铁路轨距尺计量检定培训讲义

1 轨距尺介绍

1.1 应用

国铁：普速160 km/h以下、动车（160~250）km/h、高铁（160~350）km/h地铁/轻轨：平均速度60 km/h

1.2 技术参数

表 1 轨距尺测量范围

1.2.1 轨距（查照间隔、护背距离）零位：1435 mm（1391 mm、1348 mm），测量范围（略）1.2.2    超高2级标尺类：测量范围（-150 ~ +150）mm其他：测量范围（-185 ~ +185）mm

1.3 应用

线路日常维修需要控制轨距、超高几何参数，保证列车安全运行

1.4 结构组成    

标尺类和数显类，准确度等级0、1、2级

2 轨距尺检定器介绍

为轨距尺轨距、超高提供参考值准确度等级：Ⅰ级、Ⅱ级按结构分为：正弦原理、正切原理Ⅰ级可检定0、1、2级轨距尺Ⅱ级只能检定2级轨距尺

3 以水准泡为超高读数装置的超高零位示值误差的检定方法

不论轨距尺、检定器超高零位均与大地自然水平相一致

3.1 检定方法

3.1.1    调整检定器纵、横水准泡居中

3.1.2    轨距尺读数装置对零

3.1.3    轨距尺置于检定器上

第一次（掉转0°）读数：α₁

第二次（掉转180°）读数：α₂

第一次（掉转0°）读数水准泡位置

第二次（掉转180°）读数水准泡位置

3.1.4    零位示值误差计算公式：（α₁ – α₂）/ 2

3.2 检定方法由来

检定器本身存在零位示值误差

假设α₁= a₁ + δ；α₂= a₂ + δ

a₁、a₂分别为掉头前后轨距尺读数装置内在因素导致的水泡移动量。

（α₁ – α₂）/ 2=（a₁ + δ – a₂ – δ）/ 2=（a₁ – a₂）/ 2

此计算方法可消除由于检定器水平零位不准导致的系统误差。

按图所示α₁ = +1.2格；α₂ = +0.6格

假设δ = +1格

则a₁ = + 0.2格；a₂ = -0.4格 

3.3 角值与线值的换算

2级轨距尺水准泡分度值是3(′)，格值× 分度值为(′)（角度）

角度化弧度：1(′) = (1/60)° × 2π / 360°

线值=弧度× 1505 mm      

3.3.1 检定规程6.3.9 a）中，超高零位示值误差公式

Δ_sp = (p₁ + p₂) / 2

p₁、p₂单位为mm [以轨距尺mm为单位]

[调整检定器纵、横水平泡，记录轨距尺示值p₁，将轨距尺调转180°记录示值p₂。由于数显类轨距尺内置角度传感器，角度转换为长度值，这一点有区别于标尺类轨距尺（机械结构原理）。也就是说数显类轨距尺有正负方向区分，即p₁、p₂读数有正负号]

3.3.2 检定规程6.3.9 b）中，超高零位示值误差公式

Δ_sp = k_α × (α₁ – α₂)

[两次读数都在水平泡的同端进行，其符号相对于检定器的同一端，这是因为标尺类轨距尺无正负方向区分，即α₁、α₂读数无正负号。检定时读取水平泡α₁、α₂为角度单位，最终结果换算为长度单位]

α₁、α₂单位为(′) [以水准泡分度值(′)为单位]

k_α为转换系数，0.2189 mm / (′)

k_α = 1505 mm / 2 × (1/60)° × 2π / 360° / (′) = 0.2189 mm / (′)

