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1、授课人：授课人： 培训班名称：铁路大型养路机械司机转岗培训培训班名称：铁路大型养路机械司机转岗培训【一、组织教学】:引导学生进入学习状态。【二、导入新课】:通过机械车测量系统引入课题.【三、讲授新课】课课 题题机械车测量系统教学目的与教学目的与教学要求教学要求目的：目的：熟悉机械车测量机构检测原件的功能熟悉机械车测量机构检测原件的功能。要求：要求： 此教案让学员熟悉机械车测量机构检测原件的功能。熟悉机械车测量机构检测原件的功能。教学重点与教学重点与教学难点教学难点重点：重点：铁道线路方向及水平的检测与整正原理、线路方向偏差检测及拨道原理、线路水平检测及起道原理。难点：难点： 铁道线路方向及水平
2、的检测与整正原理、线路方向偏差检测及拨道原理、线路水平检测及起道原理。课型课型理论课 讲授讲授270 分钟其他其他课时课时分配分配合计合计270 分钟教学方法、手段（教教学方法、手段（教具）具）1、方法：讲授法、示范法。2、手段：多媒体课件 3、教具：现场实物机具教学过程（教学步骤与内容）教学过程（教学步骤与内容）铁道线路方向及水平的检测与整正原理铁道线路方向及水平的检测与整正原理对铁路轨道进行拨道与起道抄平作业的目的是消除轨道在使用过程中产生的轨道方向，左、右水平，前、后、高低的偏差，使轨道达到新线设计标准或线路维修规则所要求的尺寸。08-32 捣固车采用单弦检测轨道方向，双弦检测轨道的前、
3、后高低。这两种检测方法都有一定的数学原理。本章运用数学分析的方法重点论述单弦法检测轨道方向的数学原理，推出单弦四点法和三点法检测拨道的数学模型。一、一、单弦法整正曲线的基本原理单弦法整正曲线的基本原理铁路曲线半径都是很大的，现场无法用实测半径的方法来检查曲线的圆顺。通常是利用曲线的半径、弦长、正矢之间的几何关系，用一定长度的弦线测量曲线正矢的方法，来检查线路曲线的圆顺，人工用这种方法来检查整正曲线的圆顺被称作绳正法。捣固车上线路方向的检测也是运用绳正法曲线检测的基本原理。通过传感器把方向偏差转换成电信号，经过电路运算产生驱动信号控制电液伺服系统自动整正线路方向，达到整正曲线的目的。在 08-3
4、2 捣固车上的这一自动检测拨道系统，称为单弦检测拨道系统。二、曲线半径、弦长与正矢之间的关系二、曲线半径、弦长与正矢之间的关系如图 2-1,在圆曲线上连一条直线 BD，这条直线叫弦。弦上任一点倒曲线上的垂直距离叫做矢距，在中央点 M 的矢距叫正矢。在图中三角形DMO 为直角三角形，根据勾股定理：R2=(L/2)2+(R-H)2=(L/2)2+R2-2RH+H2则：2RH=(L/2)2+H2式中 R-圆曲线半径L-弦长H-正矢单位 (m)由于铁道线路曲线半径很大，H2与 R 相比不到万分之一，故 H2可忽略不计，则上式可以写成：R=(L/2)2/2R （ 2-1）通过简化得到的公式（2-1）可知
5、：正矢与圆半径成反比线性关系，与弦长的平方成正比。如果用一定的弦长把圆曲线分成若干弧段，则每个弧段的正矢必然相等。三、线路方向偏差检测及拨道原理三、线路方向偏差检测及拨道原理使轨道在水平面享有或向左进行拨道，称为拨道作业。其目的是为了消除线路方向偏差使曲线圆顺，直线直。捣固车进行拨道作业时，拨道量的大小方向，是由安装在捣固车上的线路方向偏差检测装置（正矢传感器）测出的电压信号， 。经电路调理后输出控制信号，给电液伺服控制的博导机构自动地进行拨道作业。08-32 捣固车采用单弦检测装置检测线路方向偏差，它有四点法偏差检测，三点法偏差检测及激光直线矫正三种偏差自动检测拨道方式。下面我们先介绍线路方
