长吉城际轨检小车教案

长吉城际轨检小车培训教案

第一章 轨检小车测量原理

Ⅰ 技术规格

轨道的任务是确保列车按规定的速度安全平稳不间断运行，因此轨道几何状态亦应保持与列车运行相匹配的规定状态。随着客运专线等高速线路的建设，列车速度将大幅提高，对轨道几何形位标准要求也是越来越高，故而采取动态检测的周期也越来越短，但静态检测还不能完全由动态检测来替代，因为静态检测可随时，测量轨道的几何形位，指导施工和维修作业。列车运行速度越高，轨道几何形位允许偏差越小，传统的轨道检测工具，例如道尺等已不能满足量测精度要求，使用轨检小车测量轨道几何形位势在必行，这也是铁路检测工具现代化的重要标志之一。

Ⅱ 使用设备仪器

轨道检测小车是一种检测静态轨道不平顺的便捷工具。它采用电测传感器、专用便携式计算机等先进检测和数据处理设备，可检测高低、水平、扭曲、轨向等轨道不平顺参数。国外铁路在动静态不平顺差异较小的高平顺线路、无碴轨道线路，以及在新线施工中，整道、检查铺设精度、验收作业质量时，广泛应用轨道检测小车。

GRP1000测量系统主要由手推式轨检小车和分析软件包两大部分组成。即可单独测量轨道水平，轨距等相对结合参数，也可配合LEICATPS 全站仪来实现平面位臵和高程的绝对定位测量，上述绝对定位测量通过全站仪的自动目标照准功能以及与GRP1000之间持续无线电通讯来完成。

测量外业完成后，系统能产生轨道几何测量的综合报表。用户可根据需要定义报表的输出界面，选择性的输出轨道位臵、轨距、水平、轨向（短波和长波）、高低（短波和长波）等几何参数。GRP1000在德国高铁竣工测量、西班牙高铁无碴轨道施工、京津城际轨道第三方检测及武广客运专线施工中得到了很好的应用。

LeicaTCRP1201全站仪AmbergGRP1000S

Ⅲ GRP1000轨道测量系统的测量原理

GRP1000轨检小车精度如下：

项目精度

里程光电记数器测量方式 测量误差

轨距（mm ） 1435 轨距传感器量程-25mm ～+65mm 轨距传感器精度±0.3mm 水平传感器量程-10°～+10°换算成高差±225mm

水平传感器精度±0.5 水平位臵和高程测量精度±1mm

Ⅳ 检测内容及方法

1) 中线坐标及轨面高程

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的最基本的评价。通过检测轨道实测坐标和高程值与线路设计值进行比较得出的差值，可以全面直观的反映轨道工程质量。 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、小车的定向参数、水平传感器所测横向倾角及实测轨距，即可换算出对应里程处的中线位臵和低轨的轨面高程。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臵与理论设计

之间的差值，根据技术指标对轨道的绝对位臵精度进行评价。

坐标换算中所用到的轨检小车独立坐标系示意图如下。

轨检小车独立坐标系示意图

2) 轨距检测

轨距指两股钢轨头部内侧轨顶面下16mm 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。我国标准轨距的标称值为1435mm 。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) 水平（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，在曲线轨道上设臵外

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。

4) 轨向/高低检测（中国标准）

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。高低

是指钢轨顶面纵向的高低差。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正矢值，实测正矢和设计正矢的偏差即