4 轨距尺超高示值误差和重复性的处理方法

4.1 轨距尺超高工作原理分类

4.1.1    2级标尺类轨距尺

以正切原理显示超高测量值，设计时，保持两测座之间距离1505 mm为恒定值，其正切值为两测座高度差，并在超高读数装置上定度，即超高值。

4.1.2    0、1级数显类轨距尺

以正弦原理显示超高测量值，设计时，采用角度传感器，以1505 mm为恒定值，其正弦值在超高读数装置上显示出来，其显示值即超高值。

4.2 检定器超高工作原理分类

4.2.1 正弦原理：

以活动测量块一端为转轴，通过加垫标准块规升起另一端，形成超高，得到1505 mm的正弦值，即超高标准值。

4.2.2 正切原理：

活动测量块测量面至检定器另一端1505 mm处设一垂直超高尺，用量杆调整活动测量块位置，确保检定器复现的是1505 mm处的超高标准值。

4.3 轨距尺超高示值误差的数据处理

4.3.1 轨距尺与检定器原理相同直接比较，正弦检定器检定0、1级数显轨距尺；正切检定器检定2级标尺式轨距尺。

正弦原理：在检定 2级轨距尺时，应对轨距尺的超高示值误差进行附加修正，附加修正值见表7。

正切原理：在检定0级和1级轨距尺时，应对轨距尺的超高示值误差进行附加修正，附加修正值见表8。4.3.2 轨距尺与检定器原理不同

统一原理，再行比较

例1：正弦检定器检定2级标尺类轨距尺，首先确定原理误差。 

 H——轨距尺任意检定点

其次确定修正值

修正值=正弦值- H；正弦值=1505 mm × sin α；tan α = H / 1505 mm

修正值为负数，与轨距尺示值相加，得到修正。

再者轨距尺修正后的示值与检定器示值进行比较。

例2：正切检定器检定0、1级数显类轨距尺，首先确定原理误差

其次确定修正值

修正值=正切值- H；正切值= 1505 mm × tan α；sin α = H / 1505 mm

修正值为正数, 与轨距尺示值相加，得到修正。

再者轨距尺修正后的示值与检定器示值进行比较。

4.4 超高示值变化量测量方法和数据处理

将检定器超高调整至零位，将轨距尺置于检定器测量块顶面之上，记下轨距尺的超高示值b₁₀，将轨距尺掉转180°，再按此置于检定器测量块顶面之上，记下轨距尺的超高示值b₂₀；然后将倾角垫块可靠地置于检定器测量块顶面上并固定好，再将轨距尺置于倾角垫块上（与超高值b₁₀对应的方向相同)，并使其搭轨面与倾角垫块顶面接触，记下轨距尺的超高示值b₁₁；将轨距尺掉转 180°，再按此置于倾角垫块上，记下轨距尺的超高示值b₂₁，两次的示值变化量△₁、△₂按式下式计算：

△₁ = | b₁₁ – b₁₀ |

△₂ = | b₂₁ – b₂₀ |

取△₁、△₂的较大者为超高示值变化量

4.5 超高重复性数据处理

将检定器锁定在轨距尺超高测量范围内任意测量点上，再将轨距尺置于检定器上，反复测量超高5次，测量结果的最大值与最小值之差即为重复性。

重复性R = bmax– bmin

5 超高示值变动量控制的目的

我国山区铁路存在33/1000坡度线路，有坡度的线路仍然需要测量超高，在测量有坡度线路超高时，不应该对正常超高测量结果构成较大影响。33/1000坡度对应的角度值约1.89°，倾角垫块的斜度为2°，以模拟最大坡道线路倾斜，按照规程检定方法，测量并控制超高示值变动量

6 两测头之间绝缘电阻控制目的

铁路线路实行轨道电路控制自动化，列车通过信号机线路时，车轮接通轨道电路，信号灯由绿灯变红灯，实现对下一列车的通行控制，以保持两列车的车距。

日常轨距尺测量线路，不应该发生由于两侧头接触钢轨导致触发轨道线路的危险后果，轨距尺应有足够的绝缘性能。

7 轨距尺首次检定，超高、轨距两参数检定点数量盘点

7.1 2级标尺类轨距尺

超高：50 mm、100 mm、150 mm、任意一非零点，共4个点，掉头误差4个，示值误差8个；

轨距：1435 mm、1430 mm、1445 mm、1455 mm、1470 mm，共5个点，示值误差5个；

查照间隔：1391 mm，1个点，示值误差1个；护背距离：1348 mm，1个点，示值误差1个；

7.2    0、1级数显类轨距尺

超高：50 mm、100 mm、150 mm、180 mm、任意一非零点，共5个点，掉头误差5个，示值误差10个；

轨距：1435 mm、1410 mm、1425 mm、1445 mm、1455 mm、1470 mm，共6个点，示值误差5个；

查照间隔：1391 mm、1381 mm、1401 mm，共3个点，示值误差3个；

护背距离：1348 mm、1338 mm、1358mm，共3个点，示值误差3个；

8 轨距尺轨距参数示值误差解析

轨距尺尺身材质：铝合金：线膨胀系数为：22.6×10^-6 /℃

检定器主体材质：钢  制：线膨胀系数为：11.5×10^-6 /℃

两者检定温度偏离20℃时，需进行温度修正

8.1 修正方法

8.1.1    0、1级数显类轨距尺

自带温度传感器，可进行自动修正

8.1.2    2级标尺类轨距尺

纯机械结构，手工计算修正，修正值：k_t × (t – 20℃)

k_t =0.015 mm/℃（温度修正系数）

（22.6 × 10^-6 /℃ – 11.5 × 10^-6 /℃）× 1435 mm=0.016 mm/℃

为便计算，k_t取0.015 mm/℃

8.2  示值误差处理方法

8.2.1    总偏差

△_i=△L_s+△L_si– k_t × (t – 20℃)

总偏差=量杆偏差+检定器指示值-温度修正

8.2.2    轨距示值误差

△_35i = L_35i -（1435 mm +△_i）

轨距示值误差=轨距尺轨距示值-（1435 mm +总偏差）

8.2.3    查照间隔

△_91i = L_91i -（1391 mm +△_i）

查照间隔= 1435 mm – 44 mm = 1391 mm

8.2.4    护背距离

△_48i = L_48i -（1348 mm +△_i）

护背距离= 查照间隔- 43 mm = 1348 mm