CN116516752B - 一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法，精调系统包括三向精调器、多功能精调标架、PLC液压控制系统。本发明通过全站仪对准多功能精调标架上的定位棱镜，测量坐标数据并传递至PLC液压控制系统，PLC液压控制系统结合双向倾斜传感器测得的倾角数据，计算三向精调器调整量，据此控制三向精调器中各液压缸工作，自动对预制轨道板进行三方向位置精调，精调过程无需人工干预，省时省力、精调效率高、调整误差小。三向精调器还设置可调节底座，通过膨胀螺栓可以将三向精调器整体固定在任意倾斜角度隧道壁或隧道仰拱中，多功能精调标架能够根据扣件螺栓孔间距、扣件间距进行调整，能够适用于各类型预制轨道板。

Description

一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法。

背景技术

随着建筑工业化的发展，城市轨道交通轨道工程中预制轨道板已成为新的发展趋势。轨道板采用工厂化预制，通过高精度模具辅助各类养护方法形成成品轨道板，通过汽车运输至铺轨基地，经由专有运输工具运送至隧道内指定位置进行铺轨施工，可以极大地提高施工效率，减少施工碳排放。

目前的安装项目中，大多采用轨道基础控制网及配套测量系统和工装设备进行轨道板的几何形位精确调整。单块预制板通常使用多个三向精调器，工人使用特定扳手转动调节器的调节头，实现轨道板的横向、纵向及垂向精调。一块预制轨道板精调往往需要配置1名全站仪观察工人、4名操作工人。观察工人通过全站仪依次观察预制板四角安放的精调标架得到轨道板四角实测坐标，通过自编译软件与理论CPIII网络中的理论值进行对比，得到4组精调器横向、纵向及垂向调整量，并反馈给4名操作工人，4名操作工人分别操作预制板四角与之相连的三向精调器，通过扳手转动精调器调节头实现横向、纵向及垂向移动，调整完成后再通过全站仪进行重复测量，整个过程需要反复多次测量，费时费力，大大增加了人工成本，影响全线铺轨施工工期，且人工测量误差也较大。

现有技术(CN11074701A)使用长方形走形框架，采用电机驱动对轨道板进行精调，虽然无需过多的人工，但是该装置占用体积较大，仅能适用大空间隧道，部分狭小盾构隧道无安装空间，产品适应性较差，同时需要长期占用走形轨，一定程度上影响隧道其他轨道运输车辆运行。

针对上述的现有单块预制板精调需要多人进行操作，操作误差较大，耗时耗力，而既有智能化精调设备体积庞大，便捷性较差无法适应各类工况等问题，本发明设计了一种新型的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统及方法，有效解决了现有技术中所存在的费时费力、调整误差大、体积庞大等问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，包括三向精调器、多功能精调标架、PLC液压控制系统，四个三向精调器分别安装在预制轨道板两侧靠近四角的位置处，一个多功能精调标架安装在预制轨道板承轨台的扣件预埋套管内；三向精调器包括可调节底座，还包括安装在可调节底座上且受PLC液压控制系统控制的X向调节器、Y向调节器、Z向调节器；多功能精调标架包括主横梁，主横梁中部可拆卸安装有精调架体，精调架体上安装有双向倾斜传感器和定位棱镜，双向倾斜传感器与PLC液压控制系统信号连接。

进一步地，所述可调节底座可拆卸安装在隧道壁或隧道仰拱上，可调节底座的下底板(111)设置两道X向滑槽，X向滑槽内设有丝杠，丝杠一端转动固定在下底板上，另一端键连接有X向锥齿轮，X向锥齿轮由与其啮合的Z向锥齿轮驱动；Z向锥齿轮之间键连接有Z向旋转轴，Z向旋转轴中部键连接有从动锥齿轮，从动锥齿轮与手柄轴一端的驱动锥齿轮啮合，手柄轴另一端穿过下底板侧边通孔且设计为可调节手柄形式；

丝杠上安装有X向滑块，X向滑块两侧铰接一对推杆，推杆另一端与可调节底座的上底板铰接，上底板与下底板一侧长边通过销轴形成铰接。

进一步地，所述可调节底座包括上底板，上底板上设有两条X向导轨和一条Z向长槽；X向调节器包括X向滑动板、X向液压缸、X向传动单元，X向滑动板通过底部开设的X向贯通槽安装在上底板上，X向液压缸安装在X向滑动板一侧；X向传动单元包括位于Z向长槽中的传动滑套，传动滑套顶部铰接有从动杆，从动杆另一端与X向滑动板铰接，传动滑套侧边的驱动杆与X向液压缸的活塞连接。