为轨向/高低值。轨向/高低（10米弦长为例）

5) 短波和长波不平顺（德国标准）

a) 短波不平顺

假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m ，采用30m 弦线，按间距5m 设臵一对

检测点，则支承点间距的8倍正好是两检测点的间距5m 。检测示意图如下。

短波不平顺检测示意图

上图中的点是钢轨支承点的编号，以1 P 到49 P 表示。25 P 与33 P 间的轨向检测按

下式计算：

h (h h ) (h h ) 2mm 25 33 25 33 设计设计实测实测－ － －

由于1 P 与49 P 的正矢为零，故可检测2 P （对应点10 P ）到40 P （对应点48 P ）的

轨向。新的弦线则从已检测的最后一个点40 P 开始。

b) 长波不平顺

假定钢轨支承点的间距，或者说轨枕间距为0.625m ，采用300m 弦线，按间距150m 设臵一

对检测点，则支承点间距的240倍正好是两检测点的间距150m 。检测示意图如图7-2。图7-2

长波不平顺检测示意图

上图中的点是钢轨支承点的编号，以1 P 到481 P 表示。25 P 与265 P 间的轨向检测按下

式计算：

h (h h ) (h h ) 10mm 25 265 25 265 设计设计实测实测－ －

－

由于1 P 与481 P 的正矢为零，故可检测2 P （对应点242 P ）到240 P （对应点480 P 的

轨向。新的弦线则从已检测的最后一个点240 P 开始。

Ⅴ CP3控制点简介

平面控制网按分级布网的原则分四级布设，第一级为框架网点（CP0），第二级为基础

平面控制网（CP Ⅰ），第三级为线路控制网（CP Ⅱ），第四级为基桩控制网（CP Ⅲ）。各级

平面控制网的作用为：

1） CP0、CP Ⅰ主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；全线设两个CP0点，1～2km

