中铁十局集团第二工程有限公司 河南省郑州市 450000
摘要：CRTSⅢ型板无砟轨道施工要树立“标准化、精细化”管理和施工理念。 能受原材料、环境变化影响较大，施工过程中应严格以“四固一强”（固定原材料、固定配合比、固化施工工艺、固定人员、强化过程检查）的理念组织现场施工。鉴于此，本文对CRTSⅢ板式无砟轨道布板设计与定位测量系统设计与实现进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：CRTSIII型；板式无砟轨道；工装工艺
一、概述
新建济南至青岛高速铁路工程无砟轨道施工全线采用铁道第三勘察设计院提供的CRTSⅢ型板式无砟轨道布板与精调软件，该软件是为III型板式无砟轨道系统提供轨道板制造和精调所需的全部几何数据，且不受任何项目局限的轨道工程设计施工软件。CRTSⅢ型板式无砟轨道布板与精调软件由设计和施工两大版块组成，各版块由相应的数个模块实现其功能，以菜单为导向实现人机交互式处理，界面简洁明确，便于用户简明快捷地输入数据和使用软件。
二、CRTSⅢ板式无砟轨道布板设计与定位测量系统设计与实现
1、轨道板布板设计
轨道板铺设前，先要进行轨道板的板型设计及沿线路的分布计算。根据线路设计参数、轨道板结构参数、线下结构分段等资料，确定线路上轨道板的编号、类型、控制点里程及板缝值。CRTSⅢ型板式无砟轨道布板设计模块主要完成主型板设计、固定区间段轨道板布置计算、轨道板坐标计算、异形板数据库设计及布板图形生成等功能。CRTSⅢ型板式无砟轨道为单元式结构，在布板设计中遵循常见简支梁上不设置异型板的布板原则。首先统计出本线路设计中简支梁类型，根据常用简支梁布置方案确定出轨道板长度及标准板缝，并以此作为整条线路主要板型设计依据。路基、隧道及连续梁等其他结构通过调整主型板数量及板缝来完成整条线路的布板设计，必要时才配置特殊长度的轨道板。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于给定的布板强制区段，优先选择较长的主型板进行布置，并对板缝进行调整，以减少轨道板数量，并作为最优布板方案。选用较长板型结合板缝调整不能满足强制区段布板要求时，则采用多种主型板组合进行轨道板布置，并结合板缝调整计算，作为次优布板方案。长短主型板组合不能满足要求时，可以全部采用较短主型板进行布设。采用长短主型板组合配置结合板缝调整仍不能满足区段内布板要求时，余下不足一块标准板的长度采用补偿板布设，可直接检索数据库中的补偿板，固定区段最多布设两块异型板。
根据CRTSⅢ型板布板原则，建立适应路基、桥梁及隧道不同结构类型的轨道板分布计算通用模型和算法，实现固定线路区间内轨道板的分布计算，确定轨道板的数量及类型，同时每块轨道板的空间位置也通过线路里程唯一确定。布板计算模块接口数据包括线路设计平面曲线参数、纵断面参数、平面曲线超高设置值、线路断链参数、线下结构里程分段数据、梁缝悬出值对应表及补偿板数据库。
线路平面曲线参数数据输入完成后，便可使用软件自带数据检查功能对线路参数进行几何检查，自动匹配曲线半径与曲线超高的一致性；线路纵断面参数输入完成后，使用软件自带数据检查功能，可将软件生成的坡度与线路提供的坡度数据进行检查比对。
2、轨道板精调系统
2.1精密标架系统
(1)保证四支撑圆柱下缘到两棱镜中心连线高度为210mm;(2)两微型棱镜安装距离满足两微型棱镜中心相距1505.1mm要求;(3)调节触头伸出长度保证两棱镜中心对称于轨道中心点;(4)所用材料要求温度变形小(线性热膨胀系数小)、刚性好、硬度高且耐磨性强、加工精度高。本系统采用特制铝镁合金型材作为标架的主要材料，线性热膨胀系数小、刚性好、硬度高且耐磨性强，降低了精调作业时标架系统受环境因素影响带来的误差。设计的可调节触头能保证两棱镜中心对称于轨道中心点。采用专业工业设计进行精密加工，保证了各部位尺寸精度。标架框体内集成了多种传感器，包括气象传感器、倾角传感器、数据显示器，采用单片机作为数据采集处理系统。气象传感器用于采集精调作业时现场环境温度、湿度及气压的测定，用于智能型全站仪观测值气象改正。倾角传感器可以测量同一标架两端棱镜的相对高差，在全站仪只观测一端棱镜的情况下，可快速获取另一端高程调节量，提高作业效率。标架系统传感器均与单片机数据采集系统采用有线串行通信方式连接，集成后通过无线数据传输模块与测量控制终端进行数据交互。
