CN101819035B - 一种用于crtsⅱ型轨道板制板的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CRTS II型轨道板制板领域，具体为一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法，解决现检测系统未能达到检测实时性、不能反映整体承轨台面的问题，(1)利用TK1、TK2、KUS1角度磁铁块进行张拉力横梁高度和平面调整测量以及油缸的调整测量；(2)利用托盘模具精调工装，结合精密角凹形球棱镜进行模具精调；(3)利用弓形模具检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行模具检测；(4)利用平台式轨道板检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行成品板和毛坯板检测。该检测方法从板场起始到尾施工、预制、打磨的过程中都能提供相应的测量保障，提高了板场的生产效率和节省了很大的打磨费用，该系统使用简单、可实时进行数据分析，能满足及时性和精度的要求。

Description

一种用于CRTSⅡ型轨道板制板的检测方法

技术领域

本发明涉及CRTS II型轨道板制板领域，具体为一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法。 

背景技术

我国自从修建京津城际无砟高速铁路以来，在全国大范围开始修建无砟高速铁路，我国“十一五”规划将修建成“三纵三横”的高速铁路网，“十一五”铁路拟建设新线17000公里，其中客运专线7000公里；既有线增建二线8000公里，既有线电气化改造15000公里。2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，复线和电气化比例分别达到45％以上。基建总投资12500亿元，是“十五”建设投资规模的近4倍。尤其是CRTS II型轨道板无砟轨道系统在京沪高速铁路中的采用，促进了我国高速铁路施工技术的大发展。 

大规模高速铁路建设成败关键在质量。其中对于板式无砟轨道，尤为重要的是CRTS II型轨道板的质量，制板过程中经常出现废板或毛坯板打磨量过大，缩短打磨机的寿命以致工期缩短等状况。公知，钢轨的姿态和平顺性以及钢轨通讯才能保证火车的高速运行，CRTS II型轨道板左、右承轨台面的姿态能充分保证放置钢轨的姿态；左、右承轨台面的平面度能完全体现钢轨的平顺性；钢轨通讯主要是板的绝缘来保证。由此可看出，CRTS II型轨道板质量的重要性，通常在造板过程中都需要通过检测系统对模具、毛坯板、成品板等进行检测，以符合要求，从而保证钢轨的姿态和平顺性。 

目前国外的检测系统主要采用电子全站仪和游标卡尺量具法及检测标架进行尺寸检测，全站仪测量的数据必须进行后处理计算出结果，而且更重要的是未能达到生产期间检测的实时性，不能充分反映承轨台的平顺性，不能计算整板左、右承轨台的整体姿态以及承轨台面的平顺性和整板承轨台面的翘曲度。目前国内已有完全仿照国外的测量方法进行检测，其检测方法和国外相同，得出的数据结果也相同，都不能反应每列承轨台的平顺性，只能反应每个承轨台纵横方向的偏差。很显然，现有的检测系统是无法对CRTS II型轨道板进行全方位精确测量的。 

发明内容

本发明为了解决现有用于CRTS II型轨道板在制板过程中的检测系统仅能检测单对承轨台的大钳口、小钳口、承轨台拱高及承轨台的坡度值，而且未能达到生产期间检测的实时性 和不能充分反映整体承轨台面的问题，提供一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法。 

本发明是采用如下技术方案实现的：一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法，包括以下步骤： 

(1)利用TK1、TK2、KUS1角度磁铁块工装进行张拉力横梁高度和平面调整测量以及油缸的调整测量 

检测方法为：采用KUS1配合TK1/TK2分别放置在距张拉力横梁中心3m处的两侧，采用全站仪进行对边测量，根据测量结果，调整两张拉力横梁构成的形状为矩形；采用KUS1配合TK2放置在油缸的中心线上，根据测量结果，调整油缸与张拉力横梁的垂直度； 

(2)利用托盘模具精调工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具精调 

所述的托盘模具精调工装结构为：包括定位平台以及垂直固定于定位平台中心下方的预埋套孔插入杆，定位平台上方中心开有花瓣形球棱镜放置槽，花瓣形球棱镜放置槽内圈形成三个支撑点位； 