进一步地，所述Z向调节器包括Z向滑动板，Z向滑动板通过底部设置的两条Z向导轨安装在X向调节器上表面的Z向滑槽中；Z向滑动板一侧设有螺柱，螺柱与Z向液压缸的活塞连接，Z向液压缸安装在X向调节器一侧的Z向液压缸底座上。

进一步地，所述Y向调节器包括精调-轨道板连接架、Y向自锁式液压千斤顶以及可伸缩式的Y向滑动杆；Y向自锁式液压千斤顶安装在Z向调节器上表面，其活塞杆固定在精调-轨道板连接架内表面槽内；Y向滑动杆穿过精调-轨道板连接架上的贯通孔后，其伸缩端固定在精调-轨道板连接架上；

精调-轨道板连接架在靠近预制轨道板的一侧安装有第一连接板，第一连接板上设置两道槽口，槽口中安装有调节螺杆，三向精调器通过调节螺杆安装在预制轨道板上。

进一步地，所述主横梁两端分别铰接相互平行的第一纵梁、第二纵梁，第一纵梁与第二纵梁的两端分别通过第一调节横梁、第二调节横梁铰接在一起，形成框架结构；第二纵梁两端的铰接销轴下部分别安装有与扣件预埋套管配合的第三嵌入杆、第四嵌入杆，第一调节横梁及第二调节横梁上靠近第一纵梁的一端分别安装有与扣件预埋套管配合的第一嵌入杆、第二嵌入杆。

进一步地，所述第一纵梁、第二纵梁结构相同，均包括固定梁和活动梁；固定梁一端套装在活动梁一端内腔中，固定梁另一端通过铰接销轴与第四嵌入杆连接，活动梁另一端通过铰接销轴与第三嵌入杆连接；固定梁及活动梁相连接的一端均设有第二直槽口，第二直槽口中安装有固定用螺栓。

进一步地，所述第一调节横梁及第二调节横梁一端均设置有凹槽，凹槽中部均开设有第一直槽口以及多个齿轮安装槽，第一直槽口内均设置有丝杆，丝杆上均安装有滑块，第一调节横梁及第二调节横梁上的滑块底部分别连接有第一嵌入杆、第二嵌入杆；丝杆一端转动安装在第一直槽口侧壁，另一端连接第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮连接旋转把手。

一种利用上述城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统的精调方法，包括如下过程：

步骤1：预制轨道板粗铺设，清理精调施工现场；

步骤2：根据设计图纸确定扣件预埋套管距，据此调整多功能精调标架；

步骤3：全站仪自由设站确定基准点坐标，确定待测的预制轨道板侧边靠近四角处的螺栓孔处空间理论坐标值C_A(i)；

步骤4：将PLC液压控制系统连同四个三向精调器运输至待精调区域；

步骤5：将三向精调器的精调-轨道板连接架与预制轨道板固定，将三向精调器的可调节底座与隧道壁或仰拱进行螺栓连接，然后调节可调节底座的可调节手柄(116)，使得可调节底座的上底板水平；

步骤6：安装经步骤2调整完成的多功能精调标架；

步骤7：全站仪对准定位棱镜，并开始连续测量模式，通过蓝牙连接，将全站仪测得的坐标数据及双向倾斜传感器测得的倾角数据实时传输至PLC液压控制系统中，PLC液压控制系统计算得到四个三向精调器在X、Y、Z方向的调整量Δ_i；

步骤8：PLC液压控制系统通过液压油路控制三向精调器中各液压缸工作，对预制轨道板位置进行一次精确调整，然后PLC液压控制系统继续根据实时计算得到的Δ_i实时调整三向精调器，直至完成单块预制轨道板精调；

步骤9：重复步骤7至8，进行下一块预制轨道板精调操作。

进一步地，所述步骤7中，PLC液压控制系统计算四个三向精调器在X、Y、Z方向的调整量的具体方法如下：

首先，基于下式计算预制轨道板侧边靠近四角处的四个三向精调器的X、Y、Z方向的调整量Δ_i：

Δ_i＝C_R(i)+C_A(X₀,Y₀,Z₀)-C_A(i)

