限界檢測(cè)車(chē)在城市軌道工程中的應(yīng)用

謝文軍

(深圳市勘察測(cè)繪院有限公司，廣東深圳 518028)

1 引言

軌道交通限界是指列車(chē)沿固定的軌道安全運(yùn)行時(shí)，所需要的空間尺寸，分為建筑限界、設(shè)備限界、車(chē)輛限界。車(chē)輛限界是根據(jù)車(chē)輛輪廓尺寸，考慮其各項(xiàng)間隙、磨耗、誤差等技術(shù)參數(shù)的影響，對(duì)車(chē)輛在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最大橫向和豎向的偏移進(jìn)行分析計(jì)算確定的;設(shè)備限界是用以限制設(shè)備安裝的控制線;建筑限界是在設(shè)備限界基礎(chǔ)上，考慮了設(shè)備和管線安裝尺寸后的最小有效斷面。為了確保列車(chē)在行駛時(shí)有足夠的空間和行駛安全，在限界內(nèi)，除了機(jī)車(chē)車(chē)輛和與機(jī)車(chē)車(chē)輛相互作用的建筑物和設(shè)備外，其他建筑物和設(shè)備不得侵入［1］［2］。全線土建主體和鋪軌工作完成后，即進(jìn)行疏散平臺(tái)、風(fēng)、水、電等設(shè)備安裝，機(jī)車(chē)?yán)浠?、熱滑上線調(diào)試前，需在軌道交通全線進(jìn)行限界檢測(cè)，以保證建筑限界和設(shè)備限界未侵入車(chē)輛限界內(nèi)，保障機(jī)車(chē)?yán)浠峄{(diào)試和后期運(yùn)營(yíng)安全。

2 常用的限界檢測(cè)方法

目前，國(guó)內(nèi)外限界檢測(cè)的方法較多，檢測(cè)技術(shù)和手段也越來(lái)越先進(jìn)(比如采用紅外線、超聲波、雷達(dá)等)，歸納起來(lái)可分為接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量、便攜式測(cè)量和限界檢測(cè)車(chē)法測(cè)量等［3］，但是往往是所需花費(fèi)的代價(jià)比較高，目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通建設(shè)期間常用的限界檢測(cè)方法是制作限界檢測(cè)車(chē)(牽引機(jī)車(chē)+限界檢測(cè)模板法)來(lái)進(jìn)行限界檢測(cè)，該方法費(fèi)用相對(duì)較低，原理簡(jiǎn)單，易于操作，能達(dá)到限界檢測(cè)的目的。

3 限界檢測(cè)車(chē)的制造與驗(yàn)收

由限界檢測(cè)單位根據(jù)各自線路的具體情況及線路參數(shù)加工檢測(cè)模板，而模板加工尺寸及檢測(cè)可靠性往往不能一次就能完全達(dá)到要求，若檢測(cè)車(chē)模板尺寸過(guò)小可能造成已侵限未能檢測(cè)、過(guò)大造成未侵限而誤判的情況。施工單位加工限界檢測(cè)模板前，應(yīng)征詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)單位限界專(zhuān)業(yè)的意見(jiàn)，加工完成后必須由業(yè)主、監(jiān)理、第三方單位進(jìn)行復(fù)核，如不滿(mǎn)足要求，應(yīng)進(jìn)行整改，直至滿(mǎn)足要求后方可上線進(jìn)行全線限界檢測(cè)。

3.1 限界檢測(cè)車(chē)的制造

根據(jù)設(shè)備限界尺寸和不同的斷面半徑，制作一個(gè)可以伸縮的框架，固定在平板車(chē)上，用電屏車(chē)或內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引，即構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的限界檢測(cè)車(chē)［4，5］，如圖1所示，該檢測(cè)車(chē)的主要部件包括:

在平板車(chē)上安裝限界檢測(cè)模板。模板由固定支架、可變支架、觸板、報(bào)警裝置三部分構(gòu)成。固定支架和可變支架常采用鋁合金或鋼結(jié)構(gòu)型材。

圖1 限界檢測(cè)車(chē)實(shí)拍圖

固定支架:對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)支架分別獨(dú)立安裝，包括可調(diào)節(jié)高度的基座。

可變支架:可抽屜式滑動(dòng)，主要用于不同轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)限界車(chē)尺寸的調(diào)節(jié)。

觸板:安裝在滑動(dòng)架上，當(dāng)觸板碰撞任何侵限物體都可轉(zhuǎn)向，離開(kāi)障礙物后，即可恢復(fù)原位。

滑動(dòng)架通過(guò)手輪、絲杠可作橫向調(diào)節(jié)。橫向位移量為零與曲線地段限界加寬量(不包括超高加寬量)等量。直線地段限界的橫向位移為零。

