CRTSⅡ型板精调方法及经验总结

王春宝

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

1 CRTSⅡ型轨道板精调理论数据

CRTSⅡ型轨道板一般在工厂预制，标准板的尺寸为6450mm×2550mm×200mm，制造过程中采用先进的数控磨床对预制轨道板承轨槽进行精确打磨，以保证高速铁路轨道的高平顺性。标准轨道板上有30个承轨台，编号方式如图1所示，其中面向大里程左下角(即小里程端左边第一个)为1号承轨台。

图1 轨道板承轨台编号方式

轨道板打磨完成之后，应使用激光扫描仪测量轨道板每个大钳口的精确距离并计算其与标准大钳口距离的差值，形成记录文件(．FFS)文件。．FFS是轨道板的理论位置计算及保证前后轨道板平顺搭接的基础文件。

CRTSⅡ型轨道从设计开始就考虑为数据流和数据库的管理模式，设计和施工分别设计为一个模块。从设计开始的布板计算、左右线的换算、打磨量的计算，到施工阶段的底座的放样、轨道基准点的计算，再到轨道的板精调，各环节之间或者互为因果，或者互相制约，形成了一个完整的测量体系。

施工布板软件通过线路设计文件和．FFS文件，可以计算出每块轨道板每个承轨台的空间理论位置文件(．FFC文件)和精调标架配置文件(．FFD)文件。．FFC及FFD两个文件即为CRTSⅡ型板精调的理论数据。

2 CRTSⅡ型轨道板精调系统

为了使轨道板高精度的铺设到理论位置，必须开发特殊的测量硬件设备。CRTSⅡ型轨道板精调是使用3个1 500测量标架上的6个棱镜，模拟轨道顶部中心的位置，通过全站仪测量各棱镜的实际空间坐标，然后通过Ⅱ型板调板软件自动计算其与理论坐标的差值并通过精调爪将各棱镜精调到理论位置。通常CRTSⅡ型轨道板精调系统由以下部件组成，见表1。

3 轨道板精调过程

3.1 精调准备

精调前应做好相关的准备工作，包括精调爪的安装、标架的摆放、后视棱镜及全站仪的架设等。当所有准备工作完成后，可以开始轨道板精调。

测量标架必须仔细安置，确保接触到支点。对标架的触端和支点的目视检查是最为可靠的办法。标架摆放方式如图2所示，其中轨道上“1”至“8”编号为精调标架上棱镜编号，精调爪安置于精调标架对应位置的轨道板下。

表1 CRTSⅡ型轨道板精调系统部件及用途

图2 标架摆放示意

3.2 轨道板四点测量

首先使用全站仪对1号标架的1、8号棱镜，3号标架的3、6号棱镜进行测量，然后依据精调软件显示的调整量对精调爪进行调整，将轨道板调至规定限差内。调整时需注意，应先调整平面再调整高程。

3.3 轨道板中部测量

调整好四个角点后，在单个测量模式下测量2号和7号棱镜。调整精调爪直到满足限差要求。调整时，应尽量保证两个精调爪同步升降。

3.4 完整测量

完成步骤1、2后，应进行一次完整测量，以检测每个棱镜位差及与上一块板的搭接精度是否在限差范围内。出现超限，应重复步骤1、2，直到完测满足限差要求。

完整测量合格后，安装下压装置并压紧。

再进行一次完整测量，若偏差满足限差要求可保存数据，本块板精调结束;若出现超限，应松开下压装置调整超限点，直至下压装置压紧后测量合格才可保存数据后搬站。

4 CRTSⅡ型板精调精度分析

根据现行规范要求，轨道板精调验收标准应符合表2的规定。

如图3所示，CRTSⅡ型板的布板软件及精调系统软件对每块轨道板的30个轨座分别计算了两套理论坐标。

表2 CRTSⅡ型轨道板精调验收标准

图3 CRTSⅡ型板坐标系统示意

轨道板精调时，测量仪器设站于线路统一坐标系下，对任意一个标架上的棱镜实测的是线路统一坐标，都可以通过(1)式转换到板轴线坐标系下。

具体调板过程如下:

实测一只测量标架上两个棱镜，如1号和3号棱镜，求得其基于板轴线坐标系的坐标，并与其理论坐标进行比较，求得差值(δX1、δY1、δZ1)和(δX3、δY3、δZ3)。

其中，δZ1和δZ3就是轨道板一端的竖向调整量，δY1和 δY3的平均值 δY1－3，就是该端的中线调整量。通过逐步精调，使轨座1和3、13和15、28和30的调整量都小于0.3 mm，即可认为该轨道板调整到位。由于轨道板的纵向无法调整，所以δX几乎不变，且其大小与轨道板粗铺精度有关，可达厘米级。

用全站仪进行三维坐标测量，其坐标计算公式为

式中:s为斜距;v为天顶距;β为方位角。将(2)式全微分，并转化为误差表达形式，可得

(3)、(4)、(5)式中，ms、mv和 mβ分别是距离、天顶距和水平角的测量误差。除后两者为微小量外，由于轨道板纵向无法调整，所以ms的大小始终接近δX，是最大的误差因素，对轨道板横向和竖向的影响可达到毫米级。

为了消除δX对轨道板精调的影响，沿线路中线建立了CPⅣ点，在轨道板精调时，测量仪器和定向点架设在轨道基准点上，且架设高度与轨面等高。这样做的目的是:使天顶距接近90°，方位角接近0°，(4)式右边第一项和第二项都接近于“0”，(5)式右边第一项接近于“0”，从而使 my和 mz在数量级上小于0.1 mm。从而达到轨道板的精度要求。

5 结束语

通过京沪高铁、石武及津秦客专等各条高速铁路CRTSⅡ型板的精调实践，总结经验如下:

①对全站仪设站和后视棱镜安装使用的三角架的高度进行校核，发现高度变化及时在精调中修正，避免中杆磨损造成三角架高度的变化。

②轨道板精调到位以后，需立即安装下压装置，并且在大超高的地段还应加设横向固定装置，安装下压装置后需立即进行完测检查，对超限的棱镜点需重新进行调整。

③每次放置标架时，将标架的探头与承轨台斜面充分接触，在曲线上要采用弹拉机件与承轨台拉紧，尤其是在大超高地段更应注意，以免影响精调精度。

④安装下压装置的螺丝杆，不能使用膨胀螺栓固定在底座板上，而只能使用植筋胶，以免精调的张力破坏底座板。

［1］中铁二院工程集团有限责任公司．高速铁路工程测量规范［S］．北京:中国铁道出版社，2010

［2］武汉测绘科技大学测量平差教研室．测量平差基础［M］．北京:测绘出版社，1994