检测方法为： 

A.将组装好的CRTS II型轨道板模具放入预制池中，使得每块模具与两端张拉横梁的中心线垂直； 

B.对CRTS II型轨道板模具进行高度精确调整，采用电子水准仪对CRTS II型轨道板模具两端边缘进行测量，使其在同一水平面上，限差要求在0.3mm以内； 

C.对CRTS II型轨道板模具进行平面精确调整，在CRTS II型轨道板模具两端的承轨台预埋套孔M1、M2、M3、M4上摆放托盘模具精调工装和精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测两端预埋套孔上的精密角凹形球棱镜进行三维坐标测量，根据得到的坐标值计算出CRTS II型轨道板模具左、右、前、后的调整量； 

(3)利用弓形模具检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具检测 

所述的弓形模具检测工装结构为：包括与承轨台台面接触的水平检测平台以及与承轨台挡肩面接触的倾斜检测平台，水平检测平台上方开有花瓣形球棱镜放置槽，花瓣形球棱镜放置槽内圈形成三个支撑点位，下方固定有第一定位块和第二定位块，倾斜检测平台内侧固定有第三定位块，第一定位块的最低点与花瓣形球棱镜放置槽内的球棱镜中心之间的高度a为114.3mm，花瓣形球棱镜放置槽内的球棱镜中心与第三定位块最低点之间的水平距离b为79.1mm，第二定位块最低点与第三定位块最低点之间的垂直距离c为28mm； 

检测方法为： 

A.坐标系统建立：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTS II型轨道板 模具左承轨台的第一个预埋件点1和右承轨台模具的第一个预埋件点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋件点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴； 

B.预埋件直线度检测：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个预埋件套筒上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2预埋件线上每个预埋件的点位坐标值，根据等数学空间解析几何中的点向式方程分别计算出左1、左2、右1、右2预埋件的直线度，点向式方程如下： 

$\frac{x-x_0}{m}=\frac{y-y_0}{n}=\frac{z-z_0}{p}$ 式中：m、n、p为直线方向向量； 

C.承轨台检测：将弓形模具检测工装放置在CRTS II型轨道板模具每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，然后 

a.根据等数学空间解析几何中的两点空间距离计算公式计算出内、外部尺寸，公式如下： 

$S=\sqrt{(x1-x2)^2+(y1-y2)^2+(z1-z2)^2}$

式中：S表示距离；X1，Y1，Z1表示第一点测量的坐标；X2，Y2，Z2表示第二点测量的坐标； 

b.根据以下公式计算轨底坡，1/(|Z2-Z1|/S)＝X(X取整)式中：Z1：第一点的Z坐标；Z2：第二点的Z坐标；S：两点之间的平距； 

c.根据高等数学空间解析几何中的平面方程计算模具承轨台面的平顺性及模具承轨台的翘曲度，A(x-x₀)+B(y-y₀)+C(z-z₀)＝0，式中：A、B、C代表i面法线向量n的坐标； 

d.根据高等数学空间解析几何中的两平面的夹角方程计算模具左、右承轨台面的夹角， 式中Ai、Bi、Ci代表i面法线向量n的坐标； 

e.根据高等数学空间解析几何中的点向式方程计算钳口直线度、钳口中线直线度， 

式中：m、n、p为直线方向向量； 

(4)利用平台式轨道板检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板检测，所述轨道板包括成品板和毛坯板 

所述的平台式轨道板检测工装结构为：包括检测定位平台以及安装在检测定位平台四周的三个定位螺栓，检测定位平台中心开有花瓣形球棱镜放置槽，花瓣形球棱镜放置槽内圈形成三个支撑点位，花瓣形球棱镜放置槽中心与检测定位平台最侧端点位的水平距离d为109.84mm，检测定位平台最侧端点位与定位螺栓最下端点位之间垂直高度e为28mm； 

检测方法为： 

A.坐标系统建立：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTS II型轨道板左承轨台的第一个预埋套管点1和右承轨台的第一个预埋套管点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋套管点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴； 

B.套管直线度检测：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个套管上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2套管线上每个套管的点位坐标值，根据步骤(3)中预埋件直线度计算公式分别计算出左1、左2、右1、右2套管的直线度； 

C.承轨台检测：将平台式轨道板检测工装放置在CRTS II型轨道板每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，根据步骤(3)中的相应公式分别计算出轨道板内、外部尺寸、轨底坡、毛坯板打磨量或成品板平顺性、钳口直线度、钳口中线直线度、轨道板承轨台的翘曲度。 