式中，C_R(i)为单块预制轨道板上四个三向精调器所在的空间相对坐标，该空间相对坐标的坐标系的原点为定位棱镜，X轴方向为预制轨道板短边方向，Y轴方向为垂直于预制轨道板的方向，Z轴方向为预制轨道板长边方向；i表示三向精调器；C_A(X₀,Y₀,Z₀)表示定位棱镜处的空间理论坐标；

其中，三向精调器的空间相对坐标值采用下式计算得到：

式中，H为预制轨道板宽度；B为预制轨道板长度；D_h为定位棱镜到预制轨道板长边的距离，D_l为定位棱镜到预制轨道板短边的距离；R_x、R_y、R_z分别为绕X、Y、Z轴的旋转矩阵，其矩阵表达式如下：

式中，α、θ分别为通过双向倾斜传感器测得的预制轨道板绕X、Z轴的水平倾角；β为预制轨道板绕Y轴的转动角度，该角度值根据实测全站仪与精调棱镜面夹角与理论值差值计算而得。

本发明具有如下有益效果：

本发明在单块预制轨道板精调过程中仅需要单个定位棱镜，再配合双向倾斜传感器即可省去全站仪对多个定位棱镜的反复测量，能够有效提高测量效率；同时，多功能精调标架能够根据扣件螺栓孔间距、扣件间距进行调整，能够适用于各类型预制轨道板。精调过程中，全站仪借助多功能精调标架进行测量，经由PLC液压系统控制三向精调器，无需人工干预调整，通过三向精调器将预制轨道板自动微调到预定值，省时省力且调整误差小。三向精调器设置有可调节底座，通过膨胀螺栓可以固定在任意倾斜角度隧道壁或隧道仰拱中，能够适应不同隧道断面类型，针对部分狭小盾构隧道无足够安装空间的情况，本发明的精调系统也能适用。本发明所提供的预制轨道板智能化精调系统及方法能够有效减少人工，降低人工成本，轨道板精调效率高，精度高，而且整体体积较小，便捷性和适用性都较好。

附图说明

图1为城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统整体示意图；

图2为三向精调器三维结构示意图；

图3为三向精调器三维结构示意图；

图4为三向精调器XY平面示意图；

图5为三向精调器YZ平面示意图；

图6为可调节底座结构示意图；

图7为X向传动单元安装示意图；

图8为多功能精调标架三维结构示意图；

图9为固定梁和活动梁连接示意图；

图10为第一调节横梁一端滑块及丝杆安装示意图；

图11为多功能精调标架在预制轨道板上安装示意图；

图12为精调数据处理空间相对坐标示意图。

图中：1-三向精调器；11-可调节底座；111-下底板；112-X向滑块；113-推杆；114-丝杠；115-X向锥齿轮；116-可调节手柄；117-方形法兰；118-从动杆；119-Z向锥齿轮；12-X向液压缸；120-X向导轨；121-Z向旋转轴；122-驱动锥齿轮；124-上底板；13-Z向滑动板；14-Z向液压缸底座；15-Z向液压缸；16-X向滑动板；17-精调-轨道板连接架；18-Y向滑动杆；19-Y向自锁式液压千斤顶；2-隧道壁；3-PLC液压控制系统；4-多功能精调标架；410-第一嵌入杆；411-第二嵌入杆；42-精调架体；421-双向倾斜传感器；422-定位棱镜；43-主横梁；44-第二纵梁；441-固定梁；442-活动梁；45-第一纵梁；46-第二调节横梁；461-滑块；462-丝杆；463-第二锥齿轮；464-第一锥齿轮；465-旋转把手；47-第一调节横梁；48-第四嵌入杆；49-第三嵌入杆；5-预制轨道板；51-扣件预埋套管；52-承轨台；6-隧道仰拱；

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本实施例中所述“X向”、“Y向”、“Z向”仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，仅为了区分各名称相同的部件，而不能理解为指示或暗示相对重要性，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，包括三向精调器1、多功能精调标架4、PLC液压控制系统3。

