軌道測量儀傾角傳感器的安裝誤差會造成經(jīng)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(shí)測量結(jié)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(jìn)行分類研究，重點(diǎn)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(shí)，其對軌道測量儀超高測量的影響，研究結(jié)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(yīng)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(guān)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(yàn)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(yīng)對軌道測量儀的超高測量引起足夠重視， 而在實(shí)際工作中卻發(fā)現(xiàn)，不同的經(jīng)檢定合格的軌道測量儀在測量同一段線路的軌道超高時(shí)，各測量結(jié)果卻不盡相同，甚至同臺設(shè)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(shí)際超高的誤判，這是因?yàn)檐壍罍y量儀內(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(yàn)收及維護(hù)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(nèi)左右兩股鋼軌頂面的相對高差 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(nèi)置的傾角傳感器測出。

２ 傾角傳感器的安裝誤差
     目前，絕大多數(shù)軌道測量儀采用在橫梁上安裝傾角傳感器的方式[８] ，測量其自身結(jié)構(gòu)隨軌道幾何狀態(tài)變化而產(chǎn)生的橫向傾角變化，再通過傾角變化值來定量計(jì)算該點(diǎn)處軌道的超高， 傾角傳感器安裝在軌道測量儀橫梁上，其測量軸應(yīng)與軌道測量儀獨(dú)立坐標(biāo)系的橫向、縱向坐標(biāo)軸分別平行(如圖 ２(ａ)所示)，以確保軌道的任一處超高得到精確測量，但是受安裝誤差的影響，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，造成軌道測量儀的超高測量出現(xiàn)誤差。

     本文重點(diǎn)分析，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
     由于線路設(shè)計(jì)時(shí)受坡度、曲線、超高等要素的影響，其自身各處的幾何狀態(tài)并不相同，設(shè)線路一處的坡度角度為 γ，左右兩股鋼軌面與水平面的夾角為 α，而軌道測量儀此處的超高角度測量值為 β，傾角傳感器的雙軸與軌道測量儀的橫、縱向的夾角為 θ ( 如圖 ２(ｄ) 所示)，以此構(gòu)建傾角傳感器的測量軸線與此處軌道幾何狀態(tài)的空間關(guān)系模型，如圖 ３ 所示。

圖 ３ 傾角傳感器測量軸線與軌道狀態(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(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，造成的軌道測量儀超高測量誤差 Δｈ為

將式(３)代入式(２)，整理可得

表 １ 超高測量誤差

       由表 １ 可知，即使傾角傳感器的安裝誤差角度 θ很小，但在線路坡度段仍然對軌道測量儀的超高測量造成嚴(yán)重影響，誤差值甚至超過１ｍｍ，直接造成對軌道實(shí)際超高的誤判， 因此，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±０.30ｍｍ 的規(guī)范要求,傾角傳感器的安裝誤差角度 θ 應(yīng)不大于０.５°。

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(chǎn)生誤差。

２)傾角傳感器的安裝誤差不同，對軌道測量儀的超高測量影響不同，當(dāng)傾角傳感器的一軸與軌道測量儀的橫向或縱向平行，而另一軸不平行時(shí)，其對超高測量無影響或可通過標(biāo)定來補(bǔ)償修正，而當(dāng)傾角傳感器的雙軸與軌道測量儀的橫向、縱向均不平行時(shí)，其對超高測量的影響會隨著軌道幾何狀態(tài)的變化而變化，且不能通過標(biāo)定來補(bǔ)償修正。

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(dāng)線路不存在或只存在超高時(shí)，其對超高測量影響很小，可忽略不計(jì)，當(dāng)線路存在坡度時(shí)ꎬ其對超高測量影響嚴(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(yīng)不大于 ０.５°。

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