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傾角傳感器安裝誤差對(duì)軌道測(cè)量?jī)x超高測(cè)量的影響 軌道測(cè)量?jī)x傾角傳感器的安裝誤差會(huì)造成經(jīng)檢定合格的不同軌道測(cè)量?jī)x在測(cè)量同一段線路的軌道超高時(shí)測(cè)量結(jié)果不盡相同，甚至同一臺(tái)儀器在不同線路狀態(tài)的超高測(cè)量示值誤差亦相差較大，為此，從軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)量原理出發(fā)，對(duì)傾角傳感器的安裝誤差進(jìn)行分類研究，重點(diǎn)分析了傾角傳感器的雙軸與軌道測(cè)量?jī)x的橫向、縱向均不平行時(shí)，其對(duì)軌道測(cè)量?jī)x超高測(cè)量的影響，研究結(jié)果表明:為了滿足軌道測(cè)量?jī)x在線路任一位置的超高測(cè)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(yīng)不大于 ０.５°。 隨著我國(guó)高速鐵路的不斷發(fā)展，列車的行車速度越來(lái)越快，對(duì)軌道平順性的要求也越來(lái)越高，而軌道靜態(tài)檢測(cè)是保證軌道高平順性的關(guān)鍵工序[１－３] ，超高測(cè)量是軌道靜態(tài)檢測(cè)的主要工作之一，高速鐵路軌道的超高作業(yè)驗(yàn)收允許偏差為 ２ ｍｍ[４]，而用于軌道超高測(cè)量的主要儀器—軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)量示值誤差允許值僅為±０.３０ ｍｍ[５] ，因此，應(yīng)對(duì)軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)量引起足夠重視， 而在實(shí)際工作中卻發(fā)現(xiàn)，不同的經(jīng)檢定合格的軌道測(cè)量?jī)x在測(cè)量同一段線路的軌道超高時(shí)，各測(cè)量結(jié)果卻不盡相同，甚至同臺(tái)設(shè)備在不同線路狀態(tài)的超高測(cè)量示值誤差都相差較大，直接造成對(duì)軌道實(shí)際超高的誤判，這是因?yàn)檐壍纼x內(nèi)置的傾角傳感器的安裝誤差造成的，因此，有必要深入研究?jī)A角傳感器安裝誤差對(duì)軌道測(cè)量?jī)x超高測(cè)量的影響，為今后的軌道檢測(cè)、驗(yàn)收及維護(hù)提供一定的參考。 １ 超高測(cè)量原理 超高是指軌道同一橫截面內(nèi)左右兩股鋼軌頂面的相對(duì)高差 ｈ[６－７](如圖 １ 所示)，超高計(jì)算式為
式中:Ｌ 為左右鋼軌中心的間距，是計(jì)算超高的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，φ 為鋼軌頂面與水平面的夾角。 軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)量精度完全由夾角 θ 的測(cè)量精度決定，而夾角 φ 則由軌道測(cè)量?jī)x內(nèi)置的傾角傳感器測(cè)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(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x的超高測(cè)量零位不一致，但此差值固定，可通過(guò)對(duì)軌道測(cè)量?jī)x進(jìn)行標(biāo)定來(lái)補(bǔ)償修正[９－１１]， 圖 ２(ｃ)中，傾角傳感器的 ｙ 軸與軌道測(cè)量?jī)x的縱向存在夾角 ε，而 ｘ 軸與橫向平行，則軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)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(cè)量?jī)x的橫向、縱向均存在夾角 θ，此種情形對(duì)軌道測(cè)量?jī)x超高測(cè)量的影響比較復(fù)雜，測(cè)量誤差會(huì)隨著軌道幾何狀態(tài)的變化而變化，且不能通過(guò)標(biāo)定來(lái)補(bǔ)償修正。 本文重點(diǎn)分析圖 ２( ｄ)所示的傾角傳感器的安裝誤差對(duì)軌道測(cè)量?jī)x超高測(cè)量的影響。 ３ 超高測(cè)量誤差分析 圖 ３ 傾角傳感器測(cè)量軸線與軌道狀態(tài)的空間關(guān)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(shí)際軌道面，直線 ＧＨ為傾角傳感器的測(cè)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(cè)量?jī)x的超高角度測(cè)量值 β，而線段 ＨＩ 即為超高測(cè)量值，但軌道的超高角度為 α，其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)超高值應(yīng)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(cè)量?jī)x超高測(cè)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(cè)量?jī)x超高測(cè)量誤差。 對(duì)式(６)中的安裝誤差角度 θ 和坡度角度 γ，在其取值范圍內(nèi)取不同值，計(jì)算得到的超高測(cè)量誤差，見(jiàn)表 １。
表 １ 超高測(cè)量誤差（單位mm） ４ 結(jié)論 １)受安裝誤差的影響，傾角傳感器的雙軸與軌道測(cè)量?jī)x的橫、縱向并不相互平行，存在一定的夾角，使軌道測(cè)量?jī)x的超高測(cè)量產(chǎn)生誤差。 ３)傾角傳感器的安裝誤差對(duì)軌道測(cè)量?jī)x在不同線路狀態(tài)的超高測(cè)量影響不同，當(dāng)線路不存在或只存在超高時(shí)，其對(duì)超高測(cè)量影響很小，可忽略不計(jì)，當(dāng)線路存在坡度時(shí)，其對(duì)超高測(cè)量影響嚴(yán)重，尤其是當(dāng)線路同時(shí)存在超高和坡度時(shí)，應(yīng)更加注意超高測(cè)量的檢核。 ４)為了滿足軌道測(cè)量?jī)x在線路任一位置的超高測(cè)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(yīng)不大于 ０.５°。 參考文獻(xiàn) |