如图2至6所示，三向精调器1包括可调节底座11以及安装在可调节底座11上的X向调节器、Y向调节器、Z向调节器。可调节底座11的下底板111四角钻孔，通过膨胀螺栓固定于隧道壁2或隧道仰拱6基础上。下底板111上设置有两道X向滑槽，X向滑槽内均设有一根丝杠114，丝杠114一端均转动固定在下底板111上，另一端均通过键连接的方式连接有一X向锥齿轮115，X向锥齿轮115与丝杠114能够实现同步转动；X向锥齿轮115均由与其啮合的Z向锥齿轮119驱动，两个Z向锥齿轮119之间通过键连接的方式连接有一根Z向旋转轴121，Z向旋转轴121与两个Z向锥齿轮119之间能够实现同步转动。Z向旋转轴121中部键连接有从动锥齿轮，从动锥齿轮与手柄轴一端的驱动锥齿轮122啮合，手柄轴另一端穿过下底板111侧边通孔且设计为可调节手柄116形式。

如图6、7所示，丝杠114上螺纹连接有X向滑块112，X向滑块112两侧铰接一对推杆113，推杆113另一端与可调节底座11的上底板124铰接，上底板124与下底板111一侧长边通过销轴形成铰接。上底板124上沿X轴方向设有两条X向导轨120，沿Z轴方向开设有Z向长槽。

如图2至5所示，X向调节器包括X向滑动板16、X向液压缸12、X向传动单元。X向滑动板16底部沿X轴方向开设有两条与上底板124上的X向导轨120相匹配的X向贯通槽，X向滑动板16安装在上底板124上，且能够实现沿X轴方向移动。X向传动单元包括驱动杆、传动滑套、从动杆118；传动滑套位于上底板124的Z向长槽中，传动滑套顶部通过销轴与从动杆118一端铰接，从动杆118另一端与X向滑动板16下侧孔通过销轴铰接；传动滑套侧边连接有驱动杆，驱动杆另一端与X向液压缸12的活塞螺纹连接。X向液压缸12的缸体与方形法兰117栓接，方形法兰117焊接在X向滑动板16一侧，X向滑动板16另一侧焊接Z向液压缸底座14。X向滑动板16上表面沿Z轴方向开设有两条Z向滑槽。

如图2至5所示，Z向调节器包括Z向滑动板13、Z向液压缸15。Z向滑动板13底部沿Z轴方向设有两条与X向滑动板16上的Z向滑槽相匹配的Z向导轨，Z向滑动板13安装在X向滑动板16上，且能够实现沿Z轴方向移动。Z向滑动板13短边设有螺柱，螺柱与Z向液压缸15的活塞螺纹连接，Z向液压缸15栓接在Z向液压缸底座14上。Z向滑动板13上表面对称设置两根Y向滑动杆18，Y向滑动杆18为可伸缩式结构。

如图2至5所示，Y向调节器包括精调-轨道板连接架17、Y向自锁式液压千斤顶19、Y向滑动杆18。Y向自锁式液压千斤顶19固定在Z向滑动板13上表面，Y向自锁式液压千斤顶的活塞杆固定在精调-轨道板连接架17内表面槽内；精调-轨道板连接架17上钻有贯通孔，Y向滑动杆18穿过贯通孔，且Y向滑动杆18的伸缩端固定在精调-轨道板连接架17上。

如图2、3所示，精调-轨道板连接架17在靠近预制轨道板5的一侧安装有第一连接板，第一连接板上沿Z轴方向设置两道槽口，该槽口中安装有调节螺杆，预制轨道板5侧边靠近四角的位置处也设置有对应的螺栓孔，三向精调器1整体通过调节螺杆安装在预制轨道板5上，且每个预制轨道板5上对称安装有四个三向精调器1。

所述X向液压缸12、Z向液压缸15、Y向自锁式液压千斤顶19均通过管路与PLC液压控制系统3连接。进行X向调节时，X向液压缸12沿Z向做伸缩运动，带动驱动杆沿Z向运动，驱动杆带动传动滑套在Z向长槽内移动，传动滑套移动的同时，通过铰接的从动杆118带动沿X向运动，进而由从动杆118带动X向滑动板16沿X向运动。进行Y向调节时，Y向自锁式液压千斤顶19沿Y向做伸缩运动，带动精调-轨道板连接架17上下运动，由于精调-轨道板连接架17通过第一连接板以及调节螺杆与预制轨道板5连接，因而可以带动预制轨道板5沿Y向运动。进行Z向调节时，Z向液压缸15沿Z向做伸缩运动，进而通过螺柱带动Z向滑动板13在Z向滑槽中沿Z向运动。