上述检测方法中，所述TK1、TK2、KUS1角度磁铁块工装以及精密角凹形球棱镜为现有公知产品，其结构和测量原理是本领域的普通技术人员所熟知的，至少可从索佳测绘仪器公司购得，所述全站仪至少可为索佳测绘仪器公司生产的NET05电子全站仪，工业级的手薄是和全站仪配套使用的产品，也可由该公司购买，本发明采用智能型电子全站仪和工业级的手薄，数据采集可以通过手薄蓝牙无线控制全站仪进行自动测量，数据和计算结果可以实时显示在手薄上，实现生产过程的实时检测；所述毛坯板：从模具中生产出来的轨道板叫毛坯板，成品板：毛坯板经过磨床打磨后的轨道板叫成品板，对于毛坯板，每列承轨台的平面度叫做打磨量，对于成品板，每列承轨台的平面度叫承轨台的平顺性；所述的花瓣形球棱镜放置槽 采用三点支撑，精密角凹形球棱镜不论在工装上左偏、右偏、上偏、下偏等任意旋转，球心位置不会变化，也就是仪器测量的位置不会发生变化，偏差可以放小至0.01mm，确保精度的可靠性，而传统采用圆支撑球棱镜，球任意旋转的时候有很大的偏差，偏差在0.7mm左右。本发明所述平面度的定义为参与计算的点至平面的最大值和最小值之间的差。 

本发明所述的检测方法按照精密安装张拉横梁和油缸、精密安装模具、模具检测、毛坯板检测、成品板检测等五个步骤，采用索佳高端NET05电子全站仪建立空间三维坐标系统，结合检测工装对各个目标点进行高精度三维坐标测量，采用本领域普通技术人员熟知的空间解析几何、最小二乘等数学计算方法，全站仪测量的坐标根据模具或板的特征，进行三维空间点、线、面之间的计算，对整板进行数据分析，达到CRTSII板制板过程中实时检测的目的，所测得的预埋件直线度、套管直线度和轨底坡可以确保钢轨轨距和姿态，左、右承轨台面的平面度和面夹角可以反应毛坯板的打磨量、成品板的平顺性并保证钢轨的放置姿态，内外部尺寸保证钢轨的轨距和扣件的放入，所有左、右承轨台面中心点的平面度充分显示模具或板的翘曲度。 

该检测方法从板场起始到尾施工、预制、打磨的过程中都能提供相应的测量保障，在检测期间能及时发现问题，提高了板场的生产效率和节省了很大的打磨费用，为我国建设CRTSII型板制板场提供了相应的测量技术保障，该系统使用简单、实时进行数据分析保证了制板场轨道板的生产质量，在保证生产质量的前提下直接降低了毛坯板的打磨量，间接的提高了打磨速度和延长了打磨机的寿命，为工期目标的实现提供有力保障。并且通过实践证明，该检测方法在CRTS II型板制造过程中采用工业测量的技术手段是可行的，能满足及时性和精度的要求。 

附图说明

图1为本发明所述TK1角度磁铁块工装的结构示意图； 

图2为本发明所述TK2角度磁铁块工装的结构示意图； 

图3为本发明所述KUS1角度磁铁块工装的结构示意图； 

图4为本发明所述托盘模具精调工装的结构示意图； 

图5为图4的俯视图 

图6为本发明所述弓形模具检测工装的结构示意图； 

图7为本发明所述平台式轨道板检测工装的结构示意图； 

图8为图7的侧视图 

图9为张拉力横梁和油缸的调整测量示意图； 

图10为CRTS II型轨道板模具精调时的测量示意图； 

图11为CRTS II型轨道板模具检测时的坐标系建立示意图； 

图12为CRTS II型轨道板模具预埋件检测时的测量示意图； 

图13为CRTS II型轨道板(成品板或毛坯板)检测时的坐标系建立示意图； 

图14为CRTS II型轨道板(成品板或毛坯板)预埋套管检测时的测量示意图； 

图15为本发明所述方法应用到某一具体测量时的轨底坡和预埋件直线度结果示意图； 

图16为本发明所述方法应用到某一具体测量时的内、外部尺寸和钳口直线度结果示意图； 

图17为本发明所述方法应用到某一具体测量时的承轨台平面度结果示意图； 

图18为本发明所述方法应用到某一具体测量时的翘曲度结果示意图； 

图中：1-定位平台；2-预埋套孔插入杆；3-花瓣形球棱镜放置槽；4-支撑点位；5-水平检测平台；6-倾斜检测平台；7-第一定位块；8-第二定位块；9-第三定位块；10-检测定位平台；11-定位螺栓。 

