一种提高全站仪搬站设站效率的新方法

2015-02-11雷巨光中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055NewMethodtoImprovetheEfficiencyofTotalStationChangingandSettingUpLEIJuguang

铁道勘察 2015年6期

关键词：精调整平三脚架

雷巨光(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

一种提高全站仪搬站设站效率的新方法

雷巨光(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)A New Methodto Improvethe Efficiency of Total Station Changingand Setting UpLEI Juguang

摘要轨道检测作业中使用三脚架进行搬站设站效率较低，影响轨道精调测量速度。提出利用全站仪手推小车实现全站仪快速搬站设站的方法。工程实践证明，该方法操作简便，提升了作业效率，减轻了作业强度，可以在轨道精调测量作业中推广应用。

关键词全站仪手推小车轨道精调测量搬站设站

1概述

测量作业中，三脚架为测量仪器提供了稳定的观测平台，在测量工作中扮演着非常重要的角色。三脚架从其诞生以来，一直沿用着经典的三个支撑腿的外形，操作方法也一直未有改变，但其因结构简单、操作便利、稳定性好，一直广泛应用于各种测量工作，其经典、简便的特性也一直深受广大测量人员的喜爱。随着测量仪器的不断发展，各种自动化、智能化观测仪器得到广泛应用，观测效率得到极大提高。而此时，为仪器提供观测平台的三脚架仍然处在以伸缩脚架进行粗略整平，人工搬运进行搬站的阶段，这在一定程度上制约了测量效率的提高。特别是在轨道连续精测轨检小车作业过程中，使用三脚架进行全站仪的搬站设站已严重阻碍了实时自动化作业的连续性，影响了轨道精调测量的效率。为大幅提升测量效率，有必要对全站仪快速搬站设站技术进行研究，以提出适合在轨道检测工作中全站仪搬站设站的方法。

2使用三脚架进行搬站设站存在的缺点

轨道精调测量是采用全站仪自由设站方式配合轨道几何状态测量仪进行轨道几何状态数据采集的工作[1]。在钢轨铺设施工的精调阶段，需对轨道线形进行准确的测量，以保证其具有初始高平顺性[2-3]；在轨道投入运营后，钢轨表面长期承受轮轴动力的反复作用[4-5]，路基或地面可能产生区域性沉降，从而引发轨道累计变形，需定期检测轨道静态几何状态的稳定性[6]，在各阶段轨道测量中，三脚架的使用是必不可少的。轨道精调测量作业方法如图1所示。

在轨道精调测量过程中，三脚架为全站仪自由设站提供了稳定和便于整平的平台。目前，轨道检测工作中，使用三脚架进行全站仪设站搬站的流程如下[8]。

①将三脚架搬运至待设站位置，打开仪器三脚架，把三脚架架在选定的位置，并将三个支撑腿踩实。

②打开仪器箱，取出全站仪，将仪器安置在三脚架上，并拧紧连接螺旋。

③仪器整平:先调整仪器三脚架的升降整平圆水准气泡，然后调整基座上的螺旋整平管水准气泡，在确保仪器旋转90°，管水准气泡仍居中后，可开始使用全站仪进行自由设站[9]。

④本测站测量完成后，需关闭全站仪，将全站仪放回仪器箱，然后收起三脚架，并将仪器、三脚架人工搬运至下一测站位置，重复上述①、②、③步骤，直至完成所有测站工作。

上述流程存在以下缺点:

①本站测量完成后，需人工搬运仪器和三脚架至新的测量地点，增加了外业测量人员的劳动强度。

②每测站均需取出和收起三脚架及仪器，这些过程需耗费大量时间，影响测量效率。

③轨道精调测量大都选择在夜间进行，而在铁路上，特别是在有砟线路上，道砟深浅不一，搬运仪器、三脚架等存在很大的安全风险。

为在搬站设站环节减轻劳动强度、提高作业效率、降低安全风险，必须从快速整平、快速搬运两大环节对搬站设站方法进行改进。基于此，提出一种适用于轨道检测作业的全站仪快速搬站设站技术。相关工程项目中的成功应用表明，该方法满足轨道检测的需要，效率有大幅提高。

