自動化監測技術在運營地鐵線路中的應用探討

（1 遼 寧省有色地質局一 〇七隊 遼寧大連116113；2大連市自來水集團設計有限公司 遼寧大連116011）

（1 遼 寧省有色地質局一 〇七隊 遼寧大連116113；2大連市自來水集團設計有限公司 遼寧大連116011）

傳統的人工檢測技術應用于運營地鐵線路的變形監測已非常局限，本文將傳統的人工檢測和自動化監測技術進行了比較，重點介紹了全站儀自動監測系統和靜力水準自動監測系統兩種自動化監測系統的應用。

人工監測全站儀自動監測靜力水準自動監測

1 引言

截至到2015年底，大連軌道交通的總運營里程累計達到170公里，主要有地鐵1號線、地鐵2號線、快軌3號線、快軌旅順南路、快軌九里線等5條軌道交通線路。鑒于地鐵在國民生活和生產中的重要性，以及地鐵事故所可能造成的重大后果，如何保障地鐵在運營期間的安全成為地鐵運營部門面對的一個重要任務。從可持續發展的角度出發，運營中地鐵變形是城市管理不可忽視的重要環節，我們必須對其進行系統、科學、現代、專業的監測，確保公共場所及重大建筑的安全運營，保障社會的穩定發展。

2 傳統檢測的局限

傳統的人工檢測均由人工定期用常規儀器到現場進行測量，檢測工作量大，受人工、天氣、現場條件等因素的影響，存在許多人為誤差。各項技術參數不能實時監測，匯總分析滯后，難以及時掌握地鐵運行中存在的風險和問題，這些都將影響地鐵的管理水平和安全運營。

由于地鐵隧道在一天中的三分之二以上的時間是處于全封閉的運營狀態，絕對不允許檢測人員進入隧道內工作，所以要求必須在隧道內設置自動化監測系統代替人工操作，實現對隧道水平、垂直位移的連續、精確監測。

傳統檢測和自動化監測比較

3 自動化監測技術在運營地鐵線路中的應用

目前國內外遠程自動化監測系統主要有近景攝像測量系統、光纖監測系統、全站儀自動監測系統、靜力水準自動監測系統、多通道無線遙測系統、巴賽特結構收斂系統。以下主要介紹全站儀自動監測系統和靜力水準自動監測系統兩種監測技術。

3.1 全站儀自動監測系統

一個完整的全站儀自動監測系統是指在無需操作人員干預的條件下，實現自動觀測、記錄、處理、存儲、報表編制、預警預報等功能，它由一系列的軟件和硬件構成，整個系統配置包括：自動化全站儀、棱鏡、通訊電纜及供電電纜、計算機與專用軟件。

自動化全站儀能夠自動整平、自動調焦、自動正倒鏡觀測、自動進行誤差改正、自動記錄觀測數據。以瑞士徠卡公司生產的TCA系列自動全站儀為例，它又被稱為“測量機器人”，其獨有的ATR模式，使全站儀能進行自動目標識別，操作人員一旦粗略瞄準棱鏡后，全站儀就可搜尋到目標，并自動瞄準，不再需要精確瞄準和調焦，大大提高工作效率。具體觀測方法為：通過控制軟件，在每個觀測周期開始前，利用布設好的基準點，測四個測回推算出測站點的坐標，然后，對所有的點進行自動觀測，得到觀測點的坐標，實現地鐵運營期間24h實時監測。

實時監控軟件GeoMos?Monitor是專門用于監測的，與TCA全站儀配套的變形測量軟件，它既可按操作者設定的測量過程和選定的基準點、觀測點進行相應的測量處理，也可快速建立三維坐標、位移量以及其它相關數據庫，實現數據的快速存儲、檢索、編輯，可實時顯示量測數據，并進行實時處理或后處理，能實時或事后顯示圖形。利用和GeoMos的軟件接口，對測量數據進行后處理，按要求的格式將監測點的位移變化轉化為標準圖表的形式直觀地表達出來，繪制出監測報表和位移曲線，自動實現數據分析、報警以及報表生成的功能。

3.2 靜力水準自動監測系統

靜力水準自動監測系統是依據連通管原理的方法，用電容傳感器，測量每個測點容器內液面的相對變化，再通過計算求得各點相對于基點的相對沉陷量。

該系統主要有測量、數據發射和數據采集及分析三個部分組成。靜力水準儀安裝后，將各靜力水準儀導線聯接至數據箱，通過無線傳輸或網線直接聯接至電腦（可多臺電腦同時查看），隨時輸出測量指令或設定定時測量指令，靜力水準儀自動測量容器內的水位變化情況，通過一定的公式，解算為水位的升降量，從而形成報表。靜力水準儀采集數據結束后，通過數據處理及分析軟件得出監測點相對基準點的沉降變化量及變化速率，之后繪出累計變沉降量-時間曲線和變化速率-時間曲線，進而分析運營地鐵的變形情況。?

靜力水準儀用于沉降的精密監測，靈敏度高，精度高。其缺點是易受外界影響，如列車振動、溫度變化幅度大引起數據漂移等；安裝調試復雜（系統距離愈長調試愈復雜）。由于采用連通管原理，系統的距離與數據的滯后性也有一定得關系。另由于長期使用，儀器內需要及時補液。

4 結語

自動化監測系統具有集成化、一體化的特征，并具有遙測、遙控、數據遠程傳輸、預警、一體化網絡功能。通過自動化監測系統可以對既有線的地鐵運營異常、潛在或突發事故實現實時監控，大量監測數據自動傳輸至監測中心,進行數據存儲、查詢和比較驗證，借助監測系統的配套軟件,可迅速對數據進行分析,對運營線結構健康狀態進行評估，及時向運營單位反饋信息,確保地鐵安全、不間斷運營。

[1]JGJ8—2007.《建筑變形測量規范》 [S].?

[2]GB50308-99.《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》 [S].

[3]劉軍，張飛進，高文學，等.遠程自動連續監測系統在復雜地鐵工程中的應用［J］.中國鐵道科學，2013,28（3）：140-144.

自動化監測技術在運營地鐵線路中的應用探討

■陳輝1趙洪峰2

X830.2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-243-1