本实施例中，X向液压缸12、Z向液压缸15均为双向液压缸，行程均为10mm，可满足预制轨道板5的X、Z向调整需求；PLC液压控制系统3可独立控制预制轨道板四角四组三向精调器1中相应液压缸升压、保压及泄压；调节螺杆可根据预制轨道板5上预设的螺栓孔间距而适时调整在连接板槽口中的位置，以提高精调系统的通用性。

本实施例中，考虑隧道断面较小(X向空间不足)，将三向精调器1的X向驱动通过连杆机构转变为Z向驱动，能够有效节省X向空间，方便隧道内狭小空间内安装精调。

本实施例所设置的可调节底座11可以满足盾构圆形隧道，马蹄形隧道，矩形隧道等各类隧道断面内部铺设预制轨道板5的精调需求，大大提高了精调系统的通用性。

如图8所示，多功能精调标架4包括精调架体42、主横梁43、第一纵梁45、第二纵梁44、第一调节横梁47、第二调节横梁46、第一锥齿轮464、第二锥齿轮463、旋转把手465、第一嵌入杆410、第二嵌入杆411、第三嵌入杆49、第四嵌入杆48。

如图8所示，主横梁43中部固定有第二连接板，第二连接板上通过螺栓安装有精调架体42；精调架体42底板与第二连接板连接，底板上表面安装有双向倾斜传感器421，底板两侧安装有支撑架体，支撑架体之间安装有定位棱镜422。

如图8所示，主横梁43两端分别铰接相互平行的第一纵梁45、第二纵梁44，第一纵梁45与第二纵梁44的两端分别通过第一调节横梁47、第二调节横梁46铰接在一起，共同形成一个框架结构；第二纵梁44两端铰接销轴下部分别安装有第三嵌入杆49、第四嵌入杆48。

如图8、9所示，第一纵梁45、第二纵梁44结构相同，均包括固定梁441和活动梁442两部分；固定梁441一端套装在活动梁442一端内腔中，固定梁441另一端通过铰接销轴与第四嵌入杆48连接，活动梁442另一端通过铰接销轴与第三嵌入杆49连接；固定梁441及活动梁442相连接的一端均设有第二直槽口，第二直槽口中安装有螺栓实现固定，使得第一纵梁45及第二纵梁44的伸缩长度可调节。

如图8、10所示，第一调节横梁47及第二调节横梁46一端均设置有凹槽，凹槽中部均开设有第一直槽口以及多个齿轮安装槽，第一直槽口内均设置有丝杆462，丝杆462上均安装有滑块461，第一调节横梁47及第二调节横梁46上的滑块461底部分别连接有第一嵌入杆410、第二嵌入杆411。丝杆462一端转动安装在第一直槽口侧壁，另一端连接第一锥齿轮464，第一锥齿轮464与第二锥齿轮463啮合传动，第二锥齿轮463连接有旋转把手465。

如图11所示，第一嵌入杆410、第二嵌入杆411、第三嵌入杆49、第四嵌入杆48均嵌入预制轨道板5承轨台52的扣件预埋套管51内，并且通过止挡圈控制嵌入量；其中，第一嵌入杆410和第三嵌入杆49位于同一块承轨台52上，第二嵌入杆411和第四嵌入杆48位于同一块承轨台52上。

通过转动旋转把手465可以带动第二锥齿轮463旋转，第二锥齿轮463与第一锥齿轮464啮合传动，第一锥齿轮464带动丝杆462旋转，丝杆462上的滑块461做直线运动，进而实现转向调整。

本实施例中，优选地，第一纵梁45及第二纵梁44的活动梁442第二直槽口处均刻有刻度标尺，根据刻度可以更加准确地调整第一纵梁45及第二纵梁44的自身长度，调整范围为600mm～650mm；第一调节横梁47及第二调节横梁46的第一直槽口处均刻有刻度标尺，根据刻度可以更加准确地调整滑块461移动距离，调整范围为250～280mm。

当预制轨道板5中扣件类型发生变化导致扣件预埋套管51间距发生变化时，或者相邻承轨台52间距发生变化时，可通过精准调整相应纵梁长度、横梁上滑块461位置使得多功能精调标架4能够适应各类扣件类型，提高其通用性。

利用上述城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统进行预制轨道板智能化精调的方法，包括如下过程：

