第7届世界高铁大会
2010年12月7日-9日
中国·北京
基于三维精测网的高速铁路轨道几何状态检测
方法与管理标准研究
2010年11月15日
基于三维精测网的高速铁路轨道几何状态检测方法与管理标准研究
肖书安 张发成
（安伯格技术公司, 瑞士 力铁轨道技术股份有限公司，北京）
摘要：高速铁路轨道几何状态对行车安全和舒适性有着极大影响，传统的检测方法，如绳正法，因无法检测轨道长波不平顺，已不能满足高速铁路运营维护的要求。既有的轨道几何状态管理标准也亟需改进，铁路管理部门同时提出了“检重于修、严检慎修”的高速铁路维护理念。本文结合实际案例，阐述了基于三维精测网的轨道几何状态绝对测量方法，强调通过绝对控制的手段，实现轨道相对平顺，总结轨道检测和调整的工作流程与质量控制措施；并就轨道几何参数管理标准进行分析，在既有几何参数的基础上，提出了关键参数的临枕变化、区间极差等附加参数，并给出了限差建议值，供施工和运营维护部门参考。
关键词：轨道检测，三维精测网，高速铁路 下文将着重介绍基于三维精测网的轨道平顺1. 介绍
性检测技术，以及在中国高速铁路项目的施
随着总长120km的京津城际铁路于2008年8
工、验收和运营阶段使用的轨道检测技术。
月开通运营，总长1069km的武汉至广州客运专 线于2009年12月开通运营，中国的高速铁路2. 轨道几何状态检测方法和标准
无砟轨道的施工测量与轨道几何状态验收方在运营里程和运营速度上都居于世界首位。
法与有砟轨道有很大不同。对于有砟轨道，可从2003年开始，中国开始加强对设计时速
以通过对轨道进行捣固，使轨道的几何形位满250-350km/h的客运专线的技术研究工作[2]。
足要求。而对于无砟轨道，轨道修建完成后，作为中国铁路路网规划组成部分的客运专线的
线路维护预留的调整量非常小。因此，无砟轨目标是要改善和提高长距离旅客运输服务能力
道对轨道几何形位的要求比传统轨道高很多，和服务质量，同时释放既有线能力以满足货物
这体现在轨道几何状态管理标准与轨道测量理运输的需要。
论方法两个方面。 对于设计时速250–350 km/h的高速铁路，
2004年，中国铁路管理部门发布了设计时速中国铁路管理部门选择了无砟轨道的形式，因
小于或等于160km/h客货共线运行有砟轨道和其具有高可靠性、高稳定性、低维护的特点。
无砟轨道几何状态验收标准。对于设计时速鉴于中国铁路运输密度大、轨道维护时间短的
160km/h的无砟轨道，其几何状态管理标准参照特点，这种轨道型式非常适合中国的需要。
不管是CRTS I型双块式，CRTS I型板式或有砟轨道的相对测量理念而制定[3]。 CRTS II型板式无砟轨道，轨道几何形位对列车2005年，中国开始修建设计速度350 km/h运营的安全性和舒适性都有极大影响。传统的的客运专线，在项目修建的过程中，中国铁路轨道检测方法，比如绳正法，无法满足高速线与管理部门加强了对高速铁路无砟轨道技术的路的检测要求，既有的轨道几何状态管理标准研究，并形成了自己的高速铁路无砟轨道几何也亟需改进。 形位验收标准，并与2007年发布了《客运专线
无砟轨道验收暂行规定》[4]，表1中列出了上述暂行规定中提出的轨道几何形位验收项目： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
表1:客运专线无砟轨道几何状态验收暂行规定，2007
项目
轨距 高低 轨向 水平 扭曲(基长 6.25m) 线间距 中线偏差 高程偏差
无砟轨道
(设计速度 = 200 km/h)
限差 (mm) +1/-2 2 (弦长 10 m) 2 (弦长10 m) 2 3 无砟轨道
(200< 设计速度≤ 350 km/h)
限差 (mm)
±1 2 (弦长10 m) 2 (弦长10 m) 1 2 +10/0