3一种提高全站仪快速搬站设站的方法

为能在现有使用方法的基础上实现全站仪的快速搬站设站，则需尽可能压缩全站仪整平、搬站等中间环节花费的时间。基于此，提出使用全站仪手推小车替代三脚架的方法，以实现全站仪快速搬站设站。全站仪快速搬站设站手推小车如图2所示。

该手推小车有以下三个特点:

①该装置由金属框架结构、锁紧装置、气动装置、走行轮组等四大部分组成。金属框架采用密度低、弹性模量大的铝合金材料做为结构主体，在垂直线路方向设置两管状水准器，通过调整竖直螺杆手柄，可以使推车在此方向始终保持水平状态；锁紧装置采用偏心凸轮结构，并配合弹簧手轮，可实现针对不同型号钢轨的锁定；旋动气动杆手柄可实现两走形轮的升降运动；走行轮组采用三点绝缘的滚轮结构，一根钢轨上的两个走行轮采用双轮缘结构，另一根钢轨的走行轮采用单轮缘圆锥形结构。这种组合方式可以使载重一侧的车轮以相同直径滚动，保证车轮均与轨道接触，并促进运行中的自行定位，单轮缘圆锥形车轮可实现自动走直的效果。该手推小车整体重量轻，结构简单，操作方便，宜于携带。

②设站时，先松开单轮杆端的锁紧手柄，通过旋动气动杆手柄使气动装置带动双轮抬起，金属框架结构下移，基准面与钢轨密贴，下压图2左侧黑色锁紧把手，使金属框架与轨道牢固锁定；调整竖直螺杆手柄，使金属框架结构上的管状水准器居中，以达到粗略整平的状态；此时，该手推小车即相当于安放完毕的三脚架。

③搬站过程中，无需卸下全站仪。上抬图2左侧黑色锁紧把手，拔出金属框架结构安全插销，反向旋动气动杆手柄，使双轮向下运动至钢轨面，金属框架结构基准面与钢轨分离，锁紧单轮杆。此时，即可在轨道上推行，实现快速、轻松搬站。

基于以上特点，在轨道上进行全站仪自由设站作业时，即可快速实现搬站、设站工作，缩短因频繁拆装仪器、人工搬站、整平等工作耗费的时间，从而提高测量效率。

4工程应用

为从稳定性、效率等方面验证该全站仪手推车的工作性能，笔者在所负责的南广铁路轨道精测精捣[10]过程中进行了试验和使用(见图3)。

4.1　稳定性方面

在使用该手推车之前，笔者在南广铁路上的同一地段，同时使用三脚架架设全站仪和手推车架设全站仪，将两全站仪电子气泡均调整至3″以内，经过长达30 min的实时观察和对比，发现两者气泡均稳定在5″以内。此外，专门选在在有风的晚上，继续开展本对比试验，发现在手推车架设的全站仪气泡偏至10″以上时，三脚架架设的全站仪气泡同样偏至10″以上，两者电子气泡的变化情况几乎一致。这说明该手推小车的稳定性与三脚架的稳定性几乎一致，可以用于工程项目中。

在2013年6月至2014年2月南广铁路精调测量(第四次捣固至第六次捣固作业)中，完全使用全站仪手推小车替代了三脚架。随机挑选一段使用该手推小车进行轨道精测所测的数据(图4、图5所示中第四次偏差为精捣开始前的线路平面状况，第七次偏差即为第六次精捣作业后的线路状况)。

如图4所示，经过检测，第七次轨道精测相比第四、五、六次精测，线路平面得到了明显改善，平面偏差全部介于10 mm以内，各相邻数据变动较小，无大的跳变，各次精测数据与精捣作业后的预期及验证情况相吻合，证明了手推小车取代三脚架进行轨道精测，平面精度满足规范要求。

四次采集数据，高程波形变化情况如图5所示。

如图5所示，经过检测，第七次轨道精测相比第四、五、六次精测，线路高程得到了明显改善，高程偏差全部介于10 mm以内，各次精测数据与精捣作业后的预期及验证情况相吻合，证明了手推小车取代三脚架进行轨道精测，高程精度满足规范要求。

综上，使用手推小车替代三脚架，圆满完成了轨道精测作业，线路的平顺性达到了静态调试阶段的预期效果，目前，该线路已顺利运行一年多。