步骤1：前期准备；

预制轨道板5粗铺设，然后清理精调施工现场；

步骤2：调整多功能精调标架4；

根据设计图纸，确定预制轨道板5上扣件预埋套管51间距，然后拧松第一纵梁45及第二纵梁44上的螺栓，根据其上的刻度标尺，调节第一纵梁45及第二纵梁44的伸缩量，使得第一纵梁45及第二纵梁44长度与相邻承轨台52之间的扣件预埋套管51间距保持一致，然后拧紧其上的螺栓；接着，转动第一调节横梁47及第二调节横梁46上的旋转把手465，根据其上的刻度标尺，精准调整滑块461进动量，使得第一嵌入杆410与第三嵌入杆49之间间距、第二嵌入杆411与第四嵌入杆48之间间距分别与对应承轨台52上的两个扣件预埋套管51间距一致；

步骤3：全站仪自由设站确定基准点坐标，确定待测的预制轨道板5侧边靠近四角处的螺栓孔处空间理论坐标值C_A(i)；

步骤4：通过轨道运输车将PLC液压控制系统3连同四个三向精调器1运输至待精调区域，同时将三向精调器1中的各液压缸行程调零；

步骤5：安装三向精调器1；

通过调节螺杆将三向精调器1的精调-轨道板连接架17与预制轨道板5固定，同时，将三向精调器1的可调节底座11与隧道壁2或仰拱6进行螺栓连接，然后，调节可调节底座11的可调节手柄116，使得可调节底座11上底板124近似水平即可；

步骤6：安装经步骤2调整完成的多功能精调标架4；

选取预制轨道板5中部相邻承轨台52上的两组扣件预埋套管51，将多功能精调标架4的各嵌入杆插入对应的扣件预埋套管51中；

步骤7：全站仪对准精调架体42上的定位棱镜422，并开始连续测量模式，通过蓝牙连接，将全站仪测得的坐标数据及双向倾斜传感器421测得的倾角数据实时传输至PLC液压控制系统3中，PLC液压控制系统3计算三向精调器1调整量，具体过程如下：

首先，基于下式计算预制轨道板5侧边靠近四角处的四个三向精调器1的X、Y、Z方向的调整量Δ_i：

Δ_i＝C_R(i)+C_A(X₀,Y₀,Z₀)-C_A(i)

式中，C_R(i)为单块预制轨道板5上四个三向精调器1所在的空间相对坐标，该空间相对坐标的坐标系的原点为定位棱镜422，X轴方向为预制轨道板5短边方向，Y轴方向为垂直于预制轨道板5的方向，Z轴方向为预制轨道板5长边方向；i表示四个三向精调器1(以下计算中分别简称为测1、测2、测3、测4)；C_A(X,₀Y,₀Z)₀表示定位棱镜422处的空间理论坐标；

其中，三向精调器1的空间相对坐标值采用下式计算得到：

式中，如图12所示，H为预制轨道板5宽度；B为预制轨道板5长度；D_h为定位棱镜422到预制轨道板5长边的距离，D_l为定位棱镜422到预制轨道板5短边的距离；R_x、R_y、R_z分别为绕X、Y、Z轴的旋转矩阵，其矩阵表达式如下：

式中，α、θ分别为通过双向倾斜传感器421测得的预制轨道板5绕X、Z轴的水平倾角；β为预制轨道板5绕Y轴的转动角度，该角度值根据实测全站仪与精调棱镜面夹角与理论值差值计算而得；

步骤8：PLC液压控制系统3计算得到四个三向精调器1的X、Y、Z方向的调整量Δ_i后，通过液压油路控制三向精调器1中的各液压缸工作，对预制轨道板5位置进行一次精确调整，在此过程中，PLC液压控制系统3继续根据实时计算得到的Δ_i实时调整三向精调器1，直至完成单块预制轨道板5精调；

