轨距尺测量基线增长时超高测量的修正值分析

　　目前铁路工务部门检定轨距尺所采用的标准设备是由铁道部标准计量研究所监制的“Ⅱ型轨距尺检定器”(二级检定器)。该检定器是以标准轨距1435mm时两轨中心间的距离而设计的,其超高示值是以轨距1435mm时调整水平杆气泡位置得以实现的。由于轨距尺检定器的测量基线长度为定值(1505mm),而轨距尺在实际应用中的测量基线长度是在1505~1520mm间变化(不考虑线路轨距(+6, -2)的允许误差,以下同),这样就不可避免产生测量值与实际值间的系统误差。现在满足轨距尺轨距测量误差要求的前提下,对Ⅱ型轨距尺检定器在实际测量超高时的误差做如下技术分析。

　　1　检定超高误差要求

　　(1)轨距尺超高误差要求按照JJG219-86《铁路轨距尺》检定规程要求:轨距尺超高示值误差在超高全量程范围内不应超过1·5mm。

　　(2)根据量传保证体系的规定,标准装置一般为被检器具的误差的1/3—1/10,由此轨距尺检定器超高误差应小于0·5mm。

　　2　轨距尺检定器超高检定工作原理

　　所谓两轨的水平是指两轨轨顶连线相对水平的夹角α,水平状态时轨顶连线(可视为轨距尺)与水平面的夹角为零;所谓超高是指在给定长度上两轨之间的水平高度差。

　　线路超高如图1所示:Ⅱ型轨距尺检定器是在固定测量基线长度,即按标准轨距1435mm时两轨中心间的距离1505mm标准距离为定长的基础上利用齿条升降机构垂直升高主尺使轨距尺两端产生高度差,此时轨距尺上超高示值与主尺示值对应相等,即为理论上两轨高度差值,其值为标准轨距1435mm时两轨中心距1505mm与α正切值的积。由此可见只要轨距尺与水平夹角α一定时,在轨距尺水泡上所反映出的超高示值将是同一固定值。

　　然而在实际线路测量中,轨距是在1435—1450mm间变化的,在一定α角时,轨距越宽,测量基线越长,其与tanα积也越大,因此实际超高值与轨距尺的超高示值误差相应越大。由于在实际线路中,两轨超高发生增递时,外轨的轨迹是在以内轨为圆心,以加宽后测量基线长为半径的圆弧线上发生位变,则实际超高值为加宽后测量基线值与α正弦的积,这样相对修正了一些误差。现对修正后的误差进行分析。

　　3　系统误差分析

　　根据以上分析,由现推广使用的“Ⅱ型轨距尺检定器”测高差采用的垂直升高主尺满足正切原理,实际线路超高按圆弧轨迹递增形成高度差是符合正弦原理如图2:

　　图中,在直角△ABC中,AC为轨距尺检定器按标准轨距1435mm时两轨中心距值1505mm,BC为标准超高h。AC′为加宽后测量基线L,以A为圆心,AC′为半径交AB延长线于B′点,AB′为实际加宽超高后两轨顶连线,α为轨顶连线与水平的夹角,B′O垂直于AC′交AC′于O,B′O为实际超高H。经B作BO′垂直B′O交B′O于O′,则B′O′为误差△h,可推导出修正值公式: