高速铁路轨道板全自动精调技术探析

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1、高速铁路轨道板全自动精调技术探析【摘要】介绍了高速铁路轨道板全自动精调系统的空间数学模型、动力调整装置以及现场使用效果，精调效果满足高速铁路施工技术标准，从而使得轨道几何尺寸迗到高精度、高平顺性、高稳定性要求。【关键词】高速铁路轨道板精调技术1概述国外采用无诈轨道技术较早，目前已有一定的建设规模。在德国、日本等国家，建成并已经投入使用的无砟轨道，结构形式主要有：日本板式、德国博格板式、雷迗2000和旭普林双块式等。CRTSII型轨道板，是我国通过消化、吸收博格公司板式轨道的技术，对轨道板的制造、铺设等工艺进行

2、了系统的试验和研究，经过科技攻关研制符合中国国情的无砟轨道施工的特殊构件，是我国高速铁路建设具有自主知识产权的的科研成果之一，目前已经得到大规模工程实际应用。CRTSII型轨道板外形如图1所示。2精调的分类2.1人工精调国内外轨道板精调施工目前采用的方法，与轨道板的支承、测量方法密不可分。按照目前的调整工艺，CRTSII型轨道板使用带调整螺杆的精调爪支承在底座板上，因此轨道板的精调施工都是用精测标架系统配合人工，转动精调爪的螺杆来完成，精调爪如图2所示。在轨道板精调之前，精调爪、测量标架、全站仪、GRP定向棱

3、镜等部件安装位置，全站仪与GRP棱镜之间可以间隔2块轨道板，也可以间隔3块板。人工精调的缺点：(1)轨道板的偏差信息虽然是由电脑指挥全站仪自动测得，必须由测量员向调整工人以喊话的方式传递，两者相距13米或19.5米，一次测量后必须测量员向工人传递多达4组动作数据和方向，才能完成。(2)测量人员将调整量转换成所谓的“圈数”告知调整工人，每圈为1mm，因此测量人员告知的数据是“几圈(几毫米)、半圈(0.5毫米)、少半圈(0.1、0.2、0.3毫米)”等，这种调整数据的精度是极其有限的，保证高速铁路轨道板的精确铺设

4、难度较大。(3)工人得到测量人员的指令，由于掌握转动角度比较粗略，人工一次转动调整螺杆，很难保证零点几的动作精度，因此需要反复测量、调整多次才能达到±0.3mm的精度要求。因反复次数多，所以调整效率比较低。(4)调整工人用手动扳手转动精调爪的丝杆，使轨道板产生移动，劳动强度很大，经常还因为听错或理解错误，发生动作方向反、动作量不足或过调等异常情况。(1)调整中，工人按照测量员的喊话指令扳动螺杆的过程中，四名工人无法同步动作，因此调整过程相互影响，尤其在调整方向时影响比较严重。(2)调整的精度和效率，完全依赖于

5、测量人员和调整工人的经验和熟练程度，在人员变动、异常情况出现需要重新调整时，会严重影响调整精度。2.2全自动精调设备精调随着以CRTSII型轨道板为主体结构的无砟轨道在国内高速铁路建设工程中的广泛应用，施工中迫切需要一种高效率、高精度、低人力投入的全自动精调设备来满足高速铁路、客运专线对高平顺性、高稳定性、高质量性的要求。采用先进的工装也是保证施工工期、降低人力资源成本，提高施工综合经济效率的主要措施。全自动精调设备的优点：与人工调整不同，使用全自动精调设备时，许多中间工艺流程都可以通过软件来实现，因此精调过

6、程简单化，尤其自动精调彻底取消了调整工人的影响，使工艺简化到设备安装一一测量员测量与调整两个环节。最新研发的全自动精调系统主要由主控制台、控制电缆、调整器、测量仪器、测量标架、电脑等组成。3全自动精调设备关键技术3.1运动体空间数学模型轨道板在调整过程中，既有刚体的运动规律，又有弹性体的运动特点。根据轨道板的设计数据和现场的实测结果，总结出轨道板的动作规律如下：(1)在调整动作量较大时，轨道板横向运动与变形主要表现为刚性特征，沿长度方向主要表现为弹性特征。如果在轨道板的一角施加作用力F，轨道板将产生弯曲变形，

7、但是在作用力的一端，沿横向变形量H1与H2接近，而沿长度方向，轨道板则呈现明显的弧形，变形量从0到H1或H2。(2)但是在轨道板变形量较小时，一般在1mm以下时，轨道板的变形更多的表现为弹性变形，如图3所示，较小的调整量H1对其他三个角的位移产生的影响很小。在此基础上，对运动过程的主要、次要因素进行合理的取舍，得到了下列数学模型。Hla=(A+2B)tg(arctg((Hl+K)/(A+B))-arctg(K/(A+B))-(A+2B)tg(arctg((H8+K)/(A+B))-arctg(K/(A+B))

8、H8a=(A+2B)tg(arctg((H8+K)/(A+B))-arctg(K/(A+B))-(A+2B)tg(arctg((Hl+K)/(A+B))-arctg(K/(A+B))(2)使用此算法后，精调设备一次调整合格率大幅提高，反复次数减少，调整效率提高。3.2主要参数使用全自动设备对CRTSII型轨道板的精调，是通过调整器来转动精调爪的螺杆的，因此，设备的直接负荷来源于轨道板的重量。在正常精