步骤9：重复步骤7至8，进行下一块预制轨道板5精调操作。

本实施例中，预制轨道板5规格一致时，多功能精调标架4一次调整到位即可，无须反复调整；实际精调过程中，仅需要确定三向精调器1上各双向液压缸进动方向即Δ_i的正负值，通过全站仪连续跟踪测量保证预制轨道板5四角处的Δ_i值接近于0，即表明精调完成；PLC液压控制系统3可设置手动模式，人为控制四个三向精调器1任意方向的独立调整，以应对程序报错等特殊情况。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，包括三向精调器（1）、多功能精调标架（4）、PLC液压控制系统（3），四个三向精调器（1）分别安装在预制轨道板（5）两侧靠近四角的位置处，一个多功能精调标架（4）安装在预制轨道板（5）承轨台（52）的扣件预埋套管（51）内；三向精调器（1）包括可调节底座（11），还包括安装在可调节底座（11）上且受PLC液压控制系统（3）控制的X向调节器、Y向调节器、Z向调节器；多功能精调标架（4）包括主横梁（43），主横梁（43）中部可拆卸安装有精调架体（42），精调架体（42）上安装有双向倾斜传感器（421）和定位棱镜（422），双向倾斜传感器（421）与PLC液压控制系统（3）信号连接；

所述可调节底座（11）包括上底板（124），上底板（124）上设有两条X向导轨（120）和一条Z向长槽；X向调节器包括X向滑动板（16）、X向液压缸（12）、X向传动单元，X向滑动板（16）通过底部开设的X向贯通槽安装在上底板（124）上，X向液压缸（12）安装在X向滑动板（16）一侧，X向滑动板（16）另一侧焊接Z向液压缸底座（14）；X向传动单元包括位于Z向长槽中的传动滑套，传动滑套顶部铰接有从动杆（118），从动杆（118）另一端与X向滑动板（16）铰接，传动滑套侧边的驱动杆与X向液压缸（12）的活塞连接；进行X向调节时，X向液压缸（12）沿Z向做伸缩运动，带动驱动杆沿Z向运动，驱动杆带动传动滑套在Z向长槽内移动，传动滑套移动的同时，通过铰接的从动杆（118）带动沿X向运动，进而由从动杆（118）带动X向滑动板（16）沿X向运动。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述可调节底座（11）可拆卸安装在隧道壁（2）或隧道仰拱（6）上，可调节底座（11）的下底板（111）设置两道X向滑槽，X向滑槽内均设有丝杠（114），丝杠（114）一端均转动安装在下底板（111）上，另一端均键连接有X向锥齿轮（115），X向锥齿轮（115）均与Z向锥齿轮（119）啮合；Z向锥齿轮（119）之间键连接有Z向旋转轴（121），Z向旋转轴（121）中部键连接有从动锥齿轮，从动锥齿轮与手柄轴一端的驱动锥齿轮（122）啮合，手柄轴另一端穿过下底板（111）侧边通孔且设计为可调节手柄（116）形式；

丝杠（114）上安装有X向滑块（112），X向滑块（112）两侧铰接一对推杆（113），推杆（113）另一端与可调节底座（11）的上底板（124）铰接，上底板（124）与下底板（111）一侧长边通过销轴形成铰接。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述Z向调节器包括Z向滑动板（13），Z向滑动板（13）通过底部设置的两条Z向导轨安装在X向调节器上表面的Z向滑槽中；Z向滑动板（13）一侧设有螺柱，螺柱与Z向液压缸（15）的活塞连接， Z向液压缸（15）安装在X向调节器一侧的Z向液压缸底座（14）上。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述Y向调节器包括精调-轨道板连接架（17）、Y向自锁式液压千斤顶（19）以及可伸缩式的Y向滑动杆（18）；Y向自锁式液压千斤顶（19）安装在Z向调节器上表面，其活塞杆固定在精调-轨道板连接架（17）内表面槽内；Y向滑动杆（18）穿过精调-轨道板连接架（17）上的贯通孔后，其伸缩端固定在精调-轨道板连接架（17）上；

精调-轨道板连接架（17）在靠近预制轨道板（5）的一侧安装有第一连接板，第一连接板上设置两道槽口，槽口中安装有调节螺杆，三向精调器（1）通过调节螺杆安装在预制轨道板（5）上。

5.根据权利要求1所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述主横梁（43）两端分别铰接相互平行的第一纵梁（45）、第二纵梁（44），第一纵梁（45）与第二纵梁（44）的两端分别通过第一调节横梁（47）、第二调节横梁（46）铰接在一起，形成框架结构；第二纵梁（44）两端的铰接销轴下部分别安装有与扣件预埋套管（51）配合的第三嵌入杆（49）、第四嵌入杆（48），第一调节横梁（47）及第二调节横梁（46）上靠近第一纵梁（45）的一端分别安装有与扣件预埋套管（51）配合的第一嵌入杆（410）、第二嵌入杆（411）。

