| 标题 | 高速铁路客运专线测量技术与方法 |
| 范文 | 王江 摘要：随着近年来高速铁路的快速发展和建设，特别是高速铁路的测量技术的日新月异，对高速铁路轨道的测量精度、高平顺性和精确的几何线性参数要求越来越高，因此对高速铁路采用精密测量将显得的非常重要。本文以精密工程控制测量为基础，阐述了铁路线路精密测量的原理、方法、步骤以及未来发展方向。 关键词：高速铁路 轨道 测量精度 高平顺性 0 引言 随着铁路建设技术水平的提高，铁路客运列车行驶速度不断刷新。虽然在不断提速，但是安全、舒适始终是衡量铁路客运列车服务质量的重要指标。为了保证列车平稳运行，列车运行专用轨道的几何线性参数必须平顺，精度控制在±1mm～2mm之间。这里所说的几何线性参数主要指的是轨道内、外部几何尺寸，它包含轨向、轨距、高低、水平、扭曲、与设计高程及中线的偏差等几项具体指标。要建设一条精密度较高的铁轨，必须准确把握精密测量这一关键技术。 1 精密测量原理及研究 高速铁路精密工程测量技术标准，旨在按照铁建工程的质量要求设计出平面及高程控制网的精度指标，提高行车的稳定性和舒适度。铁轨的几何线形参数应该符合平顺、高精度的设计要求。因此，在测量铁轨几何线性参数时，轨道的内、外部几何尺寸都应该作为被测项目进行严格控制。内部几何尺寸是轨道的轨向、轨距、水平以及轨道纵向高低和方向的参数，这是铁轨自身的几何尺寸。外部几何尺寸，顾名思义，是指轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程。铁轨内、外部几何尺寸的测量实际是对轨道的相对定位和绝对定位。 为了达到平顺性的要求，铁轨必须采用高精确度的几何线形，一般控制在±1mm～2mm以内。测量控制网的精度，在进行线下工程施工放样的过程中，应该兼顾敷设铁轨时的精度指标，尽量缩小铁轨几何参数和目标位置之间的误差。这就要借助由各级平面高程控制网构成的测量系统来逐步实施。另一方面，要严格参照铁轨勘测、施工和运维规范布置精密测量控制网，以确保铁轨的各项技术参数符合线下工程空间位置坐标及高程要求。 2 精密测量步骤 应用轨检小车的传感器、全站仪、0级轨检尺，配合计算机和无线通讯系统，按精度指标测定轨向、轨距、水平、高低等技术参数，对铁轨的实际位置进行精确定位。 2.1 工艺流程 2.1.1 工前检查 观测轨检小车每一次离轨并重新上轨时的运行状态，将轨距测量轮松开，对超高测量传感器进行微调。 2.1.2 精测过程 ①调入与管段相关的测量控制点和线性要素数据文件，备作后用。 ②设定全站仪自由设站点的坐标、方位及横轴中心高程。轨检小车距全站仪10m～70m。通过前后各三对连续CPIII（CPIII控制网又名基桩控制网，是高速铁路测量最基本的控制网）基标上的棱镜，自动平差、计算确定位置。按指定方位调整测站位置，使之能够对后方两对控制点进行交叉观测。建议布置2台全站仪备用，尽量缩短测量时间。 ③根据观测结果设定轨检小车上棱镜的绝对位置X、Y、Z。 ④全站仪在轨检小车移动到下一测点时，自动照准、施测，并自动记录轨检小车移至该点的钢轨的精确坐标。 2.2 注意事项 ①在视域开阔的环境中开展精密测量工作。精测所用设备精密度非常高，白天外界温度及日照条件都可能使精测数据产生误差，因此建议轨检小车夜间作业。 ②仪器应架设轨道中心于小车棱镜在一条线上，避免光学折角产生的误差影响。 ③安装精测系统时，切忌在必须被拧紧的部位安放瞄准器等零部件。 ④轨道内侧的轨距测量轮重约12kg。安装轨检小车传感测量轮时，测量轮一定要完全脱离轨道，现场人员要注意安全。 ⑤严禁使用轨检小车运载重物，以免破坏车体，降低其测量精度。 3 精密测量时的精度控制 在现场作业时，必须严格控制测量精度，比如测量仪器误差、设站精度等，以确保所测数据达到精度要求。 3.1 控制仪器误差 按照精测要求，选择精度等级较高的全站仪施测。全站仪测角标称精度≤1°，测距标称精度≤2mm+2ppm。全站仪先校准再使用。施测前，先在仪器中设定气压和温湿度，实现测量中的气象改正。 3.2 控制设站精度 根据现场条件，采用8～12个控制点自由设站，即便现场条件不允许，也必须选择6个控制点，按照“盘左一遍，盘右一遍”的标准，至少完成一个测回。自由设站后，在具体结果中，对每个测站的精度和该测站所用CPIII控制点位相对精度进行控制。假设某一控制点的△X、△Y、△H其中误差精度出现了大幅度的偏差，须立即诊断原因，剔除平差，若精度不够，需要进行补测。检查发现现场控制点点位发生位移或破损，应剔除该点。 4 精密测量技术未来发展方向 最近几年，精密测量技术发展迅速，测量成果喜悦。随着光机电一体化、系统化的发展，光学测量技术有了迅速发展。利用光学原理开发的非接触测量机及各种装置非常多。如非接触三坐标测量系统Zip250系一种高速、高精密、高刚性新型测量机。载物台额定载重量25kg，X、Y、Z刻度尺分辨力均为0.25μm。整机装配了DSP处理器和CCD摄像机，充分满足了高速图像测量及处理要求，并且能够和接触式测头配合施测。比如，在线路测量时，通过这些仪器可实时测量并显示所测信息。就目前来看，在铁建工程中应用精密测量技术，无论从技术角度还是从经济角度，都具有非常好的前景。在未来社会，精密测量技术还可以应用到各个领域，其发展方向为：一是测量精度从微米级向纳米级延伸，逐步提高测量分辨力。二是测量范围由点及面，也就是说精密测量会从长度方面逐步延伸到形状方面，整体测量精度大幅提高。三是继图像处理技术在精测工程中成功应用后，会有遥感技术等许多新技术不断涌现，将大大改进测量精度。四是随着标准化体制的确立以及测量不确定度的数值化，精测的工艺流程将逐步细化，精确度也会逐步提高。 5 结论 在全国铁路大提速的建设要求下，高速铁路线路测量系统的科研攻关力度不断加大，对改善铁路客运服务质量来说意义重大。笔者基于精密工程测控要求，对高速铁路线路精密测量的方法和原理进行了详细的分析。为了进一步提高铁轨测量精度，使其线性参数达到高精密度指标，从构建控制网开始，到精调作业，期间的每一个环节都要严密布控，按规定控制测量偏差，确保铁路安全平稳地运行。 参考文献： [1]王吴鲜.地铁精密工程测量的方法及应用研究[J].门窗，2014（04）. [2]王海峰.高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014（03）. [3]中华人民共和国铁道部.TBl0601-2009高速铁路工程测量规范[S].北京：中国铁道出版社，2009. [4]安国栋.高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用[J].铁道学报，2010（02）. [5]客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定.铁建【2007】76号. [6]王兆祥.铁路工程测量[M].铁道出版社，2001. |
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