安博格 GRP1000轨检小车进行无碴轨道检测的作业方法:胡庆丰
安博格 GRP1 000轨检小车进行无碴轨道
检测的作业方法
胡庆丰
(中铁工程
咨询集团有限公司,北京 100020)
Operational M ethod for Checking BaUastless Track with GRP1000
Track Checking Car M ade by Amberg Technology AG
Hu Qingfeng
摘 要 瑞士安博格 GRP1000轨检小车是一个集轨道几何形状测量与限界测量于一体的高效测
量系统,能很好地满足高速铁路无碴轨道检测的要求。介绍了GRP1000用于无碴轨道里程检测,轨道
中线坐标及轨面高程检测、轨距检测、超高检测、扭曲检测、轨向检测、高低检测的基本方法和注意事项。
关键词 无碴轨道 精密检测 GRP1000轨检小车
瑞士安博格公司生产的 GRP系列是一个集轨道
几何形状测量与限界测量于一体的高效测量系统,能
很好地满足高速铁路无碴轨道检测的要求。GRP系
列有以下三种
型号:GRP1000、GRP3000、GRPS000
收稿日期:2008—04—15
作者简介:胡庆丰(1977一)男,2005年毕业于北京大学计算机信息管
理专业,助理工程师。
松散直线与圆弧集合体
(如图 1)。
1 GRP1000测量系统的介绍
GRP1000测量系统主要 由TGS FX手推轨检车、
GBC100棱镜和 GRPwin测量和分析软件包三大部分
组成。TGS FX轨检车内安装高精度的传感器装置,用
隧道断面定义
K9l+2o0
超挖:3.54 In ,欠挖:0,54 In
图6 强制转化法实现隧道断面分析的动态交互实现过程
方法是一种新的有效方法,其实现简单、
、协同、直
观形象、高效,数据转抄和数据描述信息量少,可以充
分挖掘图形系统的绘图功能。现场应用表明了该系统
的高性能及计算结果的正确性,表现出广泛的推广应
用价值。
参 考 文 献
f 1] 高树峰.测量隧道横断面的一种新方法一坐标交汇法[J].铁道工
[2]
[3]
[4]
程学报,2000,67(3):75—77
王选祥,隧道断面 自动测量技术[J],山西建筑,2002,28(10):
l3l—l32
黄 羚,任伟新,李文雄.实现工程问题逆向求解模式的功能图形
对象技术 [J].计算机辅 助设计 与图形学 报,2005,17(7):
l556-156l
黄 羚,李建军,杨腾峰.图形驱动式路线施工放样与控制系统的
研究与实现[J].公路交通科技,2005,22(11):79—83
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l8 铁 道 勘 察 2008年第3期
图1 GRP测量系统的手推式轨检小车
于测量轨道高低 、轨向(短波和长波不平顺)、水平、轨
距、里程。单独使用 GRP1000,可以测量无碴轨道静
态几何参数。为了满足对无碴轨道三维绝对位置坐标
的精度要求,需要用 LEICA TPS全站仪来对 GRP1000
定位,上述定位测量通过全站仪的自动目标照准功能
以及 与 GRP1000之 间持 续 的无 线 通讯 来 实现。
GRP1000轨道测量系统不仅可以用于无碴轨道的铺
设施工测量,还适用于道岔的安装测量。轨道竣工以
后,可以利用该系统对整个轨道进行竣工验收测量,记
录整个轨道的几何状态,生成轨道几何状态记录报表,
作为永久的资料保存。这些资料可以作为以后轨道维
护的参考标准。
表3 无碴道岔铺设静态平顺度允许偏差
高低 轨向 水平 轨距 扭曲/mm 设计时速
/mm /mm /nlnl /mm (基长6.25 m)
350≥V>20o km/h 2 2 l ±l 2
V=20o km/h 2 2 2 ±l 3
弦K/m 10
3 轨道检测作业方法
轨道验收精密检测作业时,全站仪在靠近线路中
心处 自由设站,后视 8个 CPⅢ控制点,由机载软件解
算出测站三维坐标后,配合轨检小车进行轨道检测。
轨检小车由人推着在轨道上缓慢移动,由远及近地靠
向全站仪。检测点根据要求而确定,道岔及重要附属
构筑物应加测点。检测作业方法如图2。
2 轨道精密检测的精度标准
(1)客运专线无碴轨道静态平顺度允许偏差执行 o
表 1。 Ⅲ
表 1 无碴轨道静态平顺度允许偏差
高低 轨向 水平 轨距 扭曲/ram 设计时速
/nlnl /mm /mm /mm (基长6.25 m)
350≥V>200 km/h 2 2 l ±l 2
V=20o km/h 2 2 2 +l一一2 3
弦v-~/m 10