具体实施方式

一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法，包括以下步骤： 

(1)利用TK1、TK2、KUS1角度磁铁块工装进行张拉力横梁高度和平面调整测量以及油缸的调整测量 

张拉力横梁和油缸安装是建厂过程中的首个难点，根据《京沪高速铁路CRTS II型轨道板制造工序质量控制手册》中要求张拉过程同端千斤顶位移差不大于2mm，两端千斤顶位移差不大于4mm。因一对张拉力横梁形成大约长65m、宽7m的个大矩形，此矩形不能发生扭曲；油缸的前进方向必须与张拉力横梁完全垂直，步进一致。本发明采用TK1、TK2、KUS1角度磁铁块工装，如图1、2、3所示，很容易放置在张拉横梁和油缸的特征点位上，采用全站仪对特征点位进行高精度三维坐标测量，如图9所示，根据测得的坐标值并运用数学理论计算即可计算出张拉力横梁和油缸的调整量，具体测量步骤如下： 

张拉力横梁调整步骤： 

A、高度调整：采用0.3mm/km的高精度电子水准仪首先对A1、A2、B1、B2进行高程测量，选取最高点作为已知点高程，其他三点的高程通过在张拉力横梁下垫钢板调整高程至已知点高程； 

B、平面调整： 

a)平面调整采用索佳高精度0.5″全站仪(测角0.5″，测距：0.5mm+1ppm)架设在中轴 线上，严格进行整平对中，后视棱镜方位角设为0°00′00″； 

b)将KUS1配合TK1/TK2工装设在Z1-1、Z1-2、Z1-3、Z2-1、Z2-2、Z2-3； 

c)通过仪器测量Z1-2、Z2-2点，将其位置调整至与中轴线重合； 

d)通过手薄控制全站仪双盘位测量Z1-1、Z1-3两个点，手薄计算出调整量，调整张拉力横梁使横梁的调整量小于0.5mm； 

e)测量Z2-1、Z2-3两个点，计算出调整量，调整张拉力横梁使横梁的调整量小于0.5mm； 

f)通过对边测量，测量出Z1-1、Z2-3的距离，Z1-3、Z2-1的距离，两个距离之差小于1mm。 

油缸测量调整步骤： 

从每个油缸中线上选取两个点，将两套KUS1配合TK2工装设在调整油缸中心线的两头，计算出油缸的调整量，因为油缸张拉的时候要求在2mm以内，所以油缸的调整量要求在1mm以内为合格。 

油缸的设计步长范围为20cm，张拉时油缸处于0位，测量其张拉横梁的位置，要求中心不能超过1mm，油缸张拉横梁至10cm，测其张拉横梁的位置，要求中心在1mm之内，再次调整油缸张拉横梁至20cm处，再次测量张拉横梁的位置，要求限差在1mm以内，如果都符合要求，张拉横梁调整完毕，可以使用焊接紧固。 

(2)利用托盘模具精调工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具精调 

如图4、5所示，所述的托盘模具精调工装结构为：包括定位平台1以及垂直固定于定位平台1中心下方的预埋套孔插入杆2，定位平台1上方中心开有花瓣形球棱镜放置槽3，花瓣形球棱镜放置槽内圈形成三个支撑点位4；该工装是根据模具特点和承轨台特点设计的； 

检测方法为： 

A.将组装好的CRTS II型轨道板模具放入预制池中，使得每块模具与两端张拉横梁的中心线垂直； 

B.对CRTS II型轨道板模具进行高度精确调整，采用0.3mm/km的高精度电子水准仪对CRTS II型轨道板模具两端边缘进行测量，使其在同一水平面上，限差要求在0.3mm以内； 