報(bào)警裝置:當(dāng)任何一塊觸板碰觸到障礙物時(shí)，報(bào)警器鳴笛，信號(hào)燈閃亮。

3.2 限界檢測(cè)車(chē)的驗(yàn)收

限界檢測(cè)車(chē)加工完畢，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可上線使用，驗(yàn)收項(xiàng)目如表1所示。

限界檢測(cè)車(chē)驗(yàn)收項(xiàng)目與方法 表1

下以昆明軌道交通6號(hào)線工程中的檢測(cè)實(shí)例說(shuō)明對(duì)限界檢測(cè)車(chē)模板外輪廓尺寸合格性驗(yàn)收的實(shí)測(cè)實(shí)量方法:

選擇高架橋線路平直段進(jìn)行限界平板車(chē)中心及相對(duì)高程的測(cè)量。測(cè)量完成后，將軌道中心線刻畫(huà)在軌道平板車(chē)上，并測(cè)量出該中心相對(duì)于軌頂面的相對(duì)高程。

(1)將限界檢測(cè)車(chē)停在大板橋車(chē)站往大里程方向直線段處，用Leica1201+R1000型全站儀自由設(shè)站，測(cè)定檢測(cè)車(chē)停放處的軌面高、軌面坐標(biāo)、檢測(cè)車(chē)各特征點(diǎn)相對(duì)軌面的相對(duì)標(biāo)高和相對(duì)坐標(biāo)，內(nèi)業(yè)反算出各限界特征點(diǎn)相對(duì)軌面的相對(duì)凈高及相對(duì)軌道中心的相對(duì)凈寬，表2僅列舉出對(duì)限界檢測(cè)車(chē)的部分限界特征點(diǎn)的初檢數(shù)據(jù)。

限界檢測(cè)車(chē)特征點(diǎn)的初檢數(shù)據(jù) 表2

由初次檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知，該模板不合格，整改后進(jìn)行復(fù)檢，合格，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 整改后限界檢測(cè)車(chē)特征點(diǎn)數(shù)據(jù)

(2)再利用手輪將可變支架向外(或向內(nèi))縮放至一定寬度，再次采用上述相同的方法測(cè)定各特征點(diǎn)相對(duì)軌面的相對(duì)標(biāo)高和相對(duì)坐標(biāo)并反算，本次反算距離和支架縮放前反算的距離差可直觀反映安置在檢測(cè)車(chē)支架中心的鋼尺顯示的移動(dòng)刻度和支架伸縮量是否吻合。

(3)將實(shí)際檢測(cè)尺寸外和設(shè)計(jì)尺寸外范圍線CAD成圖，可直觀看出實(shí)際數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)范圍線的對(duì)比情況。圖2為對(duì)限界檢測(cè)模板外輪廓尺寸的初檢圖和加工單位整改后的復(fù)檢圖。

4 全線限界檢測(cè)

限界檢測(cè)車(chē)經(jīng)檢測(cè)合格后，即可利用限界檢測(cè)車(chē)對(duì)全線進(jìn)行限界檢測(cè)，限界檢測(cè)的項(xiàng)目包括電纜支架、消防設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、接觸網(wǎng)支架、廣告箱、站臺(tái)板、疏散平臺(tái)等。

由于在限界檢測(cè)車(chē)上安裝的檢測(cè)模板具有可調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)檢測(cè)需求來(lái)調(diào)整不同的限界尺寸輪廓線，從而可以反映出車(chē)輛限界、建筑限界、設(shè)備限界三者之間的關(guān)系。

圖2 限界檢測(cè)模板外輪廓尺寸對(duì)比圖

4.1 限界檢測(cè)的必備條件

限界檢測(cè)車(chē)是通過(guò)機(jī)車(chē)牽引在軌道上行車(chē)來(lái)實(shí)施限界檢測(cè)的，限界檢測(cè)前以滿(mǎn)足行車(chē)條件及行車(chē)安全為前提，下為限界檢測(cè)必須具備的條件:

(1)限界檢測(cè)前，有關(guān)單位必須暫停施工，所有軌行區(qū)內(nèi)垃圾及行車(chē)障礙必須完全清理完畢、排水系統(tǒng)必須健全，保證行車(chē)通暢;

(2)限界檢測(cè)前，各標(biāo)段應(yīng)排查各自標(biāo)段的洞內(nèi)照明設(shè)備，確保洞內(nèi)車(chē)站、區(qū)間有足夠的照明，以保證限界檢測(cè)的準(zhǔn)確性;

