試論高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式

王巖

（山西天昇測(cè)繪工程有限公司山西太原　030000）

試論高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式

王巖

（山西天昇測(cè)繪工程有限公司山西太原030000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來中，對(duì)城市交通的需求也越來越多。高速鐵路作為城市交通的重要渠道之一，影響著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，所以對(duì)其質(zhì)量要求非常高。而從高速鐵路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等角度來看，其對(duì)高速鐵路的測(cè)量精度均有非常高的要求。測(cè)量是一項(xiàng)工程開始的前提和基礎(chǔ)，是保證設(shè)計(jì)方案可行性和施工安全的重要的保障。本文主要分析高速鐵路工程測(cè)量精度應(yīng)該遵循的基本標(biāo)準(zhǔn)，闡述高速鐵路工程測(cè)量精讀控制的重要性，針對(duì)影響工程測(cè)量精讀的重要因素，筆者結(jié)合相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出相關(guān)提升測(cè)量精度的策略和建議，以供參考。希望通過本文的分析能實(shí)現(xiàn)提升測(cè)量精度的戰(zhàn)略目標(biāo)。

高速鐵路工程；測(cè)量精讀；測(cè)量模式

高速鐵路的發(fā)展是鐵道工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)以及施工和運(yùn)輸?shù)榷及l(fā)生了巨大的變化，在巨變的形勢(shì)下，測(cè)量工程師還停留在傳統(tǒng)的工作理念下，是已經(jīng)完全不能滿足實(shí)際工作需求。所以，工程測(cè)量師只有保持與時(shí)俱進(jìn)，不斷變革和創(chuàng)新工作理念和工作方式，并且能不斷積累豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，才能最終實(shí)現(xiàn)提高測(cè)量精度的戰(zhàn)略目標(biāo)。而測(cè)量精度的提升不僅與測(cè)量方法有關(guān)，還與測(cè)量的流程和規(guī)范操作以及測(cè)量工程師的自身水平等都有直接的關(guān)系。所以，提升工程測(cè)量精度，改進(jìn)測(cè)量方法和流程，降低高速鐵路工程的投入成本，提升整體的工作效率，已經(jīng)成為當(dāng)前非常重要的課題，值得每一個(gè)測(cè)量工程師深入思考。本文將針對(duì)提升工程測(cè)量精度進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1　高速鐵路概述

高速鐵路為我國(guó)交通運(yùn)輸提供了最大的便捷，其最大行駛速度可達(dá)250～350km/h。在給旅客和運(yùn)輸帶來巨大便利的同時(shí)，其安全性和舒適性需要精密的測(cè)量數(shù)據(jù)提供依托和保證。高速鐵路在運(yùn)行時(shí)的平順是通過精確的幾何線性參數(shù)計(jì)算而得到的，其精確度必須控制在毫米級(jí)的范圍之內(nèi)，否則后果不堪設(shè)想[1]。傳統(tǒng)的慢速鐵路測(cè)量方法已無法滿足高速鐵路測(cè)量精度的需要，其測(cè)量模式與高速鐵路測(cè)量模式相沖突。為此，隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高速鐵路的要求越來越高，研究出更優(yōu)的過程測(cè)量精度和測(cè)量模式，是鐵路也發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)[2]。

2　建立高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式的必要性

傳統(tǒng)鐵路工程的測(cè)量方法分為四步走：初測(cè)、定測(cè)、線下工程施工測(cè)量及鋪軌測(cè)量。初測(cè)內(nèi)容為平面導(dǎo)線測(cè)量，定好坐標(biāo)系，測(cè)角誤差，計(jì)算導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)的閉合差，最后進(jìn)行光電測(cè)距，即完成所有的初測(cè)工序。定測(cè)是在初測(cè)的基礎(chǔ)上以導(dǎo)測(cè)結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)測(cè)量精度放出交點(diǎn)、定位直角線控制樁和曲線控制樁，開展鐵路樁基施工。線下工程施工測(cè)量在定測(cè)結(jié)果上開展高程測(cè)量。鋪軌測(cè)量是采用直線經(jīng)緯儀穿線法，對(duì)鋪軌施工進(jìn)行曲線放軌和固定的控制。四步一體，完成整個(gè)鐵路的精度測(cè)量。

