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傾角傳感器安裝誤差對軌道測量儀超高測量的影響 軌道測量儀傾角傳感器的安裝誤差會造成經檢定合格的不同軌道測量儀在測量同一段線路的軌道超高時測量結果不盡相同，甚至同一臺儀器在不同線路狀態(tài)的超高測量示值誤差亦相差較大，為此，從軌道測量儀的超高測量原理出發(fā)，對傾角傳感器的安裝誤差進行分類研究，重點分析了傾角傳感器的雙軸與軌道測量儀的橫向、縱向均不平行時，其對軌道測量儀超高測量的影響，研究結果表明:為了滿足軌道測量儀在線路任一位置的超高測量示值誤差不大于±０.３０ ｍｍ 的規(guī)范要求，傾角傳感器的安裝誤差角度應不大于 ０.５°。 隨著我國高速鐵路的不斷發(fā)展，列車的行車速度越來越快，對軌道平順性的要求也越來越高，而軌道靜態(tài)檢測是保證軌道高平順性的關鍵工序[１－３] ，超高測量是軌道靜態(tài)檢測的主要工作之一，高速鐵路軌道的超高作業(yè)驗收允許偏差為 ２ ｍｍ[４]，而用于軌道超高測量的主要儀器—軌道測量儀的超高測量示值誤差允許值僅為±０.３０ ｍｍ[５] ，因此，應對軌道測量儀的超高測量引起足夠重視， 而在實際工作中卻發(fā)現，不同的經檢定合格的軌道測量儀在測量同一段線路的軌道超高時，各測量結果卻不盡相同，甚至同臺設備在不同線路狀態(tài)的超高測量示值誤差都相差較大，直接造成對軌道實際超高的誤判，這是因為軌道儀內置的傾角傳感器的安裝誤差造成的，因此，有必要深入研究傾角傳感器安裝誤差對軌道測量儀超高測量的影響，為今后的軌道檢測、驗收及維護提供一定的參考。 １ 超高測量原理 超高是指軌道同一橫截面內左右兩股鋼軌頂面的相對高差 ｈ[６－７](如圖 １ 所示)，超高計算式為
式中:Ｌ 為左右鋼軌中心的間距，是計算超高的基準長度，φ 為鋼軌頂面與水平面的夾角。 軌道測量儀的超高測量精度完全由夾角 θ 的測量精度決定，而夾角 φ 則由軌道測量儀內置的傾角傳感器測出。 ２ 傾角傳感器的安裝誤差 圖 ２(ｂ)中，傾角傳感器的 ｘ 軸與軌道測量儀的橫向存在夾角 λ，而 ｙ 軸與縱向平行，則傾角傳感器的 ｘ軸零位與軌道測量儀的超高測量零位不一致，但此差值固定，可通過對軌道測量儀進行標定來補償修正[９－１１]， 圖 ２(ｃ)中，傾角傳感器的 ｙ 軸與軌道測量儀的縱向存在夾角 ε，而 ｘ 軸與橫向平行，則軌道測量儀的超高測量不受傾角傳感器的 ｙ 軸安裝誤差影響ꎮ圖 ２(ｄ)中，傾角傳感器的 ｘ 軸、ｙ 軸與軌道測量儀的橫向、縱向均存在夾角 θ，此種情形對軌道測量儀超高測量的影響比較復雜，測量誤差會隨著軌道幾何狀態(tài)的變化而變化，且不能通過標定來補償修正。 本文重點分析圖 ２( ｄ)所示的傾角傳感器的安裝誤差對軌道測量儀超高測量的影響。 ３ 超高測量誤差分析 圖 ３ 傾角傳感器測量軸線與軌道狀態(tài)的空間關系 圖 ３ 中Ｘ 軸、Ｙ 軸、Ｚ 軸分別為軌道的橫向、縱向和垂向，平面 ＡＢＤＯ 為水平面，而平面 ＥＦＣＯ 為存在坡度角度 γ 和超高角度 α 要素的實際軌道面，直線 ＧＨ為傾角傳感器的測量軸線，其在水平面的投影直線ＭＮ 與軌道橫向的夾角為 θ，則∠ ＨＧＩ 為軌道測量儀的超高角度測量值 β，而線段 ＨＩ 即為超高測量值，但軌道的超高角度為 α，其對應的基準超高值應為線段ＣＤ，因此，由于傾角傳感器的安裝誤差角度 θ，造成的軌道測量儀超高測量誤差 Δｈ 為
將式(３)代入式(２)，整理可得
式(５)即為由于傾角傳感器安裝誤差造成的軌道測量儀超高測量誤差。 對式(６)中的安裝誤差角度 θ 和坡度角度 γ，在其取值范圍內取不同值，計算得到的超高測量誤差，見表 １。
表 １ 超高測量誤差（單位mm） ４ 結論 １)受安裝誤差的影響，傾角傳感器的雙軸與軌道測量儀的橫、縱向并不相互平行，存在一定的夾角，使軌道測量儀的超高測量產生誤差。 ３)傾角傳感器的安裝誤差對軌道測量儀在不同線路狀態(tài)的超高測量影響不同，當線路不存在或只存在超高時，其對超高測量影響很小，可忽略不計，當線路存在坡度時，其對超高測量影響嚴重，尤其是當線路同時存在超高和坡度時，應更加注意超高測量的檢核。 ４)為了滿足軌道測量儀在線路任一位置的超高測量示值誤差不大于±０ ３０ ｍｍ 的規(guī)范要求ꎬ傾角傳感器的安裝誤差角度應不大于 ０.５°。 參考文獻 |
