文/孫艷英

為保障城市軌道交通列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性，普遍采用各種技術(shù)手段對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)線路進(jìn)行全方位檢測，保障軌道幾何形位的平順性和穩(wěn)定性，是保證城市軌道交通系統(tǒng)安全運(yùn)營的關(guān)鍵。軌道不平順檢測能科學(xué)引導(dǎo)線路維護(hù)工作，是確保乘客安全、行車安全、提高線路運(yùn)行質(zhì)量的基礎(chǔ)。城市軌道交通系統(tǒng)維修部門必須對(duì)軌道幾何形位的偏移進(jìn)行糾正，并作為日常線路維修養(yǎng)護(hù)的重要事項(xiàng)來抓。通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行研究，對(duì)幾何不平順的糾正措施及設(shè)備進(jìn)行了研究；對(duì)激光撥道系統(tǒng)原理、撥道幾何原理以及撥道補(bǔ)償原理進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。文章可作為從業(yè)人員和研究人員的參考資料，為今后的研究方向提供一定的借鑒意義。

軌道結(jié)構(gòu)的平順性影響著車輪、鋼軌之間的關(guān)系，軌道結(jié)構(gòu)平順與否決定著軌道的質(zhì)量狀態(tài)，平順性與否是表明軌道載荷水平和整體水平的指標(biāo)，是維修部門落實(shí)維保計(jì)劃的依據(jù)。為了確保列車運(yùn)行的舒適性、安全性和平穩(wěn)性，軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能提供較高平順性的基礎(chǔ)。軌道不平順將對(duì)行車安全和平穩(wěn)有影響，車輪和鋼軌間的動(dòng)力作用增大，維修時(shí)間、成本加大，列車和線路設(shè)備的壽命將縮短。如果軌道不平順不能及時(shí)的診改維護(hù)，軌道結(jié)構(gòu)病害將越來越嚴(yán)重。所以，城市軌道交通系統(tǒng)維修部門應(yīng)對(duì)軌道幾何形位的不平順進(jìn)行糾正。

1.軌道幾何形位糾正的設(shè)備。

軌道幾何形位要素都各有標(biāo)準(zhǔn)值及其容許偏差，在設(shè)置線路時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)置，后期隨著列車運(yùn)行及線路的使用，軌道幾何形位或多或少將產(chǎn)生偏移量。軌道幾何形位的偏移若在容許偏差范圍內(nèi)，則不需要糾正；若軌道幾何形位的偏移超出了容許偏差，則需要進(jìn)一步糾正，以滿足線路平順性的要求。在維持軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下，首先選用撥道的方法進(jìn)行軌道不平順的糾正，如果不能滿足，可以采用起道、改道的方法。撥道、改道、起道作業(yè)的設(shè)備主要有搗固車、小型機(jī)具等，使得軌向、水平、高低、軌距等幾何形位符合標(biāo)準(zhǔn)值。

1.1 小型機(jī)具（起道機(jī)、撬棍）。使用小型機(jī)具進(jìn)行作業(yè)時(shí)，主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y相關(guān)位移量的多少，偶爾存在一定的偏差量，效率較低，對(duì)作業(yè)人員技術(shù)水平要求相當(dāng)高，需要的人力較多。如果某一地段需要的作業(yè)量較大時(shí)，小型機(jī)具由于自身的限制是無法完成的。但是，在鋼軌接頭錯(cuò)接的線路區(qū)段，無法使用大型機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，這時(shí)就需要使用小型機(jī)具進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

1.2 搗固車。搗固車是大型養(yǎng)路機(jī)械的一種，適用于鐵路線路的新線施工、既有線大中修清篩作業(yè)后和運(yùn)營線路維修作業(yè)，對(duì)軌道進(jìn)行自動(dòng)抄平、起撥道、道碴搗固作業(yè)，提高道床石碴的密實(shí)度，增加軌道的穩(wěn)定性，消除軌道的方向偏差，左、右水平偏差和前、后高低偏差，使軌道線路達(dá)到線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和線路維修規(guī)則的要求，保證列車的安全運(yùn)行。搗固車是線路自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)的大型機(jī)器，可以實(shí)現(xiàn)撥道、搗固等功能[1]。使用搗固車時(shí)，檢測過程大部分都是自動(dòng)完成的，但是在變坡點(diǎn)、緩和曲線地段測量的矢距需要調(diào)整。

2.軌道幾何形位的糾正方法

2.1 起撥改道原理。撥道是把一根鋼弦當(dāng)成參照物，靠近搗固車的后端為設(shè)計(jì)坐標(biāo)，前端用測量撥道值校正偏差；以鋼弦兩端點(diǎn)為基準(zhǔn)，使用水平位移傳感器測量偏差，此偏差值與理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，當(dāng)偏差為零時(shí)作業(yè)完成[2]。起道是將線路低洼處所起高，以找平軌面、消滅或減少軌道下沉的殘余變形，改善道床彈性。改道是為了改正超限或接近超限的軌距及其變化率，消除線路方向不良，直線以左股為標(biāo)準(zhǔn)股，曲線以上股為標(biāo)準(zhǔn)股，按規(guī)定的軌距值改動(dòng)另一股鋼軌位置的作業(yè)。

