基于精测网数据的大机线路捣固应用探讨

1.CPⅢ精测网数据的应用

1.1 CPⅢ精测网简介

CPⅢ精测网即为轨道平面控制网，是铁路铺设和后期运营维护的基本控制网，CPⅢ精测网的精确度直接关系着铁路建设的质量。按照控制网分级布设原则，在CPⅢ精测网布设前应对更高等级的网点复测保证建网起始数据精确度，复测完毕数据精度符合规定要求方可进行选点、埋桩布设CPⅢ桩点，CPⅢ桩点布设尽可能在沿线接触网杆上钻孔布设，目前中国铁路上海局集团有限公司合肥工务段管内淮南线CPⅢ桩点均已在沿线接触网杆上钻孔布设完毕。

1.2 CPⅢ精测网应用

轨道控制网平面测量采用“超站仪＋自由设站法”作业方法，在铁路运行天窗时间内，将智能全站仪架设在多功能小车上，再将GNSS接收机安置在全站仪上，全站仪测量线上轨道控制点的同时GNSS接收机接收卫星信号，与线路平面控制点上的GNSS接收机构成同步基线，利用线路平面控制网坐标约束平差得到轨道控制网测站点坐标，作为轨道控制网的起算数据，再使用全站仪距离与角度观测量构网计算出轨道控制网平面坐标即CPⅢ桩点坐标，轨道控制高程测量采用不量仪器高和棱镜高的中间设站光电测距三角高程测量法，与轨道平面控制网测量同时进行，可得CPⅢ桩点高程信息。

现场测量以CPⅢ桩点定向，可用测量机器人测得四维小车上棱镜的三维坐标，结合现场标定的四维小车几何参数，可计算出现场里程对应的平面位置及轨面高程，与设计值进行相比，即可得到差值，编制输入到大机操作系统中，大机可依据数据进行拟合自动作业，无需现场标注起拨量。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

2.精测数据大机线路捣固施工概况

2.1淮南线概况

中国铁路上海局集团有限公司合肥工务段水家湖线路车间管辖淮南线上下行K6.8-K83共计152.4km线路，辖区淮南线运量大，每天往返经过客车38余对，重载货车70余对，对线路破坏较大，加之淮南线建成已久，道床质量较差，翻浆冒泥严重，车间日常投入大量劳力进行养护。为切实提高淮南线设备质量，减少人工投入，2020年上半年集中修合肥工务段决定在全段普速线路范围内首次应用精测网数据进行大机线路捣固，以水家湖线路车间九龙岗维修工区管辖K6.80-K24区段线路为试点展开。

2.2大机捣固现场概况

2020年4月21日合肥工务段采用精测网数据对淮南线下行K6.800-K11.63线路进行自动化捣固，计划作业时间：07:00-09:40，大机配置：4Dw1P，由于部分线路区段起道量较高，最高起道量达到81mm，为保证作业质量，采用两台大机为一组的作业模式，第一遍采用精确法捣固，第二遍采用顺平法捣固，对该区段线路进行捣固作业。

3.捣固作业过程控制

3.1捣固作业位置现场标定

由于精测网自动化捣固作业相比普通大机捣固作业对数据准确性要求更高，为了防止因起始位置偏差导致曲线地段捣固偏差，保证作业质量，所以大机捣固作业起始点必须准确无误。现场以安装在接触网支柱上的CPⅢ桩点为参照，将其中心点投影至钢轨头部外侧，以此为基准用钢卷尺标定现场大机捣固作业起始点。

工区安排专人提前对捣固区段的曲线要素点依据CPⅢ桩点位置进行标定，便于大机作业过程中核对。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

3.2拨道量过程控制横距位置标定

CPⅢ精测网数据会依据既有线型精确计算出拨道量，面向大里程方向，左拨为正，右拨为负进行线型拨道，为复核现场大机拨道量，工区安排专人提前依据CPⅢ桩点对上下行相邻两股钢轨间距进行测量并标注在轨腰上，在第一遍大机精确法捣固后及时复核现场拨道量，便于指导大机第二遍作业补做，进一步提高作业质量。