上述測(cè)量方法較為簡(jiǎn)便，無法滿足高速鐵路GPS、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、等數(shù)據(jù)的獲取和建立，且與現(xiàn)代化高速鐵路建設(shè)的要求相差甚遠(yuǎn)。加之高速鐵路所經(jīng)過的橋梁、洞隧、等需要高精度控制的建筑物不斷增多，使得上述方法并不可取。因此，傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量方法無法滿足高速鐵路測(cè)量的需要[3]。

3　提高高速鐵路測(cè)量精度和模式的有效措施

對(duì)高速鐵路工程的精密測(cè)量需要依托資金、人力、物力、時(shí)間等的大量投入。通常沒有經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的資料和不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撜撟C，會(huì)大大降低測(cè)量的精度，從而造成各項(xiàng)資源的浪費(fèi)，以致產(chǎn)生鐵路運(yùn)輸事故，加大了高速鐵路的安全隱患。提高高速鐵路工程測(cè)量精度可以從以下幾個(gè)方面來執(zhí)行[4]：

3.1多類項(xiàng)合并測(cè)量

將高速鐵路工程測(cè)量的原有航位控制、加密點(diǎn)測(cè)算、初測(cè)導(dǎo)線、定點(diǎn)交測(cè)等合并為5～7km一組的GPS點(diǎn)或邊長(zhǎng)為800～1000m的導(dǎo)線距，其相對(duì)精度為1/1.5～1/2.5萬的以此布網(wǎng)，對(duì)所有合并測(cè)量項(xiàng)目劃分為五等水準(zhǔn)測(cè)量。接下來將航位控制測(cè)控，進(jìn)行一次性勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工，減少分類產(chǎn)生的冗雜數(shù)據(jù)和頻繁更改測(cè)量模式。

3.2一次性布網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)和直線的測(cè)量

一次性布網(wǎng)的點(diǎn)線測(cè)量可以改變傳統(tǒng)測(cè)量中實(shí)地測(cè)設(shè)樁基而帶來的巨大工程量，一次性布網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)和直線的測(cè)量的具體操作為：將全站儀與GPS RTK相結(jié)合，來設(shè)置接測(cè)中線。對(duì)實(shí)測(cè)圖進(jìn)行一次性布網(wǎng)點(diǎn)的控制，在任何里程進(jìn)行隨便切入，跳過初測(cè)導(dǎo)線和定測(cè)交點(diǎn)測(cè)量，直接進(jìn)入理論坐標(biāo)控制測(cè)設(shè)中線，完成所有點(diǎn)和直線的精密測(cè)量。

其優(yōu)越性主要表現(xiàn)為：①避免了繁瑣的測(cè)樁、距離轉(zhuǎn)折及數(shù)據(jù)誤差等；②隨意的切入性測(cè)量，避免了改線出現(xiàn)的斷裂；③可以對(duì)特殊地形，如橋梁、隧道、巖洞等進(jìn)行預(yù)測(cè)型開工測(cè)量，提高其測(cè)量的精確度[5]。

3.3用航測(cè)模型測(cè)量縱橫斷面

高速鐵路施工時(shí)的縱橫斷面往往由于其地勢(shì)形態(tài)較為惡劣而難以開展測(cè)量工作。采用航測(cè)模型測(cè)量縱橫斷面在國(guó)外已經(jīng)被廣泛使用，其具體操作方法是：①依托攝影機(jī)，做好比例定焦，通常情況下為1/3000～1/5000的比例尺大小進(jìn)行定測(cè)；②將攝影機(jī)的焦距大小與精確度調(diào)整為反比例的狀態(tài)，及攝影焦距越小，其測(cè)量精度越高，高程測(cè)量越遠(yuǎn)。其具體詳情見表1。

