大型鐵路維修中的整車廠的研制

1點(diǎn)式檢測(cè)系統(tǒng)在固塊操作中，第一步和原稿系統(tǒng)應(yīng)完成兩個(gè)方向上的路床幾何尺寸的檢測(cè)和糾正操作，即縱向水平（稱為縱平或水平）和橫向水平（稱為橫平或水平），并完成公共和縣的實(shí)施過(guò)程。作業(yè)中線路縱向水平的控制是通過(guò)搗固車上的三點(diǎn)式檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)在線路左、右兩軌上各設(shè)有一套相同的縱向水平檢測(cè)裝置,分別對(duì)兩股鋼軌進(jìn)行縱向水平檢測(cè)。由于線路的左、右兩軌間具有對(duì)稱性,因此,實(shí)際作業(yè)中是在兩根鋼軌中間選擇其中的一根鋼軌作為基準(zhǔn)軌,進(jìn)行作業(yè)檢測(cè)控制的。線路橫向水平檢測(cè)是通過(guò)橫平檢測(cè)裝置——電子擺來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般全車配有三個(gè)相同的電子擺,分別布置在縱平三點(diǎn)式檢測(cè)弦線系統(tǒng)的三個(gè)點(diǎn)處,檢測(cè)三個(gè)點(diǎn)處的橫向水平,或稱為兩軌間在豎直平面內(nèi)的超高。在起道、抄平系統(tǒng)內(nèi)部,橫平和縱平相互聯(lián)系、相互作用,共同完成起道、抄平作業(yè)。雖然在起道作業(yè)時(shí)兩者需要同時(shí)考慮,但為了簡(jiǎn)化理解和闡述,可分別對(duì)橫平和縱平進(jìn)行研究和討論,而將另一者的作用假設(shè)為零,并且,這種假設(shè)的情況在實(shí)際作業(yè)中是確實(shí)存在的。2點(diǎn)式縱平檢測(cè)法從線路縱平整正的角度來(lái)看,線路縱平檢測(cè)原理與線路方向偏差檢測(cè)的三點(diǎn)式檢測(cè)原理完全相同,只是各檢測(cè)點(diǎn)間距離、傳感器的結(jié)構(gòu)以及檢測(cè)平面不同。以豎曲線為研究對(duì)象,如圖1實(shí)線所示,R、M、F點(diǎn)都在豎曲線上。在R較大的情況下:Η≈RΜ?ΜF(xiàn)2R=l1?l22RH≈RM?MF2R=l1?l22R一旦弦線系統(tǒng)給定,H僅與R有關(guān),對(duì)一條給定的豎曲線H是個(gè)定值。搗固車對(duì)豎曲線作業(yè)時(shí),已經(jīng)作業(yè)過(guò)的R點(diǎn)在已整正的豎曲線上,假設(shè)未經(jīng)作業(yè)的F點(diǎn)也在豎曲線上(實(shí)際可能不在豎曲線上),則起道作業(yè)過(guò)程就是把M點(diǎn)起道至滿足上面的方程式,或者說(shuō)把M點(diǎn)起道至與給定的理論起道量相等,此時(shí)三點(diǎn)在同一條豎曲線上。當(dāng)半徑無(wú)窮大時(shí),圓曲線變成了直線,所以三點(diǎn)式縱平檢測(cè)原理對(duì)直線也適用,只是H恒等于0?？梢?jiàn),三點(diǎn)式縱平檢測(cè)起道系統(tǒng)不需要系統(tǒng)外任何輸入(或輸入為零)也可以做直線。與線路方向三點(diǎn)式檢測(cè)原理相同,線路縱平檢測(cè)原理在豎平面內(nèi)不同線型變更點(diǎn)或豎曲線上作業(yè)時(shí)也存在著修正值。其修正值的計(jì)算方法與線路方向檢測(cè)三點(diǎn)式無(wú)緩和曲線修正值的計(jì)算方法相同,可由手工或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)計(jì)算完成。另外,工程上當(dāng)R>50000m時(shí),不進(jìn)行修正,豎曲線當(dāng)直線來(lái)處理。同理,線路縱平檢測(cè)原理也存在殘留偏差(殘留系數(shù)為RF/RM),因此,也有近似法和精確法兩種檢測(cè)方式。