1 引言

轨道平顺性控制是高速铁路测量的难点之一，为此，轨道精调测量常常耗费我们大量时间和精力，尤其是有砟轨道，一般测量方法耗时费力，数据传递慢易出错。一直以来，国内外专家进行了大量的探索和研究，研制了EMSat、轨道测量小车等先进系统。

GEDO Vorsys系统（简称“Vorsys系统”）采用两台轨道测量小车与一台全站仪联合测量，准确高效地采集轨道几何状态，经专业软件处理得到捣固文件并直接导入大机控制系统，指导起拨道作业。该系统大大简化了测量流程，实现数据无缝对接，提高了作业效率，为有砟轨道捣固机预先测量提供了一个完善的解决方案。下面，本文将对该系统的实际应用进行全面测试和研究。

2 Vorsys系统原理

2.1 系统组成

Vorsys系统主要由两台GEDO CE测量小车、一台Trimble S8机器人型全站仪以及终端控制器TSC2组成，其中一台小车用于安装全站仪（全站仪小车），相当于移动测站，另一台用于安装棱镜（棱镜小车），相当于移动觇标，如图1。

图1 Vorsys系统组成

2.2 系统原理

Vorsys系统的主要原理如图2。首先利用全站仪小车测量两个线路控制点，确定待测轨道的参考弦线；再通过跟踪并测量棱镜小车，采集轨道几何形态；最后计算各点轨道调整量，形成捣固文件。

图2 Vorsys系统主要工作原理示意图

2.3 系统特点

Vorsys系统具有以下优点：①测量精度高（＜2mm/200m）、速度快（800～1200m/h）、集成度高（全无线）、连续作业时间长；②实现全自动连续测量存储，实时偏差显示，自动化程度高；③实现相邻测站间“零搭接”；④自动优化线路，人工干预少；⑤数据格式兼容多数捣固机。

3 Vorsys系统应用效果测试与研究

3.1 应用于有砟轨道精调测量

随机选取一段有砟轨道线路，里程K50+100～K53+400，长度5km，线路刚刚完成长钢轨应力放散并锁定。

现场分别采用GEDO CE轨道几何状态测量系统（《规范》建议的方法[2]，简称“GEDO CE系统”）和Vorsys系统进行测量。受现场条件限制，为节省测试时间，GEDO CE系统的测量结果直接采用之前刚刚采集的数据，其直线段只有起道量数据。

1）测试结果

参照设计值计算轨道每10m间距的起/拨道量，结果对比如图4，数据统计见表1。

图4 有砟轨道实测对比

表1 有砟轨道实测对比统计分析表

2）结果分析

根据测试结果分析认为：

① 两次采集数据时间间隔了5天，期间工程车正常运行，且进行部分轨距调整作业。此外，该区段为新铺线路，线形较差，受条件限制测点未作标记，两次测量的位置不尽相同，一定程度影响了测试结果；

② 拨道量的实测结果好于起道量，即平面精度高于高程精度。由于Vorsys系统每200m仅取2个CPIII点定弦，受CPIII点和建站精度的影响更大，这反应在起道量实测差值大于10mm的测点相对集中在K49+400前后各100m、K52+450前后各150m、K53+200前后各100m范围，以及拨道量偏右的测点远多于偏左的测点；

③ 实测结果对比曲线大体呈平行趋势，且相邻点实测差值的变化量较小，说明二者在静态平顺性方面的测量结果基本一致，Vorsys系统可达到10m弦小于2mm的平顺性要求。

3.2 应用于无砟轨道精调测量

1）测试结果

随机选取一段无砟轨道线路，里程K368+926～K369+256，长度329m，测量后参照设计值计算轨道每1m间距的起/拨道量，结果对比如图5，数据统计见表2。

图5 无砟轨道实测对比

表2 无砟轨道实测对比统计分析表

2）结果分析

根据测试结果分析认为：①二者的测量结果基本一致，Vorsys系统能够达到2mm的精度；②从相邻点实测差值的变化量对比，Vorsys系统能满足10m弦小于2mm的平顺性要求。

3.3 与大机联合作业

选取一段新建有砟轨道线路进行测试，里程K30+355～K33+555，长度 3.2km。

1）测试方案

测试采用Vorsys系统配合株洲0932型连续走行捣固车，流程如图6。

图6 系统与大机联合作业测试流程

2）测试结果

采集间距为5m，共采集数据656组，测量效率800m/h，结果对比如图7，数据统计见表3。

3）结果分析

根据测试结果分析如下：

①捣固后，同一段线路的几何状态明显变好，轨道线形波谷有较大改善，剩余起道量平均值基本接近设定的50mm，平顺性大大提高；

图7 大机作业前后轨道线形对比

表3 大机作业前后实测数据统计分析表

②K30+355～+450段，因初始几何状态较差，而大机软件设定的最大拨道量20mm、起道量35mm，故无法一次完成所需的起拨道，作业前后线路明显呈平行趋势，未达到预期效果；

③K30+680～ +800段，因线上道砟太少，大机无法正常完成起道作业，导致捣固后的高程波动较大，尚有30mm的最大剩余量；

④K30+800～K31+000段，因所需拨道量较大，而线间道砟过多，大机无法正常完成拨道，导致尚有18mm的最大剩余量。

⑤K31+420～ +650段，因所需拨道量较大而起道量较小，大机作业固有特性导致线路被抬升，未能达到预期效果。

4 结束语

通过测试分析，可以初步得出以下结论：①Vorsys系统的测量效率不低于800m/h，较之常规测量小车提高一倍以上，且外业只需2～3人，作业强度大大降低；②Vorsys系统实现了自动采集、自动优化、与大机无缝对接，智能程度高，避免人为误差，提升了大机自动化程度；③轨道静态平顺性方面，Vorsys系统与GEDO CE的精度等同，能满足高铁有砟轨道精调测量要求；④新建线路建议锁定后先用重车压道，或者采用大机自身测量系统对线路预捣固，以提升后期优化效果。