2.2 起撥道作業(yè)流程。全自動(dòng)智能起撥道作業(yè)流程為：先將起撥道搗固車設(shè)置為工作狀態(tài)，把激光發(fā)射小車放到發(fā)射位置；將激光發(fā)射器的坐標(biāo)調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)位置，通過L尺測定激光發(fā)射處基準(zhǔn)軌坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)的偏移量；將圖像接收器的坐標(biāo)調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)位置，通過L尺測定圖像接收處基準(zhǔn)軌坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)的偏移量。將幾何形位參數(shù)存入數(shù)據(jù)處理電腦后啟動(dòng)作業(yè)，搗固車每前進(jìn)5 m，系統(tǒng)收集一次起、撥道量數(shù)據(jù)，GVA系統(tǒng)輸出起、撥道量數(shù)據(jù)控制作業(yè)，GVA系統(tǒng)的作業(yè)反饋測量系統(tǒng)反饋起、撥道量數(shù)據(jù)，如果反饋數(shù)據(jù)是零，停止該項(xiàng)作業(yè)。如此循環(huán)，進(jìn)入下一個(gè)作業(yè)。當(dāng)搗固車距離激光發(fā)射器5 m時(shí)，作業(yè)結(jié)束。全自動(dòng)智能起撥道作業(yè)利用激光測量系統(tǒng)，采用繩正法改善軌道平順性，消除長波不平順，改善乘客舒適度，避免了工序銜接之間的人為失誤，作業(yè)質(zhì)量由設(shè)備自身嚴(yán)格保證，至此起撥道施工技術(shù)有了新的突破。

2.3 激光撥道系統(tǒng)原理。搗固車撥道系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的電液伺服系統(tǒng)，其原理是將實(shí)際線路和理想線路水平方向的偏差轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，控制電液伺服閥，然后控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將鋼軌撥回到設(shè)計(jì)位置[3]。在實(shí)際的撥道過程中，需要找出作業(yè)點(diǎn)相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的偏差。為便于自動(dòng)測量出偏差，在直線地段使用激光撥道方法，而在曲線地段需要配備專用設(shè)備。激光撥道系統(tǒng)原則上是通過激光自動(dòng)測定實(shí)際線路與設(shè)計(jì)線路在水平面上的偏移量，然后把偏移量自動(dòng)輸入到撥道伺服系統(tǒng)，繼而機(jī)器能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥道作業(yè)。如圖1（a）所示，AB段直線線路為例，實(shí)線段代表設(shè)計(jì)直線線路，虛線段代表實(shí)際線路，假設(shè)B點(diǎn)為已經(jīng)撥過道的軌道點(diǎn)，機(jī)器從B向A方向作業(yè)，到A軌道點(diǎn)時(shí)，要求輸入A點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)，讀取傳感器測量實(shí)際值，計(jì)算偏差fd并輸入系統(tǒng)[4]。要借助激光自動(dòng)測量出fd值，可先在機(jī)器前方C點(diǎn)找到線路理想中心位置并放置一氦—氖激光器[如圖1（b）所示]，再在撥道工作位置A點(diǎn)機(jī)器上放置一個(gè)可以自動(dòng)左右平滑移動(dòng)的平面光電接收器（如圖2所示）；因?yàn)榧す獾墓馐鴤鬏數(shù)綆坠锿庵挥泻撩准?jí)的光斑偏差，基本不受外界影響，而平面光電接收器的感光面由光電池構(gòu)成，對(duì)激光敏感而對(duì)自然光不敏感，接收器內(nèi)部有光電轉(zhuǎn)換電路能自動(dòng)識(shí)別激光照射的位置，所以從C點(diǎn)發(fā)射的激光照到A點(diǎn)位置的接收器上，接收器可以判斷出A點(diǎn)相對(duì)C點(diǎn)是偏左、偏右、還是正對(duì)。如果偏左，則接收器輸出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)一小電機(jī)帶動(dòng)接收器向右移動(dòng)直到正對(duì)為止，與此同時(shí)由小電機(jī)帶動(dòng)的電位器反應(yīng)出接收器向右移動(dòng)的量，這個(gè)量就是前面所說的fd偏差。如果偏右，則反之。這樣一來，在對(duì)AC段線路撥道時(shí)，機(jī)器從A點(diǎn)出發(fā)向C點(diǎn)前進(jìn)，每撥道一個(gè)點(diǎn)激光系統(tǒng)就自動(dòng)測量其fd值，不需要人工測量和輸入。

圖1 BA段直線線路簡圖

圖2 激光撥道原理說明簡圖

2.4 撥道的幾何原理。撥道測量系統(tǒng)由A、B、C、D四個(gè)小車組成，作業(yè)時(shí)它們與鋼軌貼緊，小車的位置可以顯示鋼軌的幾何狀態(tài)[5]。在曲線地段作業(yè)時(shí)，將傳感器安裝于B、C點(diǎn)，A、D間形成繃緊的鋼弦，可以測出B、C點(diǎn)距離鋼弦的距離H1、H2（稱矢距），如圖3所示。

圖3 撥道幾何原理

H1、H2計(jì)算公式如下其中R為圓曲線半徑） （式1）

3.總結(jié)：

軌道結(jié)構(gòu)的不平順將使車輪、鋼軌之間產(chǎn)生激擾源，將增加振動(dòng)和動(dòng)作用力，增加軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，降低列車運(yùn)行的平穩(wěn)性、舒適性，增加噪聲的影響，縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)將影響列車運(yùn)行安全，對(duì)乘客安全有威脅[6]。文章對(duì)幾何形位糾正技術(shù)進(jìn)行了探索，重點(diǎn)對(duì)激光撥道系統(tǒng)原理、撥道幾何原理以及撥道補(bǔ)償原理進(jìn)行了闡明及探索，通過對(duì)補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算，軌道幾何形位得以糾正。C