C.平面调整，如图10所示 

a)采用索佳高精度0.5″全站仪(测角0.5″，测距：0.5mm+1ppm)架设在中轴线上，严格整平对中，后视棱镜方位角设为0°00′00″； 

b)将专用的精密角凹形球棱镜和托盘模具精调工装放置在承轨台预埋套孔上(M1、M2、M3、M4)； 

c)通过工业级的控制手薄无线控制全站仪测量出M1、M2的数据，采用仪器盘左、右结合平均计算坐标，然后坐标进行加减平均计算出模具的调整量；根据调整量工人可以通过千斤顶和钢尺对模具进行精密调节； 

d)纵向调整可以通过钢尺量取两个模具上板的缝隙控制在5mm以内，方便分丝隔板放入即可； 

e)调整完毕以后，再通过工业级的控制手薄无线控制全站仪测量M3、M4的数据，计算调整量，用以检核上次的调整量，调整量要求小于在1mm。 

(3)利用弓形模具检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具检测模具的质量好坏直接影响毛坯板的生产质量，所以对模具的检测尤其重要，根据模具特点设计了托盘模具精调工装和弓形模具检测工装，采用这两个工装结合角凹形球棱镜对特征点位进行三维坐标测量，根据测得的坐标值并运用数学理论计算得到预埋件的直线度、模具的内外部尺寸、轨底坡、模具承轨台台面的平顺性、钳口直线度、钳口中线直线度、轨道板的翘曲度，根据这些数据即可分析出模具质量是否可靠。具体测量步骤如下： 

如图6所示，所述的弓形模具检测工装结构为，包括与承轨台台面接触的水平检测平台5以及与承轨台挡肩面接触的倾斜检测平台6，水平检测平台5上方开有花瓣形球棱镜放置槽3，花瓣形球棱镜放置槽3内圈形成三个支撑点位4，下方固定有第一定位块7和第二定位块8，倾斜检测平台6内侧固定有第三定位块9，第一定位块7的最低点与花瓣形球棱镜放置槽3内的球棱镜中心之间的高度a为114.3mm，花瓣形球棱镜放置槽3内的球棱镜中心与第三定位块9最低点之间的水平距离b为79.1mm，第二定位块8最低点与第三定位块9最低点之间的垂直距离c为28mm；该工装是根据模具承轨台特点及其特征点位设计的； 

检测方法为： 

A.坐标系统建立，如图11所示：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTSII型轨道板模具左承轨台的第一个预埋件点1和右承轨台模具的第一个预埋件点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋件点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴； 

B.预埋件直线度检测： 

通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个预埋件套筒工装上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2预埋件线上每个预埋件的点位坐标值，根据等数学空间解析几何中的点向式方程分别计算出左1、左2、右1、右2预埋件的直线度，如图12所示； 

C.承轨台检测：将弓形模具检测工装放置在CRTS II型轨道板模具每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，然后 

a.根据等数学空间解析几何中的两点空间距离计算公式计算出内、外部尺寸，公式如下： 

$S=\sqrt{(x1-x2)^2+(y1-y2)^2+(z1-z2)^2}$

式中：S表示距离；X1，Y1，Z1表示第一点测量的坐标；X2，Y2，Z2表示第二点测量的坐标； 

b.根据以下公式计算轨底坡，1/(|Z2-Z1|/S)＝X(X取整)式中：Z1：第一点的Z坐标；Z2：第二点的Z坐标；S：两点之间的平距； 

c.根据高等数学空间解析几何中的平面方程计算模具承轨台面的平顺性及模具的翘曲度，A(x-x₀)+B(y-y₀)+C(z-z₀)＝0，式中：A、B、C代表i面法线向量n的坐标； 

d.根据高等数学空间解析几何中的两平面的夹角方程计算模具左、右承轨台面的夹角， 

式中Ai、Bi、Ci代表i面法线向量n的坐标； 

e.根据高等数学空间解析几何中的点向式方程计算钳口直线度、钳口中线直线度。 式中：m、n、p为直线方向向量； 

通过以上检测，可以显示每个承轨台的坡比合格率和预埋件的直线度，显示承轨台小钳口(内部尺寸)、大钳口(外部尺寸)、钳口直线度、钳口中线直线度，确保轨距和模具的形状。通过查看这些直线度和直线拟合的偏差，很容易得知模具的质量。同时通过左、右承轨台模具的平面度和返回面法线方向的偏差可以反应模具承轨台的偏差，根据法向方向的偏差可以调节模具，左、右两个承轨台大面的夹角可以确保将来在轨道板上放置钢轨的姿态。 

(4)利用平台式轨道板检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板检测，所述轨道板包括成品板和毛坯板 