表1　航測(cè)比例尺與縱橫斷面測(cè)量精度關(guān)系一覽表

3.4建立測(cè)量框架控制網(wǎng)CPO

近幾年，我國(guó)對(duì)高速鐵路津京段、鄭西段、武廣段、京滬段及石武段的檢測(cè)，做出了高速鐵路測(cè)量框架控制網(wǎng)CPO，此框架是在多年檢測(cè)實(shí)踐上得出的[6]。其主要作用是控制了高速鐵路在高速運(yùn)行下出現(xiàn)的列車橫向擺動(dòng)情況，因此建立CPO框架，控制了沿線點(diǎn)與點(diǎn)之間的平面控制，加大高速運(yùn)行是的兼容性，具有高精度的CPI值。CPI的控制點(diǎn)誤差一般控制在≤1/20000，且在測(cè)量時(shí)有效約束了CPI控制網(wǎng)的平差。

3.5建立三網(wǎng)合一的測(cè)量體系

三網(wǎng)合一主要針對(duì)的是平面高程綜合網(wǎng)、勘測(cè)控制網(wǎng)和施工運(yùn)營(yíng)控制網(wǎng)，簡(jiǎn)稱三網(wǎng)。如何進(jìn)行三網(wǎng)合一是提高測(cè)量精度必須考慮的問題。首先，將CPI控制網(wǎng)進(jìn)行加密維護(hù)，設(shè)置進(jìn)平面高程綜合網(wǎng)，同時(shí)與勘測(cè)控制網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，將施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)一體化、一步到位化。由此得到三網(wǎng)合一的測(cè)量模式和測(cè)量的統(tǒng)一基準(zhǔn)，在高程控制網(wǎng)下有效的保證了數(shù)據(jù)的精確度不被影響[7]。

3.6設(shè)置高速鐵路控制網(wǎng)

高速鐵路控制網(wǎng)主要用于簡(jiǎn)單分明的對(duì)測(cè)量加以簡(jiǎn)化，其主要操作是將鐵路測(cè)量分為二層網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行布置，即第一層為告訴鐵路線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，基點(diǎn)是用于控制測(cè)量的同一水平基準(zhǔn)線。第二層為軌道控制網(wǎng)，即為高速鐵路工程勘測(cè)提供第二道高程測(cè)量數(shù)據(jù)，為高速鐵路的施工和維護(hù)提供二次保駕護(hù)航的作用。二層網(wǎng)絡(luò)在勘測(cè)和運(yùn)營(yíng)上，有效的將測(cè)量的一系列數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)化、模式化，很好的加以控制。

4　結(jié)束語

綜上所述，通過上述介紹可知，高速鐵路建設(shè)工程本身具有一定的復(fù)雜性，基礎(chǔ)測(cè)量和工程高程測(cè)量都具有一定的挑戰(zhàn)性。影響工程測(cè)量精度的因素很多，包括人為和客觀兩個(gè)方面，都需要測(cè)量工程師做好控制工作。筆者通過分析得知，測(cè)量人員的素質(zhì)和測(cè)量方法和流程等均會(huì)影響測(cè)量的精度，所以，針對(duì)相關(guān)影響因素，筆者對(duì)工程測(cè)量師提出相關(guān)要求：①提升自身綜合素質(zhì)水平；②完善測(cè)量方法；③測(cè)量流程的規(guī)范等。除此之外，還應(yīng)該引進(jìn)先進(jìn)的工程測(cè)量技術(shù)，掌握多樣化測(cè)量工具的使用方法，以投入實(shí)踐中，提升高速鐵路整體測(cè)量的精度，從而確保工程設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，保障施工人員的安全，實(shí)現(xiàn)工程的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展。

[1]徐立.高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式[J].鐵道勘察，2015，32（1）：105～106.

[2]張紅利.高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式[J].數(shù)字化用戶，2014（17）：80，81.

[3]李春霞.EGS-1123無砟軌道三維精測(cè)小車的研制[D].南昌大學(xué)，2008（20）：120～121，122.

[4]張春曉.高速鐵路工程測(cè)量精度和測(cè)量模式研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（20）：964，965.

[5]王長(zhǎng)進(jìn).中國(guó)高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)[A].軌道交通建設(shè)運(yùn)營(yíng)及裝備安全技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2014（24）：72～77.

[6]王曉敏.GPS結(jié)合導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)在京滬高速鐵路中的應(yīng)用研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），2014（17）：80，81.

[7]解暢.淺談GPS RTK技術(shù)在高速鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（15）：28～31.

U212.2

A

1673-0038（2015）13-0156-02

2015-2-6

王巖（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事測(cè)繪相關(guān)工作。