(3)限界檢測(cè)期間，無(wú)關(guān)人員禁止進(jìn)入軌行區(qū)，防止被限界支架刮傷、碰傷等安全事故發(fā)生。

4.2 制定詳細(xì)的限界檢測(cè)方案

限界檢測(cè)前，應(yīng)制定限界檢測(cè)方案，方案應(yīng)明確限界檢測(cè)范圍、檢測(cè)內(nèi)容、車(chē)輛出發(fā)地點(diǎn)、各單位參加的具體人員、檢測(cè)時(shí)間安排等，并在限界檢測(cè)前，由業(yè)主牽頭組織專(zhuān)題會(huì)議，宣貫檢測(cè)安全保證措施，并強(qiáng)調(diào)相關(guān)注意事項(xiàng)。

4.3 全線限界檢測(cè)的實(shí)施

準(zhǔn)備工作完成后，即進(jìn)行全線限界檢測(cè)，初次檢測(cè)時(shí)，行車(chē)速度不宜過(guò)快，一般限速在 5 km/h～25 km/h［6］。同一線路在不同區(qū)間段，例如進(jìn)出緩和曲線和圓曲線地段或者車(chē)站全高、半高安全門(mén)段等，其設(shè)備限界值并不相等，現(xiàn)場(chǎng)限界檢測(cè)時(shí)應(yīng)人工根據(jù)各段的設(shè)備限界值對(duì)模板進(jìn)行橫向加寬或收縮。限界檢測(cè)期間安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)測(cè)量和記錄工作，若遇到限界存在問(wèn)題地段要做好標(biāo)記，限界檢測(cè)完畢后形成限界檢測(cè)報(bào)告。

4.4 限界檢測(cè)中遇到侵限的處理方法

(1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量并記錄拍照:實(shí)際檢測(cè)時(shí)，觸板遇侵限處或障礙物時(shí)發(fā)生碰撞會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警裝置和閃光燈，此時(shí)，應(yīng)立即停車(chē)，并倒車(chē)使觸板與侵物再次接觸，觀察侵限量大小，用鋼尺丈量得出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，在侵限設(shè)備上作出整改標(biāo)記，記錄侵限的里程及侵限值，必要時(shí)拍攝照片。全線整改后再次進(jìn)行限界檢查，直到全線通過(guò)限界檢查為止。如圖3所示遇到侵限物時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量工作照片。

圖3 限界檢測(cè)時(shí)遇到觸碰情況－疏散平臺(tái)

(2)通報(bào)限界檢測(cè)成果，并進(jìn)行整改和復(fù)檢:每次限界檢查完成后，應(yīng)及時(shí)編寫(xiě)限界檢測(cè)報(bào)告，限界檢測(cè)報(bào)告內(nèi)須詳細(xì)注明每個(gè)侵限處的里程、侵限設(shè)備的名稱(chēng)、侵限的幾何尺寸、所涉及的標(biāo)段名稱(chēng)，檢測(cè)時(shí)間等。及時(shí)將檢測(cè)情況匯報(bào)至業(yè)主和監(jiān)理單位，由業(yè)主和監(jiān)理單位對(duì)相關(guān)施工單位通報(bào)限界檢測(cè)情況并督促其進(jìn)行整改，整改完成后需由檢測(cè)單位再次復(fù)檢，直至全線限界滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求為止。

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)例探討了限界檢測(cè)車(chē)法在地鐵限界檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用并說(shuō)明進(jìn)行限界檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)。事實(shí)證明，該檢測(cè)方法原理簡(jiǎn)單，宜于操作，相對(duì)其他限界檢測(cè)方法而言，投入成本較低，宜為廣大地鐵限界檢測(cè)單位所采用。

［1］李儒英.地鐵限界檢測(cè)系統(tǒng)研究［D］.成都:西南交通大學(xué)，2008.

［2］李儒英，吳積欽，曾明.基于激光測(cè)量的地鐵限界檢測(cè)系統(tǒng)［J］.都市快軌交通，2007.

［3］王暖堂.隧道斷面自動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)的研制［J］.鐵道建筑，1999(3).

［4］劉永忠.地鐵設(shè)備限界的檢測(cè)方法［L］.隧道建設(shè)，2006(4):70～71.

［5］鐵道部第二勘察設(shè)計(jì)院，廣州市地下鐵道總公司.回顧與思考－廣州市地下鐵道一號(hào)線工程設(shè)計(jì)總結(jié)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2002.

［6］GB50157－2003.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.