3.3起道量大值地段过程控制

CPⅢ精测网数据起道量以实际理论起道量为准，不同于普通抄平拉坡拟合数据计算起道量经过人工优化最大起道量均在30mm以下，此次捣固地段淮南线下行K8.614-K8.794区段最大起道量为81mm，最小起道量为29mm，平均起道量高达55mm，一次起道难以起到位，为保证作业质量，在第一台大机精确法捣固过后，现场采用水准仪每隔5米对轨面标高进行测量，同步计算出起道量差值现场标定，利用第二台大机作业进一步起道。

4.作业后数据分析

4.1现场起道数据对比

针对淮南线下行K8.614-K8.794区段起道量较大地段，车间安排人员分别在第一台大机精测法捣固前和捣固后对轨面进行了测量，测量数据如下表所示：

表1 精测法捣固前后轨面高程数据对比󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

由上表可得下行K8.614-K8.794区段应用精测网自动化捣固第一遍起道量最大33mm，最小7mm，平均起道21mm，起道量欠值最大51mm，最小12mm，平均欠值35mm。以起道量欠值为第二台大机起道量依据，进行第二遍捣固，捣固完毕后进行复测，所得数据如下：

表2 第二台大机捣固前后轨面高程数据对比󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

由上表可知两台大机实际起道量之和即为此次淮南线下行K8.614-K8.794区段捣固最终起道量，理论起道量与最终起道量实际对比图如下所示：

图1 理论起道量与实际起道量对比󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

由图1可以看出经过两台大机起捣后现场实际起道量仍未达到理论值，K8+674起道量最大81mm，两次作业捣固起捣58mm，差值23mm，K8+754-K8+794区段因水准仪受大机捣固震动影响测量数据偏大，导致该40m区段第二台大机捣固起道量不够精确，起道量欠值与前140m相比整体偏高。

4.2动静态TQI对比

为检验大机捣固作业质量，对比作业前后TQI变化趋势，找出捣固后线路设备薄弱项，第二台大机捣固后利用轨检小车测量计算设备静态TQI，利用集团公司每月轨检车检测数据获取改区段动态TQI进行对比，相关数据如下表所示：

表3 轨检小车测量TQI数据对比󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

表4 WX999307轨检车检测TQI数据对比

由上表可以看出经过精测网自动化大机捣固后，线路静态TQI降幅10.2，其中水平降幅2.64，三角坑降幅2.18，轨向降幅1.48，高低降幅3.78，轨向、高低、水平、三角坑降幅明显，线路设备质量显著提升。

动态TQI降幅7.61，其中轨向降幅1.69，高低降幅2.75，水平降幅1.64，三角坑降幅1.52，轨向、高低、水平、三角坑降幅明显，与静态检测数据变化趋势类似。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

5.结论与建议

通过对淮南线下行K6.800-K11.63线路进行精测网数据自动化捣固，得出以下结论：

精测网大机捣固起道量一次大约在23mm左右，针对起道量较大的地段一次捣固无法确保起道到位，在大机资源充足的情况下可以安排人员利用水准测量进行补测，现场测量仪器应加设在稳固的场地上，防止因大机捣固震动影响测量，因天窗时间限制，加之大机捣固过程中机体散热会造成周边气流不稳定影响测量读数，所以现场测量读数与计算速度要快，条件允许的情况下可采用电子水准仪配合铟瓦尺进行测量，消除人为读数及扶尺误差，以获得更精确的数据作为第二台大机起道数据，可有效提高大机捣固作业质量。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

精测网大机捣固作业质量与现场道床道砟饱满程度密不可分，缺少道砟影响起道作业，拨道后也无法保持线路稳定性，故在捣固前需安排劳力对捣固区段线路进行补砟，确保道床饱满，轨距单项大机捣固无法处理，大机捣固前提前进行改道作业可以进一步降低TQI。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

经过现场实际测量，精测网自动化捣固现场拨道一次基本可以拨到位，与普通抄平大机捣固后线路TQI比值更低，主要是其对轨向偏差进行了处理，进一步提高了线路品质，且精测网自动化捣固无需现场标注起拨道量，节省了大量劳力，可在全路普速线路范围内广泛应用。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄣󠄞󠄡󠄢󠄩󠄞󠄢󠄡󠄡󠄞󠄡󠄢󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