10 mm/150 m 基线长300 m
2 mm 弦长10 m 2 mm 弦长10 m
2 mm/8a 基线长48a 2 mm/5 m 基线长30 m
10 mm/240a 基线长480a 10 mm/150 m 基线长300 m
4水平 2 mm — 2 mm —
5扭曲（基长3m ） 2 mm — 2 mm —
6与设计高程偏差10 mm —10 mm —
7与设计中线偏差
10 mm —10 mm —3高低有砟轨道1
轨距2轨向序号
项目无砟轨道注:1、表中a 为轨枕/扣件间距；
2、站台处的轨面高程不应低于设计值。

摘录于《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）
轨道精调施工作业流程3轨道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、系统地分析调整，将轨道几何尺寸调整到允许范围内，对轨道线型进行优化调整，合理控制轨距、水平、轨向、高低等变化率，使轨道静态精度满足高速行车条件。

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，对部分区段几何尺寸进行微调，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，是对轨道状态和精度进一步完善、提高的过程，使轨道动、静态精度全面达到高速行车条件。

轨道精调是根据轨道测量数据对轨道进行精确调整，使轨道精度达到规范标准，满足高速行车条件。

无砟轨道精调贯穿了无砟轨道施工及联调联试全过程从无砟轨道施工开始直至无缝线路铺设后轨道具备高速行车条件为止。

总体上可以分为施工阶段轨道精调和无缝线路铺设后轨道精调两个阶段。

无缝线路铺设后的轨道精调在无缝线路铺设完成，长钢轨应力放散、锁定后即可开展。

此阶段轨道精调又分为静态调整和动态调整。

Ⅲ控制点轨检小车棱镜点
轨道1
轨道2后方交会点
432615内业线性数据录入
线路设计数据（平曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入到软件中全站仪设站（后方交会）使用6-8 个控制点（CPIII ）进行自由设站;设站精度应满足规定要求软件设置
在软件中检查测量设置，比如高程以内轨为基准、超高以1.5 米为基长等；选择对应线性文件及测量文件；对超高传感器进行校准。

控制网坐标录入CPIII 成果输入到全站仪中
仪器拼装现场拼装好仪器设备
轨道精调测量钢轨待测位置得到偏差后指导现场工人进行调整。

数据合格后采集并保存结果。

输出轨道几何参数，制作报表。

轨道精调施工作业流程3
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严格检查设计数据测量过程质量控制
保证仪器精度外界影响因素
线路设计参数，CPIII 数据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。

测量时应尽量保证工作的连续性；
全站仪搬站与上一站CPIII 点需重复
4-6 个控制点，以保证轨道的平顺性
全站仪测量精度（水平角，竖角，高程偏差）；全站仪设站精度；小
车超高传感器校准；恶劣条件下禁止作业，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3轨道精调测量质量控制措施
无缝线路铺设后轨道精调工艺流程图
未调整与已调整对比
项目Ⅳ级Ⅲ级Ⅱ级Ⅰ级
个数
总计个数/公里百分比
高低0000000轨向0057120.14 1.14轨距00120120.14 1.14水平0000000三角坑0000000垂向加速度0000000横向加速度002297199311.4194.48高低70米0000000轨向70米0000000曲率变化率0000000轨距变化率00143170.2 1.62横加变化率00017170.2 1.62总和0053998105112.09100
超限个数分部表
谢谢
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