Ⅰ型板调板测量方案推荐Word下载.docx
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高程控制以轨道板的钢轨扣件底面为基准。
速调标架上安置倾斜传感器,以减少全站仪测量次数,提高工效。
图3
该方案的优点是:
省去了测量基准器的工序,直接利用CPIII对轨道板进行调整。
为了减少测量时间,可以在标架上安置高精度的倾斜传感器配合精调工作,以提高工效
3测量理论基础
此种方案以线路两侧CPIII控制网作为测量基础。
CPIII网作为我国铁路建设的最为重要的施工和维护控制网,经过多年的实践检验,证明该控制网有良好的点间精度,相邻两个CPIII点可以达到平面1mm、高程是0.5mm的误差。
在该网下测量线路,能确保线路测量的连续性,相比传统的导线网有着不可比拟的优势。
轨检小车在高速铁路中的测量就是采用了这种控制网。
全站仪在CPIII控制网内做六点的自由设站,可以得到相对于控制网1mm的精度,即在该网先后设站,在该控制网内连续两个设站的相对误差会在2mm以内,与CRTSⅡ型板的测量中两个控制点相对限差一致。
螺栓孔速调标架测量方案采用了CRTSⅡ型板的精调平滑处理原理,那么这种偏差不会造成错台的出现。
方案的实施应在线路两侧CPIII控制点建立完成之后进行,在每块轨道板上选择2#、7#两对扣件4个螺栓孔上安放2个测量标架和4个棱镜。
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;
当全站仪测量放置在CRTSⅠ型板上螺栓孔速调标架上的棱镜后,可以测量出该棱镜所处位置的实测三维坐标,根据坐标可以确定它在线路中的里程,经过软件的里程推算,得出该处的理论三维坐标,软件计算实测和理论坐标的偏差,将偏差值显示在显示器上,根据偏差对CRTSⅠ型板进行调整。
采用此种方案,为保证测量精度,左右线应分开进行调整。
4主要仪器和工艺设备
表1:
设备清单
序号
名称
数量
备注
1
全站仪
TCA2003或NET05
2
工控机
松下CF-19
3
测量标架
4
小棱镜
16
包含测量CPIII使用
5
倾斜传感器
6
温度传感器
7
三脚架
坚固耐用
8
数传电台
9
电缆
10
供电系统
大容量锂电池组
11
精调软件
4.1全站仪(最低配置)
全站仪标称精度达到以下要求:
测角精度1″;
测距精度1mm+2ppm。
带有自动照准,自动跟踪功能。
图4
4.2棱镜
棱镜加工精度0.2mm。
图5
4.3速调标架
速调标架加工精度:
0.2mm。
倾斜传感器精度:
检校方法:
配置一个校正好的标准速调标架,每个工作日测量前使用标准速调标架对施工速调标架进行校正。
图6
4.4其他外设
图7
4.5精调软件
图8
5误差来源与估计
5.1误差来源
棱镜和速调标架方案的误差主要来源:
测量误差、Ⅰ型板螺栓孔制作误差和速调标架的误差等。
表2:
误差来源表
棱镜配合全站仪
棱镜、标架
加工误差
自由设站误差
Ⅰ型板模具误差
标架放置误差
棱镜和全站仪测量误差
倾斜传感器误差
5.2误差估计
5.2.1螺栓孔标架方案横向误差计算:
1.自由设站中误差
=1
2.棱镜加工误差
3.安置误差
4.倾斜传感器引起的误差
5.重新自由设站后搭接点位平面横向偏差为:
综合考虑以上误差的影响:
由于各误差相对独立,根据测量学原理和测量误差传播定律,测量点的横向偏差为
由于速调标架上可以观测两个棱镜,因此,
5.2.2棱镜和速调标架方案高程误差计算:
根据测量学原理和测量误差传播定律,三角高程测量两点高差的中误差计算公式为:
:
A、B两点间的距离,此处假设为40m
在A点向B点测得的垂直角,此处假设为15°
A点的仪器高
B点的目标高
A、B两点间的两差(地球曲率差和大气折射差)改正
式中:
2.08mm为40m距离的测距中误差;
0.5mm为仪器高量高中误差;
0.19mm为目标高量高误差,0.04mm为两差改正中误差。
棱镜和速调标架方案综合误差:
横向1mm,高程1mm。
根据设计要求,Ⅰ型板螺栓孔位置偏差小于1mm。
对于螺栓孔标架方案,主要误差都来源与一个操作步骤,不存在误差累计。
而且,由于CPIII,螺栓孔,棱镜,速调标架的精度都较高,因此,该方案肯定能满足并优于设计要求的精度。
6工效估算
棱镜配合全站仪调板测量方案与传统的基准器、三角规调整方案有工序简化,参与人员少等优点。
整个操作过程省略了基准器精调这道工序,全站仪直接通过CPIII设站调板,在这个过程中只需要一名专业测量人员配合数名调板工人操作即可完成,无需占用过多的人力资源。
