[科普中國(guó)]-軌距尺

軌距尺是用于測(cè)量鐵路線路兩股鋼軌間的軌距，是一款專用計(jì)量器具。軌距尺的特征是尺桿由木尺桿和金屬尺桿通過折疊機(jī)構(gòu)，把兩尺組成一個(gè)復(fù)合式的桿尺。

軌距尺是一種窄軌軌道檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)由尺身、標(biāo)度尺及尺身上的游框組成，尺身為雙工形型材結(jié)構(gòu)，呈方管形，在型材上下兩邊外沿帶有向外延伸，在外沿內(nèi)側(cè)開有槽口，將其不銹鋼標(biāo)度尺插入在槽口內(nèi)，然后在其端頭用銷釘固定，尺身中間裝有游框，游框上固定有副尺，側(cè)板，側(cè)板上固定有調(diào)整螺栓，尺身端頭裝有十字板和測(cè)頭，整個(gè)軌距尺呈丁字形結(jié)構(gòu)。

軌距尺的功能從軌距尺的測(cè)量實(shí)現(xiàn)方式上講，軌距尺的功能分為2大部分：一是橫向長(zhǎng)度測(cè)量，包括軌距、查照間隔和護(hù)背距離，從結(jié)構(gòu)原理及量值溯源的角度分析，這3個(gè)參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)和相互制約的，按現(xiàn)行量值傳遞方法，測(cè)量誤差從軌距到查照間隔、再到護(hù)背距離是逐漸增大的；二是垂向高度測(cè)量，包括水平和超高，作為線路的靜態(tài)幾何參數(shù)，2者在含義上具有本質(zhì)性區(qū)別，水平屬于形位公差范疇（相當(dāng)于平行度或傾斜度），超高則屬于尺寸公差范疇（與線路兩軌間的預(yù)設(shè)高度差有關(guān)），對(duì)于軌距尺，從測(cè)量原理、測(cè)量方法上未對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，一般認(rèn)為水平是指小超高（包括零超高），有時(shí)還把2者的術(shù)語互用，這是因?yàn)樵诰€路測(cè)量時(shí)，直線段主要關(guān)注水平，曲線段主要關(guān)注超高，而且是采用相同測(cè)量器具的同一測(cè)量單元實(shí)現(xiàn)，給人們?cè)斐闪诵g(shù)語統(tǒng)一（或重復(fù)）的假象1。

軌距尺的重要性軌距、水平、超高是鐵路線路的基本幾何參數(shù)，它們的優(yōu)劣直接關(guān)系到鐵路列車的運(yùn)行安全。鐵路軌距尺作為為線路維修施工提供直接技術(shù)依據(jù)的重要鐵路專用計(jì)量器具，主要用于靜態(tài)測(cè)量這些幾何參數(shù)，同時(shí)具有測(cè)量道岔的查照間隔和護(hù)背距離等功能，另外，還能夠通過水平或超高的測(cè)量結(jié)果間接實(shí)現(xiàn)扭曲（俗稱“三角坑”）的測(cè)量1。

隨著鐵路線路技術(shù)要求的提高，尤其是既有線路提速改造和客運(yùn)專線建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，為確保軌距尺具有穩(wěn)定的較高的技術(shù)要求和軌距尺的日常檢定質(zhì)量，加強(qiáng)軌距尺的日常使用管理，越來越有必要。

軌距尺的環(huán)境適應(yīng)性軌距尺的工作條件是非常惡劣的，為滿足使用要求，在軌距尺設(shè)計(jì)方面還應(yīng)重視如下問題：（1）0級(jí)和1級(jí)軌距尺，應(yīng)對(duì)軌距、查照間隔和護(hù)背距離示值根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償修正；（2）數(shù)顯軌距尺的示值變動(dòng)性、顯示時(shí)間、工作電壓和電池容量等應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際；（3）在高溫、低溫、恒定濕熱、電磁兼容、雨水等正常條件下應(yīng)能正常工作；（4）能夠經(jīng)受住跌落、振動(dòng)等非正常的不利條件；（5）確保在頻繁的往復(fù)工作條件下，軌距尺結(jié)構(gòu)和計(jì)量性能應(yīng)保持穩(wěn)定。這些要求，有必要在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中做明確要求。至于特定用戶的其它特殊要求，可在購(gòu)銷合同中約定1。

軌距尺檢定器的日常保養(yǎng)及維護(hù)軌距尺檢定器除了正常的維護(hù)保養(yǎng)，以下4點(diǎn)應(yīng)特別注意。

（1）帶有百分表的軌距尺檢定器在完成檢定工作后，要將檢定器的活動(dòng)測(cè)頭調(diào)至適當(dāng)位置，將百分表測(cè)頭完全釋放，使百分表的游絲完全處于非受力狀態(tài)。

（2）完成檢定工作后，工作量規(guī)應(yīng)垂直懸掛保管，若將量規(guī)平放，應(yīng)考慮自重變形，選擇合理支撐位置。

（3）支撐位置的選擇。量規(guī)屬細(xì)長(zhǎng)桿件，使用的是其長(zhǎng)度的實(shí)際值（1435±0.20）mm，因此，在支撐位置的選擇上應(yīng)采用貝塞爾點(diǎn)支撐，即支撐位置a=0.2203L。式中，a為支撐位置，mm；L為量規(guī)長(zhǎng)度，mm。

（4）對(duì)于采用數(shù)顯尺的檢定器，在送檢拆卸數(shù)顯尺時(shí)，數(shù)顯表與直尺不得拆開，應(yīng)整體拆卸，以免限位片丟失?？傊?，計(jì)量人員在檢定過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行檢定規(guī)程，認(rèn)真履行操作程序，規(guī)范檢定記錄的填寫，正確出示檢定證書，這樣才能保證量值傳遞的準(zhǔn)確可靠2。