雖然縱平三點(diǎn)式檢測(cè),從原理上可以整正線路的高低點(diǎn),但是搗固車只有提升軌道(起道)的能力而沒(méi)有下壓軌道的能力,因此起道作業(yè)時(shí)總希望在線路最高點(diǎn)處也有一定的起道量,這可以通過(guò)人為給定前端基本起道量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理如圖1中虛線所示,則當(dāng)F點(diǎn)處給定前端基本起道量Hf時(shí),M點(diǎn)處有起道量為Η=Ηf×RΜRF=Ηf×l1l1+l2H=Hf×RMRF=Hf×l1l1+l2綜合以上兩式,則有:Ηf×l1l1+l2=Η≈l1×l22R有∶Ηf=(l1+l2)×l22R即M點(diǎn)處起道量H與F點(diǎn)處起道量Hf成一定比例變化,兩者之間可以相互替換。如前所述,左右兩軌縱平檢測(cè)系統(tǒng)在不考慮超高的情況下相對(duì)獨(dú)立自成系統(tǒng),但是起道修正值和前端基本起道量總是同時(shí)加到左右兩軌系統(tǒng)中,因此作業(yè)完成后左右兩軌縱平變化趨勢(shì)相同。此外,超高使左右兩套系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái),并不真正完全獨(dú)立。3橫向水平檢測(cè)線路橫向水平檢測(cè)是通過(guò)電子擺來(lái)實(shí)現(xiàn)的,全車共設(shè)有三個(gè),分布在R、M、F點(diǎn)處。但僅僅依靠三個(gè)電子擺是不能完成橫向水平起道作業(yè)的,必須借助縱平檢測(cè)弦來(lái)把R、F點(diǎn)的檢測(cè)值傳遞到M點(diǎn)處。也就是說(shuō)橫平檢測(cè)系統(tǒng)必須依賴縱平檢測(cè)系統(tǒng)而存在。此外,不同系列的車型橫向水平檢測(cè)系統(tǒng)在方式和原理上有所不同。以D09系列搗固車為例,其前、后擺對(duì)起道系統(tǒng)有補(bǔ)償,而中擺不參加起道作業(yè),只供顯示和觀察。D09系列搗固車橫向水平檢測(cè)原理如圖2所示。從圖2可以看出,D09系列搗固車在線路上任一點(diǎn)處作業(yè)時(shí),總是把F點(diǎn)和R點(diǎn)處的理論超高設(shè)定為與M點(diǎn)的理論超高相等。起道抄平系統(tǒng)作業(yè)時(shí),在R、F點(diǎn)處設(shè)定的理論超高值與來(lái)自橫平檢測(cè)裝置(電子擺)的實(shí)際超高值相比較形成超高差;此超高差通過(guò)縱平檢測(cè)弦傳遞到M點(diǎn)處,使M點(diǎn)處高度傳感器產(chǎn)生檢測(cè)值;然后橫平超高差與縱平高度傳感器檢測(cè)值在起道、抄平系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)運(yùn)算相抵消,最終相當(dāng)于R和F點(diǎn)處同時(shí)有與M點(diǎn)理論超高數(shù)值相當(dāng)?shù)钠鸬懒?再次通過(guò)縱平弦的傳遞作用使M點(diǎn)處有與M點(diǎn)理論超高相當(dāng)?shù)膶?shí)際起道量,進(jìn)而使M點(diǎn)處的實(shí)際超高與理論超高相等,滿足作業(yè)要求。值得指出的是,以上有關(guān)的超高量是相對(duì)于基準(zhǔn)軌而言的。由以上討論可知,橫平檢測(cè)起道原理是基于縱平檢測(cè)起道原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō),縱平檢測(cè)起道原理可以獨(dú)立的來(lái)理解和運(yùn)用,但橫平檢測(cè)起道原理必須基于縱平檢測(cè)起道原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下分幾種情況來(lái)進(jìn)一步闡述橫向水平檢測(cè)及起道原理。3.1點(diǎn)處超高差與m點(diǎn)處起道量的疊加如圖3所示,整車在平直的線路上作業(yè),理論超高恒等于零,左軌為基準(zhǔn)軌,右軌為超高軌。