6、向偏差自动检测拨道原理线路方向偏差检测装置，是根据单弦检测拨道理论设计的，它的构成如图 3-1 所示：在线路方向偏差检测装置的 A、D 检测小车之间，拉一根钢丝绳作为检测基准，A 点检测小车上的气缸把钢丝弦线拉紧，在 B、C 检测小车各装有一个矢距传感器 pot1,pot2,弦线穿过矢距传感器上的拨叉，当线路方向有偏差时，弦线带动拨叉使矢距传感器上的电位器转动，输出一个模拟矢距的电压值 H1,H2, 经运算放大器输出一个比较偏差信号 Diff1,与前端偏移信号 Dig（人工提供）或 GVA 来的拨道修正信号 V（自动给出）进行比较，输出拨道信号 Diff2 给电液伺服阀 HY,HY 将电信号转
7、换成液压信号，使液压油进入拨道油缸，拨道油缸推拉拨道轮 R 使轨道左右移动来消除线路偏差。31 四点法检测原理四点法检测原理前面提到线路方向偏差检测有四点法、三点法、激光矫直法三种检测方式。下面我们先介绍四点法。在介绍四点法之前，我们先介绍几个数据大家要记住。我国引进的 08-32 捣固车的方向偏差测量弦长 A、D 间的距离为 21.1m,A、C 间的距离 10.5m,A、B 间的距离 5.315m,C、D 间的距离 10.6m,B、C 间的距离 5.185m,B、D 间的距离 15.783m.为了叙述方便,用 L1 表示 AB 长，L2 表示 BC 长，L3 表示 CD 长，L 表示 AD
8、长。四点法顾名思义有四个测量点，分别为 A、B、C、D(从后向前排布)A、D 为固定点,B、C 为矢距点 H2、H1。如图 3-2 所示：当 A、B、C、D 个点在同一的圆曲线上时，H2、H1 可由 2-1 式近似得出。H1=AC*CD/2R=L3*(L1+L2)/2R-(3-1)H2=AB*BD/2R=L1*(L2+L3)/2R-(3-2)将（3-1） （3-2）两式相除得到H1/H2=AC*CD/AB*BD=L3*(L1+L2)/L1(L2+L3)=Kb-(3-3)H1=H2*Kb-(3-4)由(3-4)式看出消去了半径 R,因此此式适合任何半径和直线上进行方向偏差检测工作。为 08-32
9、 捣固车的拨道奠定了理论基础。将 08-32 捣固车给出的各点线长的数据代入（3-3）得出 08-32 捣固车检测装置的 B 点的比例常数为:Kb=L3*(L1+L2)/L1*(L2+L3)=10.6*(5.315+5.185)/5.315*(5.185+10.6)=1.3266 从而得出 H1=H2*1.3266,在 08-32 捣固车上 kb 是个固定的比例常数。也就是说当捣固车在同一圆曲线上时，H1 与 H2 满足关系式H1=H2*Kb,线路方向偏差信号为零，说明线路方向良好。当不满足关系式H1=H2*Kb 时，线路方向存在偏差通过拨道使偏差为零。这里要强调的是在四点法检测拨道系统中，B
10、 点检测的是已整正好的矢距，作为标准的给定信号，C 点检测的是未整正好的矢距，作为反馈信号。两者通过电路调理按照比例关系进行比较，产生的差值作为拨道的依据。这就是四点法检测和拨道的调节过程。32 三点法检测原理三点法检测原理理解了四点法检测拨道原理，再学习三点法检测拨道原理就不难了。三点法检测拨道原理顾名思义检测点由四点改为三点。它是如何实现的呢？A、B、C、D 四点，我们想办法去掉一点，不就变成三点了吗？08-32 捣固车在设计时就事先考虑了如何处理。A 点检测点不用，将 B 点的拨叉固定。将 B 点的矢距传感器的信号在电路上用开关短路，这样 C点测出的矢距 H1 就是圆曲线上矢距。这里必须
11、注意在圆曲线上 C 点测出的矢距 H1 不能作为测量偏差当作拨道信号。他必须与标准的给定信号进行比较后产生的差值才能作为拨道信号，这个标准的给定信号是由计算机或人工按照该段线路的设计正矢值 V 决定的。只有将 C 点测出的信号H1 与 V 进行比较得出的差值才可作为拨道信号.设计正矢值就是理论矢距值,计算方法如下:V=BC*CD/2R=L2*L3/2R=5.185*10.6/2R=27.48/2R-(3-5)拨道的差值为=V-H1-(3-6)由于直线的 R 为无穷大，所以 V 为零,只有在直线拨道时 H1 可直接作为拨道值使用。从上面的分析可见四点法与三点法的不同之处在于所取的给定值不同，弦线
