一种新型底座、腕臂安装智能化水平测量装置研发设想

苏境迎 武玉传

（ 1、厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门581203 2、中铁电气化局集团有限公司，河南 郑州450041）

1 概述

随着中国高铁工程建设的飞速发展， 越来越多的高科技智能化材料、设备、工机具陆续投入一线现场使用，它不但提高了工作效率，节约了施工成本，而且还提高了“ 中国高铁”这张代表当今中国高科技名片的技术含量，而底座、腕臂安装在是施工过程中，其安装是否水平，它的重要性，还没引起高度重视，现实中对其感官质量检测和验收，也仅仅是靠肉眼或者水平尺检测，其精准度、可视度、实效性均无法满足中国高铁越来越高的技术标准要求。

2 现状情况分析

2.1 现场情况

在工程建设中，一些设备安装，均需要一些特殊底座，进行固定连接，而底座安装是否横平竖直，紧固到位，就直接影响着设备投入运营后运行是否安全可靠，而纵观国内一线施工现场，校正底座是否安装紧固到位，现如今，已经有了数字力矩扳手，可以良好地解决这个问题，而对于横平竖直，这一感官质量要求，基本上有两种办法，第一：就是肉眼校正；第二：就是水平尺校正；第一种办法最不可取，因为人为干扰因素太大；第二种办法听起来不错，因为毕竟是利用了测量仪工具，可是在实际操作中，尤其是高空作业，水平尺又是个娇嫩工具，不耐摔，加上一般购买的水平尺质量和精度都不太高，使用时间长了，水平尺本体形状极易变形，因此，仅凭水平尺校正底座的横平竖直的要求，精度上还是存在着问题。

2.2 关联分析

图1

本文仅以供电系统接触网专业为例，分析一下底座、腕臂如果在安装过程中，水平达不到横平竖直，带来的一系列严重后果：2.2.1 腕臂底座：如果腕臂底座安装不水平，就会造成腕臂倾斜，进而影响到承力索、接触线向对于轨平面垂直度，拉出值、接触线平直度也会发生变化，进而影响弓网关系，存在刮弓、转弓、打火等现象发生， 严重影响机车受电弓寿命和运营安全。 2.2.2下锚底座：如果下锚底座安装不水平，就会影响到下锚装置的不水平，进而造成补偿绳在滑轮中卡滞或脱槽，由于温度变化，如果补偿绳在下锚滑轮中不能运转自由，就会诱发线材（ 承力索、接触线、供电线、架空地线、回流线等）断线事故发生，从而引起供电系统不能可靠给电客车提供电源，造成电客车停运的安全质量事故发生。 2.2.3 设备底座：我们仅以某条地铁线路开通运营后场段区域接触网隔离开关为例，予以说明，如图1。 在某地铁线路送电开通运营后，不到三个月时间，现场某场段接触网专业隔离开关底座就发现不水平，倾斜严重，进而引发隔离开关铜排不水平，刀闸分合不到位，现场发生拉弧现象。 严重影响运营正常进行。 我们根据现场情况予以分析原因所在： 电缆受力不好， 造成开关端子排进出线受力不平恒。 底座紧固不到到位，安装不水平；没考虑电缆延展系数收缩，给端子排造成一个外力。 连接件也要紧固不到位；电缆槽有点短，电缆卡子少了。2.2.4 腕臂水平。腕臂安装若是不水平，就严重影响成弓网关系，尤其是在锚段关节或道岔区域， 还会由于腕臂不水平造成与腕臂旋转底座卡滞，如果腕臂运转不自由，就会造成断线或者绝缘距离不符合要求的现象发生， 进而诱发短路或断电安全质量事故发生。 综上所述， 因此研发一种新型底座安装智能化水平校正装置就显得尤为必要了。 2.2.5 现场测量：在底座安装时水平度的测量，一线施工过程中，还没引起高度重视，基本上就是靠水平尺进行粗略测量，测量也仅仅是质量感官性测量，没有测量数据的支撑，因此在竣工资料底座安装记录表上，也无法体现相关验收数据，而对于腕臂或定位管的水平度测量，国内还没有专门测量工具，也就是说这方面是个空白了，现场通常测量方法也是拿着水平尺去测量，可是由于腕臂管是圆的，二水平尺底部是平面，在其接触面上，圆凸面与水平尺水平面接触肯定存在着不秘贴，而利用水平尺测量的基本就是与测量本体接触秘贴，而这测量基本点精度达不到要求， 那用水平尺测量出来的数据的准确性就可信了。 因此通过这样分析可知， 用水平尺去测量腕臂或者定位管的方法是不可取的， 也算是一种质量感官测量的范畴，其精度根本达不到高铁质量验收标准要求。 综上所述，可见在国内一线对底座安装水平度测量，采用肉眼或水平尺的方法，存在着很大的缺陷，而对腕臂、定位管安装水平度的测量，基本没有一个有效、实用、精度高的专门测量工具，因此研发一种新型底座安装智能化水平校正装置就显得尤为必要了。

3 研发设想

3.1 整体构思

“ 一种新型底座、腕臂安装智能化水平测量装置，其结构采用动、静端体两部分，利用磁铁原理与底座或腕臂可靠接触，采用激光外线测量方式对底座腕臂安装后的水平度进行检测。 ”

3.2 具体构思：3.2.1 该装置初步设想为两部分， 一个静端头，另外一个是动端头，底部开槽，采用磁铁原理与底座紧密接触，采用激光红外线精准水平测量，有效测量行程为5 米（ 该处考虑腕臂的水平度因素）。 3.2.2 该装置水平测量采用激光红外线原理，激光波长：635nm；激光等级：classⅡ；精度：±1mm/5m精度为±1mm/5m，可以满足相关设计技术标准和质量验收标准要求。3.2.3 该装置电源采用直流电源，纽扣式电池，要求有使用时间不少于连续作业8 个小时。 3.2.4 该装置一键式启动，自动校正动、静端安装位置是否平行，并自动沿着底座（ 腕臂）本体一面进行水平测量。 3.2.5 该装置一端需提供测量数据显示屏，以便及时记录相关测量数据， 并具备记忆功能和数据并网上传。 3.2.6 该装置具备自动判断水平测量合格功能，并会发出报警信号或语音提醒。 3.2.7 该装置体积不宜过大，动、静端每处：长* 宽* 高（ 200*100*50mm）,单端体重约500g。 3.2.8 该装置动、静端底部增设可拆卸与腕臂（ 60 钢管）卡紧相关装置之要求，连接方式采有侧面外包螺栓单面链接。（ 也可独立开发专门测量腕臂水平度的装置）。3.2.9 为便于后续相关数据电脑提取，该装置需具备录音功能， 并自动录入和测量数据一一对应，比如安装人员在安装隔离开关底座后，需要测量前，需提前录入如下相关信息（ xxx 站支柱号（ 隔离开关编号——底座安装）。3.2.10 该装置预留后期运营后在底座、腕臂上实时监测功能，并具备传输相关视频影像和相关水平度监测数据的功能。

4 结论

总之，在中国高铁工程建设中，在供电系统工程里，底座和腕臂安装是否水平是至关重要的一个环节，它直接关联着设备在开通运营后的是否可以正常运转，尤其是腕臂底座安装是否水平，直接影响到弓网关系，也可能影响到电客车正常运行，还有可能引起短路或者断电的安全事故事件的发生，因此我们不能单单着眼于其它施工流程的科技投入和创新，也应该关注如何研发一种智能化装置来实时监测腕臂、底座的水平度，为运营后设备的正常运行提供可靠的技术保障。