假設(shè)由于某種原因使F點(diǎn)處升高,則F點(diǎn)處電子擺檢測(cè)到線路實(shí)際超高值(橫平值),由于此時(shí)線路的理論超高為零,F點(diǎn)處超高差(等于實(shí)際超高減去理論超高)在數(shù)值上等于實(shí)際超高值;同時(shí)由于測(cè)量桿的作用使F點(diǎn)處縱平測(cè)量弦升高了相當(dāng)于超高差的起道量,通過(guò)縱平弦又使M點(diǎn)處高度傳感器檢測(cè)出按縱平弦比例折算的檢測(cè)值;F點(diǎn)處超高差與M點(diǎn)處高度測(cè)量值同時(shí)進(jìn)入起道抄平系統(tǒng),在系統(tǒng)中按比例合成疊加后,其綜合效果為零,即在M點(diǎn)處不產(chǎn)生起道量。F點(diǎn)處出現(xiàn)低點(diǎn)的情況與出現(xiàn)高點(diǎn)情況相同,只是值的符號(hào)可能相反。R點(diǎn)處的情況與F點(diǎn)的情況類似,只是縱平弦折算系數(shù)不同。F點(diǎn)和R點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)以上情況時(shí),可理解成單點(diǎn)分別作用后的疊加。如圖4所示。圖4中,原理同前,F點(diǎn)超高差與M點(diǎn)處ab段抵消;R點(diǎn)超高差與M點(diǎn)處bc段抵消,M點(diǎn)處起道量為零。3.2r、f點(diǎn)段自適應(yīng)的理論超高形成機(jī)理如圖5所示,整車在圓曲線上作業(yè),理論超高為常數(shù),左軌為基準(zhǔn)軌,右軌為超高軌。原理同前,F點(diǎn)超高差與M點(diǎn)處bc段抵消;R點(diǎn)超高差與M點(diǎn)處ab段抵消。另一方面,由于R、F點(diǎn)處抵消后仍然存在著在數(shù)值上等于理論超高的起道量,同樣通過(guò)縱平檢測(cè)弦的作用使M點(diǎn)處產(chǎn)生與理論超高相當(dāng)?shù)钠鸬懒縞d段,從而在M點(diǎn)產(chǎn)生與理論超高相等的超高量。當(dāng)超高差為零時(shí)是一個(gè)特例,M點(diǎn)起道量相當(dāng)于在R、F點(diǎn)處給定與理論超高相等的起道量,如圖6所示。3.3在r、f點(diǎn)處的疊加此時(shí),R、F點(diǎn)處同時(shí)出現(xiàn)超高差與圓曲線上超高差為零的兩情況的疊加,M點(diǎn)起道量相當(dāng)于在R、F點(diǎn)處,給定與理論超高相等的起道量,如圖7所示。3.4這三點(diǎn)是在曲線上的此時(shí)就是在圓曲線上作業(yè)時(shí)的情況,見(jiàn)圖5所示。4橫平獨(dú)立作業(yè)的能力以上分別分析了縱平檢測(cè)和橫平檢測(cè)起道、抄平原理,也明確了兩者間的相對(duì)獨(dú)立性和必然聯(lián)系性。正如前所述,從原理上來(lái)說(shuō),縱平離開(kāi)橫平仍然能夠獨(dú)立成為系統(tǒng),但橫平離開(kāi)縱平則不能獨(dú)立完成工作;從搗固車作業(yè)實(shí)際來(lái)看,兩者關(guān)系是密不可分,必須協(xié)調(diào)一致,才能完成起道、抄平作業(yè)。橫、縱平綜合檢測(cè)及起道原理,在原理上可以理解為橫平和縱平檢測(cè)原理的疊加,但是這種疊加并不是簡(jiǎn)單的加法計(jì)算,而是在起道、抄平系統(tǒng)內(nèi)部有機(jī)綜合的結(jié)果,如圖8所示?？梢?jiàn),基準(zhǔn)軌最終起道量為基本起道量在M點(diǎn)的折算;超高軌最終起道量為基準(zhǔn)軌起道量再加上理論超高在M點(diǎn)的作用效果的總量。5本系統(tǒng)的特點(diǎn)搗固車起道、抄平控制系統(tǒng),特別是在D09系列搗固車的橫平起道控制原理,更符合線路在實(shí)際作業(yè)中對(duì)復(fù)雜幾何形狀控制的要求,具有國(guó)際先進(jìn)水平。本系統(tǒng),特別是其中的橫向水平檢測(cè)技術(shù)更加具有其獨(dú)到的設(shè)計(jì),它有以下特點(diǎn),是本系統(tǒng)值得總結(jié)的方面。1)所有的量都是相對(duì)于過(guò)基準(zhǔn)軌的(水)平面設(shè)定的;2)橫平檢測(cè)起道原理以縱平檢測(cè)起道原理為基礎(chǔ),兩套系統(tǒng)的相互作用,實(shí)現(xiàn)了起道、抄平