观测棱镜变形监测技术在铁路轨道工程中的应用

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翻新时间：2015-07-31

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观测棱镜变形监测技术在铁路轨道工程中的应用

【摘要】由于有关铁路客运专线行车设备稳定、设备使用和行车安全的施工、维修、检查、检测等作业，必须在天窗时间内进行，严禁利用列车间隔进行作业，设计了轨道变形观测棱镜，在高铁线路外对轨道几何尺寸进行监测，确保铁路的运行安全。形观测棱镜监测技术在工程实践中取得了良好的经济技术效益。

【关键词】轨道变形；观测棱镜；变形监控现阶段行业内暂无轨道几何尺寸自动监测系统；项目部

1、工程背景

2、轨道变形观测棱镜法

2.1轨道变形观测棱镜组成

轨道变形观测棱镜，主要由L型全站仪小棱镜、锁轨钩、定位板、固定螺栓组成，如下图1所示。

施工时，先在线路内地表放样单根管棚轴线，沿着管棚轴线在每股道钢轨底部安装棱镜，如图2、图3所示。

2.2轨道变形观测棱镜基本原理

监测前预先在线路外侧设置永久固定全站仪观测点，施工前通过全站仪取得各棱镜位置原始三维坐标值，采集每趟列车通过前、后测量数据，与原始三维坐标数据对比反映轨道几何尺寸变化。

3、轨道变形观测棱镜应用

轨道变形观测棱镜结构简单、安装拆卸方便、制作成本低廉，可通过棱镜的多点布置，由点成线、由线成面，达到对线路轨距、水平、高低、三角坑、支距各参数进行监测。

3.1单线轨道轨距、水平、高低检查

在单线左、右股钢轨上等距、对称安装变形观测棱镜，可通过对称棱镜监测比较左右股轨距及高低。通过单股钢轨多棱镜监测反映单股轨道直线方向水平及方向。

3.2曲线轨道支距检查

在曲线各支距检查点布设变形观测棱镜，通过平面坐标可计算出曲线各点支距。

3.3区域内大面积沉降检查

在框架顶进过程中，多点成面的布置变形观测棱镜，可反映顶进上方线路几何尺寸变化，相邻股道几何尺寸变化规律，进一步指导下步框架

4、应用效果

管棚施工期间由于安装了轨道变形观测棱镜，大大提高了监测力度，保证了线路运行安全，提高了工作效率。由于全站仪精度问题，实际监测过程中总结三维坐标误差+3mm为正常偏差范围，现场监测数据变化超过3mm后，应及时停止施工，并与车站及设备管理单位联系，启动应急预案，组织人员上道检查、检修。

5、结语

变形观测棱镜是一种既有线轨道变形观测装置，用于连接轨道的锁轨装置、定位板和全站仪小棱镜，定位板与锁轨装置固定连接，全站仪小棱镜安装于所述定位板上且可沿竖向、水平两个方向上的转轴转动。该装置不仅可对轨道变形进行观测，而且结构简单，便于装拆，制造成本低。在工程中应用前景好，取得了良好的经济技术指标。

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