如图7、8所示，所述的平台式轨道板检测工装结构为：包括检测定位平台10以及安装 在检测定位平台四周的三个定位螺栓11，检测定位平台10中心开有花瓣形球棱镜放置槽3，花瓣形球棱镜放置槽3内圈形成三个支撑点位4，花瓣形球棱镜放置槽3中心与检测定位平台10最侧端点位的水平距离d为109.84mm，检测定位平台10最侧端点位与定位螺栓11最下端点位之间垂直高度e为28mm；该工装是根据轨道板承轨台特点和特征点位设计的； 

毛坯板检测方法为： 

A.如图13所示，坐标系统建立：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTSII型轨道板左承轨台的第一个预埋套管点1和右承轨台的第一个预埋套管点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋套管点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴； 

B.套管直线度检测：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个套管上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2套管线上每个套管的点位坐标值，根据步骤(3)中预埋件直线度计算公式分别计算出左1、左2、右1、右2套管的直线度，如图14所示， 

C.承轨台检测：将平台式轨道板检测工装放置在CRTS II型轨道板每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，根据步骤(3)中的相应公式分别计算出毛坯板内、外部尺寸、轨底坡、毛坯板打磨量、钳口直线度、钳口中线直线度、毛坯板的翘曲度。 

通过以上检测，可以显示每个承轨台的坡比合格率和预埋套管的直线度，显示承轨台小钳口(内部尺寸)、大钳口(外部尺寸)、钳口直线度、钳口中线直线度，确保轨距和毛坯板的平顺性。通过查看这些直线度和直线拟合的偏差，很容易得知毛坯板的质量。同时通过左、右承轨台模具的平面度和返回面法线方向的偏差可以反应毛坯板承轨台的偏差，直接可以查看其打磨量，左、右两个承轨台大面的夹角可以确保钢轨的放置状况。 

成品板检测方法为：在测量前首先要将成品板调放在测量平台上，调整步骤和测量步骤同毛坯板的测量方法。 

通过检测，可以显示每个承轨台的坡比合格率和预埋套管的直线度，显示承轨台小钳口(内部尺寸)、大钳口(外部尺寸)、钳口直线度、钳口中线直线度，确保轨距和成品板的平顺性。通过查看这些直线度和直线拟合的偏差，很容易得知成品板的质量。同时通过左、右承轨台模具的平面度和返回面法线方向的偏差可以反应成品板承轨台的平顺性，左、右两个承轨台大面的夹角可以确保钢轨的放置状况。 

如图15、16、17、18所示，应用到某一具体测量时的轨底坡和套管直线度结果示意图、内、外部尺寸和钳口直线度结果示意图、承轨台平面度结果示意图、翘曲度结果示意图。 

为了进一步证明本发明所述的检测方法在制板过程中的可靠性，能满足精度的要求，本发明还进行了以下测试实验，即采用另一种最先进的测试系统与本发明所述的测试方法进行对比试验： 

一、最先进的测试系统概述 

工业数字摄影测量是通过在不同的位置和方向获取同一物体的2幅以上的数字图像，经计算机图像匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。 

美国GSI公司是一家专业生产摄影测量系统的厂家，成立于1977年，其创始人BROWN先生是国际上摄影测量界的著名专家，是很多现代摄影测量理论的创立者。GSI公司的V-STARS摄影测量系统已经发展到第三代，是目前世界上精度最高的摄影测量系统，坐标测量精度可以达到12万分之一，即10米的测量对象精度要优于0.08mm，平面测量精度(相当于Z坐标测量精度)则要达到0.04mm。V-STARS系统的相机和软件均为GSI公司设计和制造，体现了GSI公司在这个领域的技术领先性。该系统主要包括1台以上专业测量型数码相机、与测量相机配套的相继保护罐、一台笔记本电脑、一套基准尺、一根定向工棒和一组定向反光标志。该套测量系统已在国内50m卫星测控站天线上成功应用、飞机、汽车组装线上成功应用。 

二、测试内容 

2009年6月8日邀请解放军测绘学院的黄桂平教授携带GSI公司的V-STARS摄影测量系统(整套系统需要240多万人民币)来到定远制板场，与本发明研发的检测系统进行比测，测试内容及结果如下： 