(2)客运专线无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间
距允许偏差执行表 2。
表2 无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差
序号 项 目 允许偏差/mm
一 般路基 +4
在建筑物上 —6 l 轨面高程与设计比较
紧靠站台 +4
O
2 轨道中线与设计中线差 10
+lO 3 线间距
O
(3)客运专线无碴道岔铺设静态平顺度允许偏差
执行表3。
图2 检测作业方法示意
、~ ●
CPⅢ
3.1 轨 道里程检 测
根据不同项目工程验收检测要求,可以采用以下
两种里程检测
。
(1)如果全线设计里程贯通,可用全站仪实测出
轨检小车上棱镜中心的三维坐标 ,将该点投影到设计
平曲线上,以投影点的里程为小车当前检定位置的
里程。
(2)当全线设计里程不贯通时,可根据轨检小车
量测的中线绝对坐标和轨面高程反算两点之间的空间
距离,进行全线精确的里程贯通
3.2 轨道中线坐标及轨面高程检测
轨道中线坐标和轨面高程的检测,是对线路轨道
工程质量状况最基本的
。通过检测轨道实测坐标
和高程值与线路设计值之间的差值,可以全面直观反
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映轨道工程质量。
在进行轨道中线坐标和轨面高程检测时,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、定向
参数、水平传感器所测横向倾角及实测轨距,即可推算
出对应里程处的中线位置和左右轨的轨面高程。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。
3.3 轨 距检 测
轨距指两股钢轨头部内侧轨顶面下 16 mm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。标准轨距的标称值为 1435 mm。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。
3.4 超高检测
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。
3.5 轨道扭曲(三角坑)检测
扭曲指在 6.25 m的范围内,左右股钢轨间形成的
一 个凹陷。扭曲将使列车车轮不能全部正常压紧钢
轨,在最不利情况下甚至可以爬上钢轨,引起脱轨事
故。检测方法为:轨道左右轨面高程得到以后,即可按
6.25 m的基长计算轨道的扭曲值。
3.6 轨 向检测
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平面正矢值;该实测点向设
计平曲线投影,则可计算出投影点的设计平面正矢值,
继而可进行轨向检测。
3.7 高低检测
一 股钢轨顶面纵向的高低差,叫做线路的前后高
低。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。
实测轨面高程得到以后,在给定弦长的情况下,任
一 实测点的正矢可通过计算得到,该里程处的基于竖
曲线的设计正矢同样可计算得到,继而可进行高低检
测。高低检测的原理与轨向检测相同,分长波与短波
进行检测,检测的限差标准也相同。
4 轨道检测时的注意事项
(1)每天工作之前,在现场(条件较好、无阳光直
射和风吹)或室内对全站仪进行校准,以确保全站仪
处于良好的工作状态。
(2)轨检小车上下轨道前必须先把轨距传感器扳
回并且小车每次上轨道后必须进行水平传感器校正,然
后才能作业。保证精密仪器在运输及工作时的安全。
(3)全站仪设站时采用 8个以上 CP111控制点后
方交会定向,定向三维坐标残差小于 1 mln,方向残差
小于 2”。
(4)全站仪设站时,一般情况下要保留6个 CP111
控制点,特殊情况下不少于 4个。剔除不合格控制点
时要慎重,优先剔除背离轨检小车所在一侧的控制点,
最后要确保选用的控制点覆盖本测站的测量范围。高
程不能只使用近处的4个控制点来控制,这容易造成
目标距离较远的点的高程数据不可靠。
(5)全站仪开始测量前和本站测量完成后需放样
检核已知 CP111控制点,目的是检查全站仪气泡精平情
况。一般至少使用 1个近的控制点(50~60 m)和1个
远的控制点(100~120 m)进行检核。如本站测量完
成后检查已知 CP111控制点偏差超过 1 mm,则这一设
站测量的数据应舍弃,并重新设站测量。
(6)全站仪与轨检小车的有效测程范围为 10~