軌距尺的技術(shù)狀態(tài)分析傳統(tǒng)軌距尺的局限性傳統(tǒng)的機(jī)械標(biāo)尺式軌距尺的準(zhǔn)確度指標(biāo)由于受軌距尺的結(jié)構(gòu)、使用條件、使用人員的測(cè)量技術(shù)水平、制造水平等因素的影響和制約，盡管常溫下的計(jì)量性能能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量技術(shù)法規(guī)的要求，但在其它環(huán)境條件下，不能完全保證仍能滿足相關(guān)要求。目前普遍采用的鋁制尺身（重量輕，適于野外使用條件下的單人手工攜帶），由于其線膨脹系數(shù)與軌枕相差較大，受使用環(huán)境溫度的影響明顯，當(dāng)使用環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）有溫差時(shí)，軌距尺的伸縮量大于軌枕的伸縮量（軌枕的伸縮量與機(jī)車車輛輪對(duì)的伸縮量一致），使軌距指示值與該溫度下的實(shí)際軌距值不一致，產(chǎn)生附加的示值誤差。在使用環(huán)境惡劣的地區(qū)，實(shí)際的軌距誤差甚至達(dá)到0.8～1mm，這種影響對(duì)于過去線路維修的管理值（+4-2mm）來說，似乎不太顯著，但對(duì)于目前線路的管理值（±2mm）來說，尤其是無砟軌道的管理值（±1mm），則不能不對(duì)這種影響及其消除措施引起足夠的重視。軌距尺的超高測(cè)量裝置因受測(cè)量方法、使用條件、生產(chǎn)工藝、成本等多種因素的限制，目前各機(jī)械類軌距尺的超高示值也僅僅能滿足±1.3mm的允許誤差要求。對(duì)于軌距尺的不規(guī)范使用和操作（如定位和讀數(shù)），也是導(dǎo)致使用時(shí)較大測(cè)量誤差的原因1。

新型軌距尺的主要技術(shù)特點(diǎn)數(shù)顯軌距尺的誕生為解決上述問題開辟了一條新路，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是使水平和超高的測(cè)量準(zhǔn)確度顯著提高，滿足提速線路的超高測(cè)量要求；二是自動(dòng)消除環(huán)境溫度對(duì)軌距測(cè)量的附加誤差，提高軌距測(cè)量準(zhǔn)確度；三是能夠?qū)崿F(xiàn)軌距測(cè)頭在正常磨損下的免硬件更換或維修，提高軌距尺的使用效率和使用壽命1。

數(shù)字軌距尺簡(jiǎn)介

數(shù)字軌距尺采用數(shù)碼形式顯示測(cè)量結(jié)果，徹底消除了視覺誤差和刻線間估算讀數(shù)這兩種誤差。

由于采用人工選擇測(cè)點(diǎn)，而非連續(xù)測(cè)量的測(cè)量方式，從而避免了鋼軌飛邊、油污，鐵銹，鋼軌焊縫不平整等外界因素給測(cè)量結(jié)果帶來的不可靠性。

這種產(chǎn)品分為600型，900型，1435型。

溫度范圍

-30℃至+60℃。

使用時(shí)，只需按壓電源開關(guān)按鈕，儀器將立刻顯示測(cè)量結(jié)果，無需任何培訓(xùn)。

紅色發(fā)光數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果，讀數(shù)方便，數(shù)據(jù)清晰，直觀

操作人員無需彎腰，即可清晰地從一個(gè)顯示窗口看到所有的測(cè)量數(shù)據(jù)，在環(huán)境光線很暗，夜間，搶險(xiǎn)和隧道內(nèi)使用該儀器，這一特點(diǎn)尤為突出。

作業(yè)效率

數(shù)字軌距尺自動(dòng)完成所有數(shù)據(jù)的測(cè)量，徹底省去了使用機(jī)械刻線軌距尺時(shí)，必須彎腰調(diào)節(jié)度輪盤、對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)泡零位、看超高刻度，再?gòu)姆糯箸R刻線正上方看軌距刻度的繁瑣操作程序，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了作業(yè)效率。直線測(cè)量提高效率40%，曲線測(cè)量提高效率60%，隧道內(nèi)曲線測(cè)量提高效率一倍以上。

國(guó)標(biāo)規(guī)定，道尺為強(qiáng)檢器具，檢定周期為三個(gè)月，一把道尺的檢定項(xiàng)目有11項(xiàng)，在這11項(xiàng)工作中，最費(fèi)時(shí)﹑費(fèi)力的工作主要集中在對(duì)機(jī)械刻線機(jī)構(gòu)的維修和更換，包括測(cè)頭磨損超標(biāo)的更換﹑軌距刻度尺刻線﹑度輪盤刻線﹑放大鏡變模糊的處理，度輪盤機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的修理，水準(zhǔn)泡零位正確性的調(diào)整等。由于這些工作均為機(jī)械磨損，變形所致，因此，維修、檢定很困難，。數(shù)字軌距尺完全取消了機(jī)械刻線測(cè)量機(jī)構(gòu)，因此大大減少了維修、檢定工作，將11項(xiàng)檢定工作減少為7項(xiàng)，目前，標(biāo)定一把數(shù)字軌距尺僅需5分鐘，提高工效近乎40倍。

由于數(shù)字軌距尺完全取消了機(jī)械刻線測(cè)量機(jī)構(gòu)。因此，完全消除了更換機(jī)械刻線測(cè)量機(jī)構(gòu)部件所帶來的費(fèi)用。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所