1、模具检测测试结果 

本发明检测系统与近景摄影测量V-stars计算的结果比较如下： 

该表格中，小钳口距离、大钳口距离即为内、外部尺寸，所述检测系统即为本发明所述的检测方法。 

纵观以上的比测数据分析，采用两种不同的工业检测手段对同一模具检测的内容相符，检测结果差值较小，从而认为利用本发明所述的检测方法检测模具是合格的。 

2、毛坯板比测 

本发明检测方法与V-stars计算的结果比较如下： 

该表格中，小钳口距离、大钳口距离即为内、外部尺寸，所述检测系统即为本发明所述的检测方法。 

纵观以上的比测数据分析，采用两种不同的工业检测手段对同一毛坯板检测的内容相符，检测结果差值较小，从而认为利用本发明所述的检测方法检测毛坯板是合格的。 

3、标准板制作 

具体实施方法如下： 

首先打磨床系统将毛坯板放置至打磨位置，通过摄影测量和本发明所述测量方法测量完成以后校正打磨床测量系统，经过打磨床进行精密打磨完成后，选取最外表质量比较好的一对承轨台作为标准，采用摄影测量系统对标准板进行精密拍摄。 

本发明检测方法与V-stars计算的结果比较如下： 

三、总结 

通过对CRTS II型型轨道板检测的研究，得到以下初步结论： 

(1)对于CRTS II型轨道板制造过程中增加毛坯板的打磨量或废板，采用传统的方法很难满足要求，建议采用工业测量的检测手段进行质量控制。 

(2)实践证明本发明所述检测方法在CRTS II型板制造过程中采用工业测量的技术手段是可行的，能满足及时性和精度的要求。 

(3)在生产打磨过程中的结果表明：毛坯板的打磨量在1.5mm以下，打磨机可以一次打磨到位，既节省了打磨时间又延长了打磨机的寿命。 

(4)采用两种不同的工业检测手段进行多次比对，增强了本发明检测系统的可靠性。 

纵上所述，本发明检测系统从板场起始到尾施工、预制、打磨的过程中都能提供相应的测量保障，在检测期间能及时发现问题，提高了板场的生产效率和节省了很大的打磨费用。为我国建设CRTS II型板制板场提供了相应的测量技术保障。 

Claims (1)

1.一种用于CRTS II型轨道板制板的检测方法，其特征是包括以下步骤：

(1)利用TK1、TK2、KUS1角度磁铁块工装进行张拉力横梁高度和平面调整测量以及油缸的调整测量

具体步骤为：采用KUS1配合TK1和TK2分别放置在距张拉力横梁中心3m处的两侧，采用全站仪进行对边测量，根据测量结果，调整两张拉力横梁构成的形状为矩形；采用KUS1配合TK2放置在油缸的中心线上，根据测量结果，调整油缸与张拉力横梁的垂直度；

(2)利用托盘模具精调工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具精调

所述的托盘模具精调工装结构为：包括定位平台(1)以及垂直固定于定位平台(1)中心下方的预埋套孔插入杆(2)，定位平台(1)上方中心开有花瓣形球棱镜放置槽(3)，花瓣形球棱镜放置槽内圈形成三个支撑点位(4)；

具体步骤为：

A.将组装好的CRTS II型轨道板模具放入预制池中，使得每块模具与两端张拉横梁的中心线垂直；

B.对CRTS II轨道板模具进行高度精确调整，采用电子水准仪对CRTS II轨道板模具两端边缘进行测量，使其在同一水平面上，限差要求在0.3mm以内；

C.对CRTS II型轨道板模具进行平面精确调整，在CRTS II型轨道板模具两端的承轨台预埋套孔M1、M2、M3、M4上摆放托盘模具精调工装和精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测两端预埋套孔上的精密角凹形球棱镜进行三维坐标测量，根据得到的坐标值计算出CRTS II型轨道板模具左、右、前、后的调整量；

(3)利用弓形模具检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板模具检测

所述的弓形模具检测工装结构为：包括与承轨台台面接触的水平检测平台(5)以及与承轨台挡肩面接触的倾斜检测平台(6)，水平检测平台(5)上方开有花瓣形球棱镜放置槽(3)，花瓣形球棱镜放置槽(3)内圈形成三个支撑点位(4)，下方固定有第一定位块(7)和第二定位块(8)，倾斜检测平台(6)内侧固定有第三定位块(9)，第一定位块(7)的最低点与花瓣形球棱镜放置槽(3)内的球棱镜中心之间的高度a为114.3mm，花瓣形球棱镜放置槽(3)内的球棱镜中心与第三定位块(9)最低点之间的水平距离b为79.1mm，第二定位块(8)最低点与第三定位块(9)最低点之间的垂直距离c为28mm；