80 m。
(7)全站仪每次搬站后要重复测量 3个点,如两
次较差小于 2 mm,则保存数据后可以继续推进;如两
次较差大于 2 mm,则需考虑全站仪重新设站。
(8)全站仪定向通不过,首先考虑设站问题,检查
精平气泡,控制点棱镜是否对准全站仪(这将影响方
位及坐标),棱镜头与插杆是否严密套实(影响高程)。
如果不存在上述原因,再看是否是个别控制点本身精
度低造成的,剔除低精度点即可。
(9)轨检小车在作业过程中会出现采集不成功的
情况,主要是全站仪晃动使激光束无法从棱镜返回造
成测量失败。如风吹脚架晃动,作业区域内有大型机
械振动,火车及大型重车通过造成地基的震动或桥梁
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20 铁 道 勘 察 2008年第 3期
应用 PDA与全站仪实现新建铁路勘测数据的自动采集
张 江 张金龙 刘艳芳 张献州
(1.中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100020;2.西南交通大学,四川成都 610031)
Application of PDA & Total Station M achine to Realize Data
Auto—Collection of Surveying New Railways
Zhang Jiang Zhang Jinlong Liu Yanfang Zhang Xianzhou
摘 要 利用软件使 PDA与全站仪配合作业,可进行新建铁路勘测中导线测量、三角高程测量、线
路三维放样、横断面测量等工作。该方法能够自动采集数据并实时进行质量检核,所得数据能轻松导入
到用户的后处理系统。介绍了该软件的功能、特点及达到的效果。
1 概述
关键词 PDA 全站仪 铁路勘测 自动采集
我单位与西南交通大学测量工程系共同研发的“基
于 PDA新建铁路勘测数据自动采集与处理软件”能够
使 PDA与全站仪配合作业,自动采集勘测数据,使用标
准的Windows操作即可将数据传输到用户使用的后处
理勘测软件系统。该软件在水平角测量及三角高程测
量时可以实时检核数据质量,遇有不合格情况及时重
测。在 GPS实时动态(RTK)技术无法作业的地区还可
以进行线路的中线测设以及横断面测量等工作,并能实
时指挥测量人员。该系统以确保外业数据采集质量,减
少工作人员劳动强度,提高工作效率为中心进行设计。
操作简便,测量用户一天内即可轻松掌握。
2 仪器设备
2.1 PDA掌上电脑
PDA(Personal Digital Assistant个人数字助理),虽
收稿日期:2008—03—20
第一作者简介:张 江(1979一),男,2002年毕业于西南交通大学摄影
测量与遥感专业,工学学士,工程师。
然只有一般计算器那么大,但它已具备室内一般微型
计算机的基本功能,并能适应勘测作业方式所需的现
场记录、处理、贮存和管理数据的需求。与室内计算机
相比,具有体积小,携带和操作方便,工作环境适应性
强,可在低温、潮湿等恶劣环境下工作以及低功耗等特
点。PDA以Windows CE为操作平台。Windows CE是
基于掌上电脑类的电子设备操作系统,是一个抢先式
多任务并具有强大通信能力的Win32嵌入式操作系
统。是微软专门为信息设备、移动应用、消费类电子产
品、嵌人式应用等非 PC领域而从头设计的战略操作
系统产品。
2.2 全站仪
全站仪是集经纬仪和测距仪于一体的测量仪器,
能够同时进行测角(水平角、竖直角)和测距,并配有
一 些勘测数据处理软件。还可以本机存储数据和利用
数据通讯电缆及配套的软件进行与外接设备的通讯、
传输。
3 系统的特点
该软件完全按照《新建铁路工程测量规范》开发,
的晃动等。实际作业过程中应尽量避免在上述不良观
测条件下采集数据。
(10)轨检小车是通过无线通讯控制全站仪 自动
数据采集的,作业过程中也有通讯连接不上的时候。
首先检查连线是否接好,再有看附近有无电磁设备在
作业造成电磁干扰等。
参 考 文 献
[1] TB10302----96 铁路轨道施工及验收规范[s]
[2] 肖书安.LEICA GRP1000用于无碴轨道施工测量[c]∥铁路客运
专线建设技术交流会论文集.武汉:2005
[3] AMBERG Technologies AG.LEICA GRP System FX:Hardware Man-
ual[M].Company document,2005
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