12、的总长度不同，四点法的给定值是整正好的轨道测量矢距值 H2,三点法的给定值是该段圆曲线路的设计矢距值 V。而实际拨道的值是它们与 H1 按照关系式计算出的差值。记住了这些区别就不难理解三点法和四点法的检测拨道原理了。33 线路直线段的激光矫直原理线路直线段的激光矫直原理捣固车在很长的直线上机型拨道作业时，由于检测线长的长度有限，所以整正后的直线方向不理想，仍有大慢弯存在，为了提高直线的矫直精度，只能通过加长检测弦线的长度才能达到。而要在现有捣固车的长度上机械的加长钢丝绳的长度，是不现实的的事情。那么能否用一种简单的方法实现弦线的延长呢？设计师想到了用激光束的直线特性实现了这一想法。在 D 点检
13、测小车上安装一个激光接收器，担任接收距捣固车 300500m 激光发射器射来的光束，这条激光束相当于把 D 点的弦线延长了 300500m。使用激光矫直法作业时，采用三点法检测，B 点固定，D 点固定.激光接收器相对 D 点移动的距离由安装在跟踪机构上的位移传感器测出，按照相似三角形的比例关系计算出移动距离 ED 对 C 点矢距的影响值 HD，如图 3-3 所示。HD 与实测的 C 点矢距叠加即为拨道值，HD 的正负由激光接收器移动是向左还是向右的方向确定。HD=(L2/L2+L3)*ED=KD*ED-(3-7)根据 08-32 弦线间的距离得到HD=(5.185/18.785)*ED=0.3
14、28*ED0.328 为 D 点偏离对 C 点矢距影响的系数根据这一比例关系,在电路里安排运算器自动运算完成拨道过程GC HD ED B C DL2 L3图 3-3四、线路水平检测及起道原理四、线路水平检测及起道原理线路水平包括线路横向水平和纵向水平。纵向水平检测装置和横向水平检测装置同时进行测量，起道量要考虑横向水平和纵向水平的偏差，使起道作业后的线路轨道的前、后、左、右都处在同一平面上。符合线路维修规则的要求。通常把这一作业过程称为起道抄平作业。41 线路横向水平检测及起道原理线路横向水平检测及起道原理线路横向水平又称轨道左右水平。 人工检测轨道的横向水平通常用道尺，用眼睛观察气泡所在的位
15、置来判断轨道左右水平的偏差。捣固车上检测线路横向水平使用水平传感器（电子摆） 。08-32 捣固车在D、C、B 点检测小车上分别装有电子摆，用来测量起道前、起道中、起道后的轨道横向水平偏差。其中 D 点的电子摆测量起道前的横向水平偏差，此水平偏差信号输入起道控制电路，与设定的起道量进行比较，其差值通过电液伺服阀控制起道油缸提起轨道， ，直到基准股钢轨的提起高度达到设定值时起道停止。C 点电子摆测量起道过程中横向水平的偏差，此偏差与理论超高值比较不参与作业，仅供仪表显示，由司机根据仪表显示了解起道状况，若发现横向水平仍有偏差，可通过人工调节电位器，改善起道质量。B 点电子摆测量起道后的横向水平的
16、偏差，此偏差也不参与作业，主要是给记录仪提供记录数据用途和给仪表显示用。水平检测的基准钢轨，在直线地段任一股轨都可以，在曲线上必须要以有超高的一股钢轨为基准，另一股钢轨就以基准轨为基准提起。圆曲线的外股钢轨要设置一定的超高，其超高值在缓和曲线内顺完，顺坡度不应大于 20/00，超高值的输入由 GVA 自动输入，或者用起道量手动输入器人工输入来实现。42 线路纵向水平检测及起道原理线路纵向水平检测及起道原理线路纵向水平检测原理与线路方向偏差检测的三点法检测原理相同，只是各测点间的距离和传感器的结构不同。如图 4-1 在左右两股钢轨上各有一套单弦纵向水平检测装置，我们称抄平传感器。抄平传感器将检测到的纵向轨道高低偏差信号输入起道电路。探