具体步骤为：

A.坐标系统建立：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTS II型轨道板模具左承轨台的第一个预埋件点1和右承轨台模具的第一个预埋件点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋件点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴；

B.预埋件直线度检测：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个预埋件套筒工装上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2预埋件线上每个预埋件的点位坐标值，根据高等数学空间解析几何中的点向式方程分别计算出左1、左2、右1、右2预埋件的直线度，点向式方程如下：

$\frac{x-x_0}{m}=\frac{y-y_0}{n}=\frac{z-z_0}{p}$ 式中：m、n、p为直线方向向量；

C.承轨台检测：将弓形模具检测工装放置在CRTS II型轨道板模具每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，然后

a.根据高等数学空间解析几何中的两点空间距离计算公式计算出内、外部尺寸，公式如下：

$S=\sqrt{(x1-x2)^2+(y1-y2)^2+(z1-z2)^2}$

式中：S表示距离；x1，y1，z1表示第一点测量的坐标；x2，y2，z2表示第二点测量的坐标；

b.根据以下公式计算轨底坡，1/(|Z2-Z1|/S)＝X，X取整，式中：Z1：第一点的Z坐标；Z2：第二点的Z坐标；S：两点之间的平距；

c.根据高等数学空间解析几何中的平面方程计算模具承轨台面的平顺性及模具的翘曲度，A(x-x₀)+B(y-y₀)+C(z-z₀)＝0，式中：A、B、C代表i面法线向量n的坐标；

d.根据高等数学空间解析几何中的两平面的夹角方程计算模具左、右承轨台面的夹角， $\cos \mathrm{\θ}=\frac{|A_1{A}_2+B_1{B}_2+C_1{C}_2|}{\sqrt{{A_1}^2+{B_1}^2+{C_1}^2}\sqrt{{A_2}^2+{B_2}^2+{C_2}^2}},$ 式中Ai、Bi、Ci代表i面法线向量n的坐标，i＝1，2；

e.根据高等数学空间解析几何中的点向式方程计算钳口直线度、钳口中线直线度，

$\frac{x-x_0}{m}=\frac{y-y_0}{n}=\frac{z-z_0}{p},$ 式中：m、n、p为直线方向向量；

(4)利用平台式轨道板检测工装，结合精密角凹形球棱镜进行CRTS II型轨道板检测，所述轨道板包括成品板和毛坯板

所述的平台式轨道板检测工装结构为：包括检测定位平台(10)以及安装在检测定位平台四周的三个定位螺栓(11)，检测定位平台(10)中心开有花瓣形球棱镜放置槽(3)，花瓣形球棱镜放置槽(3)内圈形成三个支撑点位(4)，花瓣形球棱镜放置槽(3)中心与检测定位平台(10)最侧端点位的水平距离d为109.84mm，检测定位平台(10)最侧端点位与定位螺栓(11)最下端点位之间垂直高度e为28mm；

具体步骤为：

A.坐标系统建立：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测CRTS II型轨道板左承轨台的第一个预埋套管点1和右承轨台的第一个预埋套管点2的S、H、V，其中S为斜距、H为水平角，V为天顶距；将第一个预埋套管点1定为坐标原点(0，0，0)，将点1和点2之间连线在水平方向的投影作为X轴，根据右手螺旋法则定出Y轴，竖直方向为Z轴；

B.套管直线度检测：通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个套管上的精密角凹形球棱镜，测得左1、左2、右1、右2套管线上每个套管的点位坐标值，根据步骤(3)中预埋件直线度计算公式分别计算出左1、左2、右1、右2套管的直线度；

C.承轨台检测：将平台式轨道板检测工装放置在CRTS II型轨道板每个承轨台的挡肩面与承轨台台面上，配合精密角凹形球棱镜，通过工业级的控制手薄无线控制全站仪双面观测每个承轨台挡肩面和承轨台面的特征点位的三维坐标，根据步骤(3)中的相应公式分别计算出轨道板内、外部尺寸、轨底坡、毛坯板打磨量或成品板平顺性、钳口直线度、钳口中线直线度、轨道板的翘曲度。

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