+10 +4/-6 (路基) +4/-6 (建筑物) +4/0 (站台)
维绝对测量的示意图，绝对测量方法所使用的设备包括精密绝对测量轨检小车和全站仪。
在高速铁路无砟轨道项目的开始阶段，中国的轨道几何形位检测标准完全参考德国无砟轨道的检测标准，如表2
表2 :德国无砟轨道几何状态管理标准(Ril 883.0031)
为了确保无砟轨道施工与验收的质量，中国高速铁路无砟轨道项目中吸收了很多新技术和管理标准并对这些技术和标准进行了创新： ¾ 在国家控制网的基础上建立了为轨道施工所
用的高精度的三级控制网[5]。
¾ 在轨道施工、验收和运营阶段引入绝对轨检
小车对轨道几何形位进行测量[7]。
¾ 中国铁路管理部门在轨道测量技术和精度管
理方面对无砟轨道技术和质量控制进行了发展和创新[1, 8]。
图1阐述的是在无砟轨道施工和验收测量中，使用轨道测量设备对轨道几何形位进行三
序项目 限差 号.
内部几何参数 1 轨距 ±2 mm 2 水平/超高 2 mm 3 轨向 2mm（30米弦，相隔5m的点比较）
10mm（300米弦，相隔150m的点比较）
4 高低 2mm（30米弦，相隔5m的点比较）
10mm（300米弦，相隔150m的点比较）
外部几何参数 1 中线 10mm 2 高程 10mm 根据德国的管理标准，轨道几何参数分为内部几何参数和外部几何参数。内部几何参数主要反映轨道的平顺性，直接影响列车动态行驶的舒适性。外部几何参数用于确定轨道的绝对位置，使轨道的位置满足设计要求。
随着武广客运专线施工的进行，中国铁路管理部门对无砟轨道技术有了更加深刻的认识，并开始研究制定自己的无碴轨道施工轨道
图1: 轨道几何形位绝对测量方法示意图
几何状态检测标准。2009年，铁道部副总工程师安国栋[1]发表了最新的无砟轨道几何形位检序号 1 项目 轨距 轨距变化率 轨向 测标准，内容如下：
表 3: 铁道部无砟轨道几何形位检测标准 (314页) [1]
限差 ±1 mm 1/1500 2 2mm/10米弦 2mm /（相隔8a (m)的点进行比较， 弦长48a (m)） 10mm/（相隔240a (m)的点进行比较， 弦长480a (m)） 3 高低 2mm /10米弦 2mm/（相隔8a (m)的点进行比较， 弦长48a (m)） 10mm/（相隔240a (m)的点进行比较， 弦长480a (m)） 4 水平/超高 2mm 5 扭曲 2mm (3m基长) 6 高程偏差 10mm 7 中线偏差 10mm 注释: a= 相邻两个轨枕的间距（m）
对比中国与德国的标准，可以看出，中国根据自己高铁运营的经验对无砟轨道的几何形位管理标准进行了改进和提高，某些技术参数比德国标准更为严格，比如轨距。
轨道几何状态检测在施工的各个阶段主要包含以下工作：
¾ CRTS I型双块式无砟轨道混凝土浇筑
前的轨道精调
¾ 无砟轨道长轨铺设后的轨道精调 ¾ 竣工验收测量
¾ 运营过程中，轨道维护测量
对于CRTS I型双块式无砟轨道施工，轨道几何状态检测是整个施工过程中的关键环节，对轨道的施工质量有直接影响。
基于以上原因，必须采取高精度的轨道几何状态检测手段以满足精度和效率的要求。
图2为武广客运专线项目中使用GRP1000轨道绝对测量系统对轨排进行绝对定位。
GRP1000轨道绝对测量系统由轨检小车、反射棱镜、无砟轨道测量软件和通过无线电台控制的高精度全站仪组成。测量的过程中，轨道检测小车可以进行高精度的轨道测量，实时采集轨道三维坐标，并结合采集的轨距和超高值，自动计算轨道当前位置与设计位置的偏差。
在无砟轨道施工的过程中，通过轨检小车对轨道进行测量，实时显示轨道当前位置与设计位置的偏差，以指导轨道的精确调整。轨道几何状态检测的结果以表格和图形的方式输出，如图3所示。
图3：轨道几何状态检测成果示例
图2:武广客运专线项目中使用的GRP1000绝对测量
系统
3.
