轨道车辆称重台水平轨道检测方法研究

轨道车辆称重台水平轨道检测方法研究

李立明高婧

中车唐山机车车辆有限公司

摘要：本文对轨道车辆称重平台水平轨道检测所用设备进行分析比较，分析论述了利用水准仪和激光扫平仪检测的优缺点，根据生产现状确定合理检测设备和检测方法，达到称重平台水平轨道检测的准确、高效，保证产品质量。

关键词：水平轨道水准仪激光扫平仪检测

1、前言

1.1轨道车辆称重台是各类轨道车辆生产制造企业必备的一种整车试验设备，可对各类轨道车辆进行轮重、轴重和整车称重

1.2为保证称重数据的准确性，需对称重平台水平轨道进行水平、及轨距指标检测。

2、称重平台水平轨道检测简介

2.1目前我公司在用称重平台检测技术标准中对水平轨道要求如下：

称重台每一单台秤承重轨面两端高低差≤0.5mm；

单轴两称重台承载面之间的高低差≤0.6mm;

各单台秤承重轨面之间的高低极差≤0.8mm；

称重台每秤组承重轨轨距最大允许误差为±1mm；

2.2对于以上指标中的第4项“可用专业铁路轨距尺检测即可。

2.3对于前三项指标检测需要用光学仪器测出各规定测点的相对高度值，进行差值计算以得出高度差值。使用何种光学仪器对测量的准确性和检测效率有很大影响，本文重点对使用传统光学仪器—水准仪检测和自动采集仪器—激光扫平仪检测进行比较分析。

3不同检测方法的对比分析

3.1传统光学仪器—水准仪检测

3.1.1所用检测设备准确度、适用性分析

在传统的水平检测方法上应用水准仪检测各类水平面高度是很常见的，根据选择测量设备原则“控制在工件制造公差的（1/3～1/10）范围内”，称重台水平轨道检测的最小控制公差为：“称重台每一单台秤承重轨面两端高低差≤0.5mm”

选用DS3型水准仪，其1km往返测量标准偏差最大为4mm，检测称重台最大距离为25米，换算成其水准仪最大测量偏差为0.05mm，选用300mm高度尺，其最大允许误差为0.02mm，10mm五等量块最大允许误差为0.0006mm。2级平尺的平行度为0.054mm。利用公式（1）计算得出此测量所用设备最大误差为0.076mm。

综上可得出以上所选用设备能达到秤重台水平轨水平高度测量准确度的要求。

3.1.2检测效率分析

整个操作过程最少需要四名检测人员完成。对于每个测量点的相对高度值的检测，需由1名熟练的水准仪操作人员调整焦距能够清晰对准高度尺零位并指挥另1名熟练操作人员调节高度尺零位并读取数据，此过程至少需要3min，而且测点距离水准仪越远难度越大，并存在较大的视觉误差。如果按检测60点计算，加上摆放平尺及量块时间，完成所有测量点相对高度值检测至少需要240min。

3.1.3此检测方法缺陷：

①水准仪测量距离短，一般不超过25m，距离太远的话目镜内基准线模糊，不能精确的对准高度尺零位，可能造成错误读数；

②必须要有良好的光线，否则影响读数、甚至不能读数，必要时需要人工手电照明；

③操作复杂，对水准仪及高度尺操作人员技术水平要求高，人工读数，存在人为读数误差，数据复现性差；

④每一测点都要人工对水准仪及高度尺进行操作，工作效率低，并容易使基准产生误差。

3.2激光扫平仪检测

3.2.1激光扫平仪及其辅助检测设备准确度适用分析

选择了德国公司制造的具有自安平功能的PL-90激光扫平仪和与其配套的LE-10激光接收器，根据设备校准证书PL-90激光扫平仪技术指标为：

旋转扫描平面水平误差：0.1mm/30m；激光束发射距离大于50米；

LE-10激光接收器技术指标为：示值重复性误差<0.1mm；探测距离大于50米；

由此可见此设备测量距离范围及数字显示分辨力能满足水平轨道的测量要求，接收器由于可自动存储数据能保证在线检测功能。

所用辅助设备和用水准仪检测相同，2个五等量块（最大允许误差为0.0006mm）和一个2级平尺（平行度为0.054mm）。

秤重台水平轨道检测最远距离按25米计算，激光扫平仪扫描平面水平误差最大为0.083mm。利用公式（1）计算得出此测量所用设备最大误差为：0.141mm

根据选择测量设备原则“控制在工件制造公差的（1/3～1/10）范围内”，可得出利用激光扫平仪及其辅助设备检测能达到秤重台水平轨道水平高度测量准确度的要求。

3.2.2检测效率分析

整个检测过程最少需要2名检测人员完成。当激光扫平仪安装完成后就不需要再对它进行人工操作，只需将量块、平尺、激光接收器按测点位置移动即可，如果按检测60点计算，加上摆放平尺及量块时间，完成所有测量点相对高度值检测至少需要60min。

3.2.3激光测平仪检测水平轨道中优势

①激光接收器自动显示数据，不需要人工操作，消除了人为误差，

②一次安装完成后不需要再操作，需要人员少，检测效率高。③对光线没有要求，可以在晚上或光线不好的室内进行检测，无需另加照明；

④测试距离长，如果检测时有特殊情况最远端测试距离可达到50米。

4、结论和建议

4.1通过以上分析和论述我们可以看出激光扫平仪和水准仪都能达到称重台水平轨道检测准确度的要求，但在操作方法上应用水准仪比较繁琐，对操作人员技术水平要求高，容易由于人为因素产生误差；而激光扫平仪是自动读数大大减小了人为误差。检测效率上用激光扫平仪检测是用水准仪检测的1/4，用工为一半。

4.2在设备费用方面虽二者差异很大，但一套激光扫平仪在正常使用情况下可以使用10年以上，与这期间由于它所提高的工作效率和数据准确度而产生的巨大经济利益相比，它的成本就微不足道了。所以本人认为公司在称重台水平轨道调修、检测上还是利用激光扫平仪经济利益更高一些。

4.3在水平测量技术方面，激光扫平仪是国际领先的，作为工艺技术人员，从引进先进技术、先进设备角度来来看它应当对我们有很大吸引力。为企业的现代化发展，像这种先进设备工艺人员应当及时发现、及时引进、及时将它开发利用到企业生产实践中。

参考文献：

1．JJF1097-2003平尺校准规范。

2．JJG425-2003水准仪检定规程

3.JJG（铁道）117-2015静态机车车辆称重台检定规程

4．《计量测试技术手册》中国计量出版社