6.根据权利要求5所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述第一纵梁（45）、第二纵梁（44）结构相同，均包括固定梁（441）和活动梁（442）；固定梁（441）一端套装在活动梁（442）一端内腔中，固定梁（441）另一端通过铰接销轴与第四嵌入杆（48）连接，活动梁（442）另一端通过铰接销轴与第三嵌入杆（49）连接；固定梁（441）及活动梁（442）相连接的一端均设有第二直槽口，第二直槽口中安装有固定用螺栓。

7.根据权利要求5所述的城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统，其特征在于，所述第一调节横梁（47）及第二调节横梁（46）一端均设置有凹槽，凹槽中部均开设有第一直槽口以及多个齿轮安装槽，第一直槽口内均设置有丝杆（462），丝杆（462）上均安装有滑块（461），第一调节横梁（47）及第二调节横梁（46）上的滑块（461）底部分别连接有第一嵌入杆（410）、第二嵌入杆（411）；丝杆（462）一端转动安装在第一直槽口侧壁，另一端连接第一锥齿轮（464），第一锥齿轮（464）与第二锥齿轮（463）啮合，第二锥齿轮（463）连接旋转把手（465）。

8.一种利用权利要求1所述城市轨道交通预制轨道板智能化精调系统的精调方法，其特征在于，包括如下过程：

步骤1：预制轨道板（5）粗铺设，清理精调施工现场；

步骤2：根据设计图纸确定扣件预埋套管（51）距，据此调整多功能精调标架（4）；

步骤3：全站仪自由设站确定基准点坐标，确定待测的预制轨道板（5）侧边靠近四角处的螺栓孔处空间理论坐标值；

步骤4：将PLC液压控制系统（3）连同四个三向精调器（1）运输至待精调区域；

步骤5：将三向精调器（1）的精调-轨道板连接架（17）与预制轨道板（5）固定，将三向精调器（1）的可调节底座（11）与隧道壁（2）或仰拱（6）进行螺栓连接，然后调节可调节底座（11）上的可调节手柄（116），使得可调节底座（11）的上底板（124）水平；

步骤6：安装经步骤2调整完成的多功能精调标架（4）；

步骤7：全站仪对准定位棱镜（422），并开始连续测量模式，通过蓝牙连接，将全站仪测得的坐标数据及双向倾斜传感器（421）测得的倾角数据实时传输至PLC液压控制系统（3）中，PLC液压控制系统（3）计算得到四个三向精调器（1）在X、Y、Z方向的调整量；

步骤8：PLC液压控制系统（3）通过液压油路控制三向精调器（1）中各液压缸工作，对预制轨道板（5）位置进行一次精确调整，然后PLC液压控制系统（3）继续根据实时计算得到的实时调整三向精调器（1），直至完成单块预制轨道板（5）精调；

步骤9：重复步骤7至8，进行下一块预制轨道板（5）精调操作。

9.根据权利要求8所述的精调方法，其特征在于，所述步骤7中，PLC液压控制系统（3）计算四个三向精调器（1）在X、Y、Z方向的调整量的具体方法如下：

首先，基于下式计算预制轨道板（5）侧边靠近四角处的四个三向精调器（1）的X、Y、Z方向的调整量：

式中，为单块预制轨道板（5）上四个三向精调器（1）所在的空间相对坐标，该空间相对坐标的坐标系的原点为定位棱镜（422），X轴方向为预制轨道板（5）短边方向，Y轴方向为垂直于预制轨道板（5）的方向，Z轴方向为预制轨道板（5）长边方向；/>表示四个三向精调器（1）；/>表示定位棱镜（422）处的空间理论坐标；

其中，三向精调器（1）的空间相对坐标值采用下式计算得到：

式中，为预制轨道板（5）宽度；/>为预制轨道板（5）长度；/>为定位棱镜（422）到预制轨道板（5）长边的距离，/>为定位棱镜（422）到预制轨道板（5）短边的距离；/>、/>、分别为绕X、Y、Z轴的旋转矩阵，其矩阵表达式如下：

式中，、/>分别为通过双向倾斜传感器（421）测得的预制轨道板（5）绕X、Z轴的水平倾角；/>为预制轨道板（5）绕Y轴的转动角度。