基准器、三角规调整方案用时:
按1km双线,每块板5m计算。
控制基准器需要7工作日,加密基准器需要6工作日,调板按7min
(武广试验段实际数据)调一块板计算,需要6工作日。
总计用时19工作日。
每个工作日按8h计算。
棱镜和速调标架测量方案用时:
就上述工作量,按每块板调整15min计算,需要12.5工作日。
图9
反观传统的基准器、三角规调板工序,基准器从放样到安装精调,需要至少3名以上专业测量人员,及4—6个工人配合完成,在三角规调板过程中,还需要多名专业技术人员及工人配合。
人员及设备、时间估算对比(1km双线),表2
表3:
人员设备功效对比
调整方案
人员
设备物资
时间估算
基准器、三角规调整方案
测量工程师1人、测工3人、工人4—6人
全站仪1台、电子水准仪1台、三角规2个、基准器若干、电锤、小型发电机、
19工作日
螺栓孔速调标架调整方案
测量工程师1人、工人4人。
全站仪1台、精调标架2个
12.5工作日
从调板时间上分析,此种方法简化了基准器放样、安装、精调等工序所占用的时间,全站仪一次设站可完成5块轨道板(25m)的调整,每块轨道板从采集数据到最终调整结束可以控制在15min之内。
每个工作日按8小时计算,可完成50块(单线250m)轨道板精调。
7螺栓孔速调标架方案工艺流程
图10
7.1内业计算
根据线路中线设计参数,计算施工段里程内每块轨道板2#、7#、两对扣件螺栓孔对应的钢轨顶面三维坐标。
(沿线路里程编号,小里程为1#)按设计要求,选取轨道板类型。
图11
7.2设站
全站仪架设在线路中线附近,后视前后6个CPIII点,进行自由设站。
在换站过程,保证有4个CPIII网点与上一测站重合,自由设站精度1mm,保证站与站的平顺过渡。
7.3观测
线路的理论三维线型参数事先导入软件中,根据线路里程情况,可对轨道板及板上的棱镜进行编号,通过数据传输电台控制全站仪的操作,在设站完毕之后,可对轨道板上相应的棱镜进行测量,测量结果通过数据传输电台,传输到调板机具旁上的电脑上。
7.4调整
每次设站测量6块板,调整5块板,以消除错台误差。
调板机具上的操作人员,可以通过显示器,可以看到待调的轨道板的偏差,进而进行调整。
调整完成之后,全站仪进行复测,直到轨道板达到:
绝对误差3mm,板内相对误差高程1mm,横向1mm,纵向3mm的精度;
板间误差高程1mm,横向1mm的要求。
转入下块板调整。
图12
8.棱镜和速调标架创新点
8.1精简工艺流程
在流程中减去了测量基准器的环节,基准器的调节是一道细致的测量工作,需要多名测工配合测量工程师进行施测,人员成本较高。
而且基准器还需要安装的过程,所以该工序所需的工作时间是很长,使用的工具很多,工序的工作量很大。
8.2采用电脑记录
采用电脑软件的方案指导轨道板的安置,整个过程减少了人为误差、甚至人为错误的产生。
测量的数据自动保存,不仅方便施工资料保管,而且可以追索现场的测量数据进行分析。
8.3调板设备可重复利用
采用棱镜和速调标架的方法进行调板,采用的设备均可重复使用。
设备中的全站仪和工控机为通用设备,在前期CPIII的测设和后期的轨道精调及验收中都是必须设备。
采用这样的调节方案,也是极大的发挥了此类高价值设备的使用率。
采用的棱镜和速调标架均可重复使用,且一次性投资很小。
如果采用基准期和三角规的测量方案,无论是否采用升高基准器的方
案,均有大量的设备被填埋于混凝土之下。
粗算一下,每公里要填埋的设备价值在2万元以上,如采用加长基准器成本更高,长线路工程中的损耗更是十分巨大。
8.4数据可共享并对轨道调整提供指导
为了进行轨道板的调整,需要对线路的原始设计数据与全站仪实测数据进行比对,在该过程中产生的所有原始数据均被保留了下来。
该数据可被钢轨调整等其他施工工作共享,使用该软件的功能也可以为Ⅰ型板的施工和检测提供指导,方便现场工作。
该软件和该软件生成的数据,可以与轨检小车实现数据共享,并提供更多的参考数据。
该功能已经在中铁二局和南方测绘研制的轨检小车上进行了部分试验,并可与其他厂家的轨检小车实现数据无缝连接。
由于采用该方案,Ⅰ型板的调整精度大幅度提高。
以此为基础,可以极大的提高后期钢轨精调的进度,缩减工期。
电脑软件保存的数据,可以用图形的方案显示出来,直观的反应轨道板调整质量,并可对轨道板的调整进行量化评价,具有现势性和可追溯性,对下一步利用轨检小车对轨道调整提供指导作用。
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