激光准直测量系统的运用和常见故障处理

(天津铁道职业技术学院，天津 300240)

准直，就是给出一条标准的直线作为测量的基准线。检测铁路线路方向偏差的基准线是张紧于捣固车下面A、D两检测小车中间的钢弦线，这根基准线的长度只有21.lm。可以想象，用这么短的基准线来检测方向偏差并据此来拨道，这在曲线地段尚可，而在直线区段，显然精度是不够的，特别是在百米以上的长直线区段，偏差较小而长距离的方向不良(俗称慢弯)不能拨直。为了解决这个间题，提高直线地段拨道的质量，在铁路线路方向偏差检测装置中附加了激光准直测量系统。

一、捣固车激光准直测量系统工作原理

我国铁路大型捣固车都装备有激光准直测量系统。D08-32和D09-32型捣固车装有一维激光准直系统，可满足捣固车的自动拨道作业要求，激光准直测量系统作为捣固车的起道或起、拨道作业导向，体现了“长弦测量”的技术优点。

D08-32、D09-32型捣固车装备的JZT型激光准直测量系统，如图1所示。基本工作原理是”光电接收——机械跟踪”；激光接收器只在水平方向自动跟踪(称作”一维激光系统”)，适用于在长直线路引导捣固车实现自动拨道作业，最大工作距离600～800m，作业后的线路轨向精度可以达到±2mm。

图1 激光准直测量系统

该系统主要由激光发射器、激光接收器、接收跟踪架、发射调整架四部份组成。其工作原理为：定位于前方轨道中心的激光发射器，向捣固车前端的激光接收器射出一束扇形激光束，如图2所示。接收器会自动跟踪激光束，使接收器中央始终处于激光束的中心；在左右跟踪过程中发生的位移量经传感器转换成相应的电信号，经控制电路处理后，指导捣固车的拨道机构进行拨道作业。激光接收器如图3所示。

图2 激光发射器发射扇形激光束

图3 激光接收器

当激光束落在接收器中央时，接收电路处于平衡状态，无任何信号输出；中位指示灯亮(远距离时，由于激光束在空气中会发生漂移，捣固车的左右指示灯有节奏地交替闪烁)，如图4所示。

图4 指示灯闪烁

二、激光准直测量系统的操作方法(以08-32捣固车为例)

1.捣固车的准备：打开作业电源；放下所有测量小车；张紧测量钢弦，拨道系统置于“三点法作业”状态，测量小车靠轨方式设为“左预加载”，并且将拨道全部输入值回零，把捣固车停在拨道起点上且拨道应在零点位置上(拨道表针位于红区中央)。

2.激光发射小车放到捣固车前轨道上，装上蓄电池盒(激光发射控制盒)，再装上激光发射装置并把2个固定螺栓拧紧，插上电源插头。然后将发射小车向前推移到指定的位置(约300m)，锁紧在基准轨上(左轨)，摇动底手柄，使激光发射架移到设定的拨道基准点。

3.放下激光接收小车，打开接收器护罩盖并锁牢;将B77 箱的b1开关扳至工作位“Laser”，将B4箱上4b1开关扳至调整位(中位)“adj”，此时接收器处于调整工作状态。

4.将拨道输入数据选择开关置于“2”位，检查拨道输入数据显示值，如不为零则按动B4箱上的4b13钮或4b14钮，将接收器显示至“0”。

5.发射器的定位：打开发射器上的开关至“开”位，发射器射出激光束：仔细调整发射调整架的微调钮，通过瞄准镜观察，使瞄准镜的十字丝交叉点落在接收屏中央，此时应锁紧水平粗调旋钮，然后仔细转动水平微调钮，直至捣固车前端接收指示灯的中位灯亮，或左右灯有节奏的交替闪亮，如图4所示，即完成激光对中工作。

6.将B4箱上的4b1开关扳至跟踪位(右位)“on”，接收装置处于自动跟踪状态，捣固车即可开始自动拨道捣固作业。

7.待捣固车作业至发射小车5～10m左右时，停止作业，关闭激光发射器电源开关，将发射小车向前推移，此时如果激光拨道显示值仍有拨道量应手动把其顺至零，重复前述操作步骤进行下一段作业。注意：此时接收器不要移动位置，作为下一次激光作业的起点拨道位置。

8.使用完毕后激光接收器开关转至充电位。作业中，一号位和二号位应加强协调联系，随时注意监视拨道表指针的摆动状态及拨道值的变化情况，发现异常应及时停止作业。激光准直测量系统的准直距离是10～600m，准直精度是300m左右，所以激光拨道距离应在300m左右，距离太长可能影响拨道精度。

三、激光准直测量系统的故障及排除

序号故障现象原因排除方法1发射器不出光1.发射器电源电压过低2.发射器失效或损坏1.更换新电池2.更换发射器2接收距离短1.发射器射出的激光束不平行2.激光管老化,功率下降1.校准光束2.更换发射器3接收距离严重跑偏(持续向一侧移动)1.接收器工作电压低2.接收器失效或损坏1.更换蓄电池或检查充电电路板2.更换接收器4接收跟踪不稳定或精度严重失常1.发射调整架水平轴套配合间隙增大,造成左右微摆2.横向风力较大(四五级以上)3.接收器光电元件老化1.更换水平移动架2.不宜使用激光3.更换接收器51.跟踪架位移传感器2.牵引钢丝绳回缩不连续、不均匀1.钢丝轮复位弹簧失效或折断2.钢丝轮上钢丝出槽1.更换复位弹簧2.重新盘绕钢丝轮

四、激光准直测量系统的维护保养

1.检查发射器的电池电量是否充足，否则应更换新电池。B型发射器若长期不用时，电池应及时取出，防止电池液腐蚀发射器内部的元件。在更换电池时，不要用力拧电源控制器的外筒。应逆时针旋开联接套，将尾端控制器取下，取出旧电池换上新电池。然后将尾端控制器复原(注意对准定位销)，顺时针旋紧联接套。

2.定期测量接受器充电电源箱(B77箱)的输出电压值(带负载时测量)，测量点在E19或E61，若低于9V，则应更换蓄电池或检查充电电路板是否正常。

3.定期(每三个月)检查发射器射出的激光束是否平行(在夜间露天进行)，否则应及时校准，校准时将激光束投射到前方100m处的垂直平面上，光带的宽度应是12～16mm，否则光束是不平行光束。同时还要检查和校准瞄准镜十字丝中心是否对准光斑中央(也是在夜间露天进行)。

4.定期(每三个月)检查瞄准镜十字丝中心是否对准光斑中央(也是在夜间露天进行)，否则应及时校准，校准时将激光束圆斑投射到前方100m处的垂直平面上，从目镜中观察激光束圆光斑是否落在十字丝交点上。如没有落在十字丝交点上，应调整瞄准镜的水平与垂直调整钮使十字丝落在激光圆斑中心。装好柱面镜，再从目镜中观察十字丝的垂丝是否与激光束重合，如果不是，则旋松瞄准镜固定螺钉，微转动瞄准镜外筒使目镜中的垂丝与激光束重合。

5.按图5所示定期检查跟踪架位移传感器的钢丝绳回缩是否连续、均匀。

图5 位移传感器

(6)定期为接收跟踪架的传动丝杠和导杠加注润滑油。

(7)经常检查各部螺栓联接是否可靠。

参考文献：

[1]陈家璧，彭润玲.激光原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]傅文智.抄平起拨道捣固车[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[3]大型线路机械司机[M].北京：中国铁道出版社，2008.