设一对CP Ⅰ点

2 ）CP Ⅱ主要为勘测和施工提供控制基准；每200~300m设一个点。

3 ）CP Ⅲ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。桥上每60m 左右在下、上行两

侧的防撞墙上各设一个点，路基也在下、上行两侧的电气化杆基座上每100多米各设一个点。

第二、三、四级控制网之间的相互关系如说明图所

线路中线

CP Ⅱ

说明图1.0.6 无碴轨道二、三、四级平面控制网示意图

CP Ⅰ

CP Ⅲ

CP Ⅱ 60-200 m

CP Ⅰ

CP Ⅲ

CP Ⅰ CPⅠ

≤4 km

≥1000m

2

Ⅵ 检测作业流程

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，开

始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。检测点一般位于轨枕之上。作业流程如下：

1) 前往现场检测之前在计算机中对设计数据（平曲线，竖曲线，超高）复核无误后输入

到测量控制软件中

2) 把CPIII 成果输入到全站仪中。到达现场后对控制点进行检查，确保控制点数据(平

面坐标及高程) 正确无误，检查控制点是否受到破坏。

3) 为了确保全站仪与轨检小车之间的通视，以及测量的精度，测量区域应尽量避免其它

施工作业。

4) 使用8个控制点（CPIII ）进行自由设站; 全站仪自由设站时，平差后东坐标、北坐标

和高程的中误差应在1mm 以内，方向的中误差应在2秒以内，否则应重新设站。

5) 进行正确的测量设臵，比如高程以内轨为基准、超高以1.5米为基长等

6) 轨检小车每次测量作业之前都要对超高传感器进行校准

7) 全站仪搬站后前后两个区间的测量需交叠5-10米。

8) 测量完成后，输出轨道几何参数，制作报表并进行评价。可根据需要定义报表的输

出内容，选择性的输出轨道平面位臵、轨面高程、轨距、水平/超高、轨向（长波和短波）、

高低（长波和短波）等参数的偏差。

Ⅶ 精调测量质量控制措施

在三个区间的平行检测中发现部分区域存在水平、轨向超限的问题，经进一步分析，查

明水平超限主要是由于超高传感器未及时进行校准，轨向超限主要是由全站仪搬站后交叠补

偿处理不当以及轨排架自身的变形引起的。经平行检测发现，施工单位基本掌握了精调设

备的操作方法，但在质量控制和数据分析方面还有所欠缺，特别是在施工初期精调不够熟练

的情况下。鉴于此种情况，监理联合体项目部在已经发布的《无砟轨道质量监控要点》基础

上，总结以下精调测量质量控制措施：

1) 严格检查设计数据（平曲线，竖曲线，超高，控制点） ，检核无误输入到计算机中；

2) 到达现场后检查控制点是否发生变形或遭到破坏；

3) 每天开始测量之前检查全站仪测量精度：正倒镜检查全站仪水平角和竖角偏差，如

果超过3 秒，在气象条件较好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α）校准；检查全

站仪ATR 照准是否准确（照准偏差少于3 秒） ；

4) 全站仪采用后方交会的方法进行设站，设站距离应控制在70米以内；测量条件较差

时，根据具体环境缩短目标距离（建议50－60m ，实时测量结果应稳定在0.7mm 以内） ；恶

劣条件下禁止作业；

5) 为了确保全站仪得设站精度， 建议使用8 个控制点， 如果现场条件不满足，至少

应使用6 个控制点。设站中误差为东坐标、北坐标和高程：1mm ；方向：2 ；与轨检小车同

向的控制点自由设站计算时弃用要谨慎；

6) 全站仪设站的位臵应靠近线路中心，不可在两侧控制点的外侧；

7) 设站后要使用控制点检核全站仪设站，搬站前也要再次检核，以证实此次设站测量

结果的可靠性；如测量条件不佳，测量期间可增加检核次数；

8) 每天测量之前都要在稳固的轨道上对超高传感器进行校准，校准后可在同一点进行

正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm 以内；如发生颠簸、碰撞或气温变化迅速，可再次校

准；

9) 采集数据时小车要停稳，棱镜要正对全站仪；全站仪采用精确模式；

10) 测量时应尽量保证工作的连续性，轨检小车应由远及近靠近全站仪的方向进行测

量。因为随着时间的增加，全站仪的设站的精度在降低，而测距的精度随着距离的缩短在增

加。如果选择由近及远远离全站仪的方向进行测量的话，测距和设站的精度都在降低，不

利于测量结果的稳定；

11) 测量时要实时关注偏差值，如果存在明显异常，需重复采集数据，覆盖之前采集的

结果，如依然存在突变，要及时分析原因；

12) 全站仪搬站后进行设站时，应使用上次设站已经用过的4-6 个控制点，以保证轨道

的平顺性；

13) 两次设站后交叠段的重复测量偏差应小于2mm ，交叠补偿量可参照1mm/10m 的比例

进行换算；补偿一般在下一站测量区间进行；

14) 如轨道粗调放样偏差较大，应避免对单点进行调整，并增加精调次数；

第二章 测量作业流程

一、作业前准备：

1、班组点名工长布臵施工任务明确作业时间、地点、标准和人员分工，安全员组织开展安

全预想，布臵针对性安全措施。

2、确认并核对安博格小车电脑中的线形文件（平曲线，竖曲线，超高，控制点）及全站仪

CF 卡中的控制点文件。

3、清点好机具，确认反光标志良好。确认并携带施工日计划及作业分工单并填写好上面的

上道工具、材料登记表。

4、穿着好工作防护服，准备出发。

二、上道：

1、作业人员携带机具、材料前往现场，上道前确认所带机具、材料和安全卡控单上的数量

一致，约比计划封锁点开始时间提前40分钟

到达现场，在安全作业通道外等待调度施工命令下发。

2、作业人员接到施工命令后，携带好机具、材料方可进入线路上道作业（此环节要到公安

看守室登记签认当晚作业人数及作业内容等

概要信息）。

三、作业内容：

1、到作业地点架设好全站仪（线路中心处自由设站），正倒镜检查全站仪水平角和竖角偏差，