轨道检测和管理
轨道几何状态检测是无砟轨道施工与养护过程中最重要的环节之一。
图4为长轨铺设后无砟轨道施工的工作流程。
铺设长轨 轨道施工单位与专业承包商之间可能存在界面和专业衔接 CP III 网复测 扣件安装检查 适算轨道扣件调整量 现场标示 现场扣件更换 扣件更换后轨道几何状态重新检测 长轨焊接接头检查 轨道几何状态检测 联调联试期间，轨道检测和调整 图4:长轨铺设后无砟轨道施工工作流程
长轨精调是无砟轨道施工的最后一个环节，可分为两个阶段：1）轨道静态调整2）联调联试期间的动态调整
长轨调整的目的是采用最经济、科学的方式优化轨道线形，以确保轨道的高平顺性。长轨精调的基础是根据轨道静态检测的结果计算扣件的调整量，通过采用正确的轨道调整策略以保证将调整量降低到最小、节省成本。
中国铁路运营管理部门提出“严检慎修”的高速铁路养护理念。该理念主要包含以下方面的内容：
¾ 长轨铺设后的轨道调整分为轨道静态调整和
动态调整
¾ 轨道静态调整应以三维绝对轨检小车为主，
对线路进行完整的、高精度的测量。传统的道尺和绳正法为辅，主要用于扣件更换后的快速检查和核实。
¾ 对于波长在30米以内的多波轨道不平顺及
波长大于30米的轨道不平顺，必须采用绝对轨检小车来检测，并采用正确的轨道调整方案。
4.
结论
由于无砟轨道具有高平顺性、高可靠性及低维护的特点，所以被认为非常适合中国铁路建设的实际情况。
对于行车速度高达350 km/h的线路，确保高平顺性的轨道几何形位极为重要。所以，轨道几何状态检测成为无砟轨道施工和运营过程中最重要的工作之一。为了保证轨道的高平顺性，尤其是轨道的长波不平顺要求，必须采用高精度的轨道检测系统，依据三维绝对测量方法对轨道进行检测。
在无砟轨道项目施工的过程中，中国铁路管理部门根据自身需要对无砟轨道的检测技术进行了发展。
中国铁路管理部门最近还提出了“严检慎修”的高铁养护理念。
5.
参考文献
1．安国栋， 高速铁路无砟轨道技术标准和质量控制，中国铁道出版社，2009
2．卢祖文，《客运专线铁路轨道》，中国铁道出版社，2005
3．铁路轨道工程施工质量验收标准TB10413-2003，中国铁道出版社, 2004
4．《客运专线无砟轨道施工质量验收暂行规定》（铁建设【2007】85号），中国铁道出版社
5．《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】1号）
6．Moehlenbrink, W. High-speed-track Cologne-Rhein-Main Robot Tacheometers for semi-automatic construction processes. INGEO 2004 and FIG Regional Central and Eastern European Conference on
Engineering Surveying, Bratislava, 2004.
7．肖书安《 LEICA GRP1000 用于无砟轨道施工测量》客运专线施工技术研讨会 武汉 2005年11月
8．朱颖 ，《客运专线无砟轨道铁路工程测量技术》，中国铁道出版社, 2009