2.2智能型全站仪自动控制测量方案
CRTSⅢ型轨道板精调作业具有棱镜位置相对固定、测量目标多、测量次数频繁、距离短、精度高等特点，因此采用全站仪必须具有自动马达驱动、自动搜索照准目标、短距离测角测距、精度高等优点，满足CRTSⅢ型板精作业数据采集的要求，本项目要以最低配置测角精度1＂、测距精度1mm+2ppm的LeicaTS16型全站仪作为主要采集手段，配以联想T460笔记本电脑作为数据处理器，通过6组加工精度和安装精度均小于2mm的测量标架和棱镜及一组经过校正的标准工装标架，每个工作日测量前均要求使用标准工装标架对测量标架进行校正。
采用全站仪在CPIII控制网内自由设站的测量调板方案，实际上是参考了博格板的测量调板方案，根据应用在津京城际博格板调整的实践 ，改进其测量硬件和软件，来适应III型板的测量。该方案利用轨道板上的螺栓孔，每块轨道板选择2#、7#两排扣件8个螺栓孔内放置专门制作的4组测量标架和4组棱镜，高程控制仪轨道板的钢轨扣件底面为基准。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CRTSIII型板上螺栓孔工装标架上的棱镜后，可以测量出该棱镜所处位置的三维坐标，软件计算实测和理论坐标的偏差，将偏差显示在显示器上，再根据偏差对轨道板进行调整，直至合格。
2.3轨道板精调系统误差来源和处理方案
本项目采用的CRTSIII型板精调系统主要误差来源有测量误差、设站误差、标架放置误差、轨道板螺栓孔制作误差和工装标架棱镜加工误差等几个方面。①测量误差可以通过采用高等级高精度的全站仪和棱镜来解决。②设站误差可通过软件中自带的搭接平滑过渡方案予以消除。③标架放置误差、螺栓孔制作误差实际上来源于人为因素及螺栓孔口的杂物等，每次测量时对螺栓孔进行检查可有效避免。④工装标架棱镜加工误差，可通过每个新工作日精调作业前的标架检校来确保各棱镜在平面和高程上所拥有的改正值，以达到整块板精调过程的一致。
三、结束语
布板设计与定位测量系统能将轨道板设计、制造、施工安装多个环节的设计信息衔接起来，实现有效流转，解决了CRTSⅢ板式建设期全过程理论数据计算的智能化。研制的轨道板精调系统将设计信息和现场实际测量信息通过精密的测量仪器和装置融合于一体，实现了实时指挥现场轨道板的精密安装。精调过程中电脑保存的数据，可以用图形的方式显示出来，直观的反应轨道板精调质量，并对轨道板的精调进行量化评价，具有现势性和可追溯性，对下一步利用轨检小车对轨道精调提供指导作用。
参考文献:
[1]李石馨.基于光纤光栅传感器的CRTSⅡ型板式无砟轨道线路状态监测系统[D].北京交通大学,2012.
[2]鲁宁生,王红亮.高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道板钢模系统设计与应用[J].铁道建筑,2012,05:158-161.
[3]许双安,任晓春,武瑞宏.CRTSⅡ型无砟轨道板精调系统设计与实现[J].高速铁路技术,2014,05:66-69.
[4]许非.CRTSⅡ型板式无砟轨道施工布板软件的研发[J].铁道标准设计,2011,08:22-25.
论文作者:元为栋
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/30
标签：轨道论文; 棱镜论文; 测量论文; 误差论文; 布板论文; 线路论文; 板式论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;