如果超过3秒，在气象条件较好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α）校准；检查

全站仪ATR 照准是否

准确，有无ATR 的偏差也应少于3秒

2、使用至少8个控制点自由设站，其中前后至少各使用一个60米

2以上的控制点。根据天气条件确定最大目标距离。状况好时控制在

60m 以内，不好时将距离缩短

3、设站的同时组装轨检小车，将双轮部分靠近低轨

4、将全站仪对准轨检小车棱镜，检查通信，关闭全站仪强力搜索，并锁定棱镜。

5、打开小车电脑软件，先校准超高传感器。然后新建一个文件夹开始测量并进行数据采集，

每根枕木测一下。采集时要在小车停稳的时候进行，以减少测量误差，测量时要实时关注偏

差值，如果存在

明显异常，需重复采集数据，覆盖之前采集的结果，如依然存在突

变，要及时分析原因。

6、待小车与全站仪间距小于5m 时，应停止采集，将棱镜解锁进行转站，转站后并将小车退

后8-10根枕木（道岔区段退后3-5根枕木），

重叠部分的偏差在1mm 范围内继续采集，超出1mm 需继续设站，采

集完毕后进行文件追加，查看重叠部分的偏差是否达到允许范围内，

进行交替补偿，以避免设站精度对平顺性分析的影响。以后每站如

此。

四、作业进度：

小组每个作业点一般可设6个站，采集300米线路的数据，但该进

度受控制点精度和天气因素影响较大，如精度不够，需多次重复设站，

影响进度。

五、下道：

作业人员作业完毕，按照作业前分工单上的工具、材料登记表进行核对，确认无任何遗漏，

将工具统一，便可以下道并销记，具体分

三个确认步骤：

1. 按照开始分工机具和人一体化，即谁带进来什么机具出的时候还是带出什么机具，确保定

人机绑定负责制，并对照作业机具安全卡

控表进行签认

2. 每人带好自己进来时候带的机具后需要环顾及远眺作业点附近查看是否有贴有反光条的

遗漏机具及其他物品，确认无以后方可出发前往安全通道下道；

3. 下道后，由作业负责人把关，核对作业机具安全卡空单，逐一将机具装车，并进行再确认。

六、作业后点评：

作业完毕后，工长组织召开点评会，作业人员汇报完成情况，工长填写《工作日志》。

第三章 利用安博格小车整治无碴轨道晃车

1 Amberg小车测量和数据处理

1.1小车配备

一辆Amberg 轨道检测小车、一台LeicaTCRP1201全站仪、CP Ⅲ控制点专用棱

镜、笔记本电脑软硬件等。图1：LeicaTCRP1201全站仪和Amberg 小车

1.2测量原理

Amberg 轨检小车可单独测量轨道水平，轨距等相对结合参数；而利用全站仪

测量6-8个CP Ⅲ控制点，精确定出全站仪在坐标系中的位臵，通过无线传输可以

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，即可换算出对应里程处的中线位臵和低轨的轨面高程。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臵与

理论设计之间的差值，根据技术指标对轨道的绝对位臵精度进行评价。

1.3人员分工

小车参数设臵和推行1人，全站仪设站1人，棱镜设臵2人。

1.4测量精度

轨距0.3mm ，水平0.5mm ，方向、高低1mm 。

1.5轨道状态评估参考标准

对于无砟轨道线路状态的评估，我们参考了国内外相关标准，参考结果如下：

在绝对测量控制方面，要求每个测量点的垂向（高程）、横向（平面）绝对位臵

与设计位臵相差均不超过10mm 。在相对线形控制方面，高低及轨向的不平顺采用

30m 图2:Amberg小车测量示意图）和300m 。采用30m 基线长时，要求每相隔5m 的

两个测点实测正矢与计算正矢差值的差不大于2mm ；采用300m 基线长时，要求每

相隔150m 的两个测点实测正矢与计算正矢差值的差不大于10mm 。国内外相关评估

标准对比数据。

如表1所示。

测量参数MOR DB

轨距+/-1 +/-2

水平/超高+/-1 +/-2

短波不平顺2mm/5m,10m弦2mm/5m,30m弦

长波不平顺10mm/75m,150m弦10mm/150m,300m弦

平面位臵(区间轨道) +/-10mm +/-10mm

轨面高程(区间轨道) +/-10mm +/-10mm

1.6测量进度

小车测量受全站仪设站快慢和测量精度控制，全站仪一次设站小车可测量

65-70m ，每根轨枕都检测的情况下测设一站需要40分钟（含设站时间15分）。

1.7测量步骤

1.7.1将测设地段控制点资料和线型资料输入全站仪和车载电脑测量软件

Grpwin 中；

表1：国内外无砟轨道轨道状态评估标准对比

1.7.2现场组装、调试小车，同时安装棱镜、全站仪设站，此时小车距离全

站仪65-70m ；

1.7.3锁定全站仪和小车，开始逐枕推行测量，测量过程中随时查看检查数据，若有突变或者超限较大处所及时与现场核对。测量过程中可以调整棱镜为下一次设站做准备；

1.7.4推行轨检小车距离全站仪5m 时，因为全站仪仰角误差较大，轨检小车停止测量，解除锁定，一站测量结束；

1.7.5搬动全站仪至下一站(65-70m远) ，重新设站，小车退后5m 开始测量（复测5m ），保证前后两站测量数据的衔接。

1.8数据处理和使用流程

专用软件SlabReport

编辑报表数据（*.txt）

现场使用小车软件

Grpwin 采集原始数据

Grpwin 导出报表A ，

类型：表。报表为Excle 统计表，可以初步查看检测数据：轨距、水平、高低、轨向等

Grpwin 导出报表B ，

类型:普遍的（*.txt）导出PDF 检查报告，可全面查看检测数据：轨距、水平、平面偏差、高程偏差、高低和轨向（30m 和300m 弦）等

使用模拟调整软件DTS 处理报表C

SlabReport 软件导出报表C ，类型:*.csv导出可直接指导现场作业的数据，具体到每根枕的轨枕号、轨距、水平、拨量、垫起量结合Grpwin 中测量区段实测高低、轨向偏差图和DTS 模拟图“削峰填谷”处理数据，消灭超限值现场作业时首先根据数据标定起始点，之后根据数据作业，作业后回检，保证作业质量

区段作业完成后再次利用小车回检，对比作业前后出分情况、晃车点和小车实测数据，查看作业效果

Amberg 轨道检查小车数据处理和应用流程图

高程30m 弦长高程300m 弦长平面30m 弦长平面300m 弦长

1.9轨道检查报告数据示例

下表为无砟轨道上一段缓和曲线测量报告，该报告一般作为病害查看和提报依据，测量数据全面，包括平面和高程的30m 和300m 弦长测量结果，但具体数据处理使用DTS 软件处理。

表2：无砟轨道轨道检查报告

2. 根据Amberg 小车测量数据整治晃车点

2.1曲线平面偏差实测

即线路中心线偏差根据实测数据和图形可知，线路实测中心位臵与设计中心位臵偏差最大+7mm，最小-6mm 。若按照设计位臵拨改曲线方向，将曲线平面位臵拨至设计位臵，有三方面问题，一是曲线与两端直线连接不圆顺，可能会出现消灭A 处出分点，冒出B 处出分点；二是拨改曲线工作量大，若将曲线拨至设计偏差“0”位，则该1.2km 长曲线需要全部改动，而且因为难一次改动到位，图3:实测曲线地段平面偏差（含向两端直线各延长100m ）易导致曲线拨改过程中曲线不平顺地段增加；三是参考国内外相关机构对高速铁路线路设计偏差的要求，300m 长弦测量高低、方向不大于10mm 就可以满足高速行车要求。因此，对该曲线的平

面调整以调整短弦为主，削尖峰填低谷，消除30m 弦超限（30

米弦正矢差的差），使曲线圆顺，递变满足要求，将曲线大致拨到如图1中黑色粗实线中的位臵。

2.2实测曲线左轨（下股）高程偏差

根据实测数据和图形可知，线路实测左股（下股）高程偏差最大+3mm，最小-6mm 。曲线高程的调整思路与平面调整类似，在保证线路平顺度的情况下，尽量少扰动、不扰动线路，由于该CRTS-Ⅰ型板式轨道高程调整采用的耦合垫板可调范围-2mm ～+6mm, ，对于现场无法撤除垫板降低高程的区段，采用长段顺坡的方式调整其高程，使其满足顺坡率等平顺性要求。

2.3DTS 软件处理数据

图4：实测曲线地段左股（低轨）高程偏差（含向两端直线各延长100m ） DTS 软件可以对实测数据按照设计和规范要求进行调整，根据软件导出的图形，技术人员可以结合轨道的平面和高程偏差调整左右股轨道，使轨道平面和高程圆顺，满足无砟轨道状态标准要求和行车舒适性要求，同时软件可以生成相应的调整量值，技术人员可以根据调整量数据直接指导现场作业。

平面和高程偏差数据和图形中包括：左(右) 股平面偏差和左(右) 股平面调整量值、左(右) 股高程偏差和左(右) 股高程调整量值、轨距值、水平值、测量点点号、轨枕号、里程等。平面偏差和高程偏差调整图形如下：

限值I 和限值II 是根据设计要求设定的限值，此处限值I 中高程为±5mm 、平面位臵±5mm 、水平/超高±1mm 、轨距±1mm 、高低[短波,5m]±1mm 、轨向[短波,5m]±1mm ；限值II 高程±10mm 、平面位臵±10mm 、水平/超高±2mm 、轨距±2mm 、高低短波,5m]±2mm 、轨向[短波,5m]±2mm 。

2.4现场作业

根据制定好的调整数据，井陉北车间组织人员对该曲线进行了调整。现场作业分两个班组，一组由组长现场核对轨道板板号和轨枕号，标定基准股拨道量、垫起或撤除垫板量（一般选择下股为基准股），然后一组其他人员根据标定的工作量进行基准股的拨道、垫板作业；二组人员在带班组长的带领下，根据轨距、水平将另一股轨道的方向、高低调整到位。作业完成后进行作业回检，检查轨距、水平、正矢情况，保证作业质量达到要求。

2.5动态检查数据对比

整段曲线地段整修完成后，曲线动态超限数据明显减小，动检车检查曲线平均扣9.3分减至1.8分，人工感觉晃车消失，大大提高了旅客乘车舒适性。