普速線路運用精測網測量數據探討

惲 琦 中國鐵路上海局集團有限公司上海工務段

1 精測網的運用概況

1．1 CPⅢ精測網簡介

普速鐵路工程測量平面控制網應按分級布網的原則分四級布設，第一級為安裝抱箍件即構筑框架平面控制網（CP0），第二級為測量柵欄外部高程即構筑基礎控制網（CPⅠ），第三級為曲線特征點測量即線路平面控制網（CPⅡ），第四級為線路平縱斷面測量即軌道控制網（CPⅢ）。CPⅢ平面網是一個立體三維網絡平面線形圖，其測量方法較傳統抄平測量更加立體客觀準確。它采用自由測站進行邊角交會測量即每站重復測量三個點，其距離只能進行單程觀測。控制網的使用較傳統方法有很大不同，首先是按照平面CP3和柵欄外高程CP1及曲線特征點CPⅡ構筑網絡圖，通過推進四維小車構筑線型，采用自由測站后方變長交會測量方法確定測站點的三維坐標，然后用三維極坐標測量的方法進行軌道的精調和精測以及軌道的維護管理等。

1．2 CPⅢ精測網的應用

普速鐵路對軌道的平順性有著極高的要求。CPⅢ精測網和軌檢小車在京滬線常州段上行K1266～K1286鐵路軌道精調中的使用經驗以及軌道精調的流程和技巧，為上海工務段管內既有線的前期聯調聯試和后期運營養護中，軌道空間定位提供控制依據。

CPⅢ精測網和四維小車能確保線路在不斷的養護過程中始終保持在設計的位置，不會因為不斷的起撥道而引起線間距、站臺限界不足，或引起豎曲線變坡點位置、坡段長度、平曲線位置的改變，給日常養護工作帶來便利，能較好地滿足普速鐵路平順性要求，保障列車的高速平穩運行。

2 我車間管內的京滬線鐵路概況

上海工務段常州線路車間管京滬線鐵路上下行K1257-K1309，管內管轄正線總計104 km，站線、到發線、專用線88.616 km；道岔總計267組，合計線路192.616 km，總線路設備換算成公里數為21 116 km。因京滬線運營時間長且列車運營繁忙，線路設備病害較為復雜，主要問題集中于路橋、路涵結合部不均勻沉降，以及線岔結合部因大機線路與道岔搗固銜接不良處所。

3 現場作業階段

應中國鐵路上海局集團有限公司要求，今年京滬線集中修采用精測網技術，第一階段在常州線路車間管內K1266-1286區段應用，現選取京滬線K1283+000～K1283+100做主要說明介紹。

3.1 精測前期準備

3.1.1 抱箍件的安裝

CPⅢ點應成對布設，距離布置一般約為120 m，埋設于接觸網電桿上CPⅢ點布設高度應大致等高，并應設在設計軌道高程面600 mm～800 mm間。CPⅢ點的埋設一般宜采用預埋方式進行布設；對于后埋的，應采用植筋膠進行固定，確保CPⅢ抱箍件的穩固。

3.1.2 精測網測量加密

CPⅢ在單面測量時需要加密，加密后在精測網系統中將加密桿號填入系統后現場進行加密測量，待CPⅢ審核通過后進行高程測量，如CPⅢ審核未通過再進行復測，直至通過。

3.2 精測階段的精測網作業形式

作業條件：需要在晴朗溫和天氣條件下進行，現場溫度不宜過高不得超過30℃，陽光不宜過于強烈。

作業準備機具：全站儀1部、四維小車1部、棱鏡6個、報話機6部。

作業人員組織：一組作業人員共11人，在局控天窗點內作業，其中線上操作人員2人一人負責全站儀，一人負責四維小車，上下行線下負責棱鏡各3人，防護人員3人，上下行線下防護各一人，線上防護1人。

3.3 精測階段的精測網數據的采集及運用方式

3.3.1 精測階段的精測網數據的采集

核對設計數據，利用設計院提供的設計數據進行線性數據編輯，線性數據分為：平曲線、豎曲線和超高。

（1）平曲線（帶曲線設計交點坐標）：起始點坐標、方位角、要素長度、開始和結束半徑（左轉為負，右轉為正）。

（2）豎曲線：交點里程、交點高程、曲線半徑（凸曲線為負，凹曲線為正）。

（3）超高：變化點里程、左軌超高值、右軌超高值、傾斜類型。

（4）使用全站儀實測得四維小車上棱鏡的三維坐標，然后結合標定的四維小車幾何參數、小車的定向參數、水平傳感器所測橫向傾角及實測軌距，即可換算出對應里程處的實測平面位置和軌面高程，繼而與該里程處的設計平面位置和軌面高程進行比較，得到其偏差，用于指導搗固車作業。

3.3.2 精測階段的精測網數據的運用方式

將處理好的數據編輯成大機識別的格式導入大機系統（導入的內容有：里程、起道量和撥道量），然后大機里的計算機會將中間里程前后兩個點的數據進行平差進行連續作業。作業過程中施工負責人要核對數據、大機搗固起止里程，配合人員利用道尺在大機后面檢查水平方向即可，遇到起、撥道量較大的地方，大機一次性不能作業到位的地方施工負責人可要求大機進行二次機搗。

4 精測網測量數據與水準儀抄平測量數據比較（見表1）

精測網測量數據：

面向大里程，橫向：負（-）為向右調整，正（+）為向左調整；垂向：正（+）為起道,負（-）為落道，水準儀抄平數據。

表1 精測網測量數據與水準儀抄平測量數據比較

對比精測網測量數據與水準儀抄平數據可得出以下結論：

（1）精測網數據更加精確精測網將左軌與右軌橫向、垂向偏差值標注清楚；抄平數據比較簡單，每隔10 m測量一次，且數據不夠精確。

（2）精測網測量方案優化，平面CP3、高程、曲線特征點、四維小車的測量數據均需上傳軟件后可直接生成大機搗固方案，方案更加細化謹慎；抄平生成數據過程更加簡單，數據精準度不高。

（3）精測網數據無需人工現場標注起道量，大機搗固期間節省人工提高工作效率，抄平拉坡數據對測量人員與計算拉坡數據人員素質要求較高，拉坡數據易受立尺人員立尺影響。

（4）精測網測量數據將設備的幾何尺寸偏差值標注清楚，有利于大機搗固過后線路車間進行養護作業。

（5）精測網測量數據可直接導出更為詳細精確的設備靜態幾何尺寸，為工區的日常養護提供了作業依據，工區可依據設備靜態集合狀態統籌兼顧大機搗固作業，采取人工大機綜合維修，方案更加科學周密，可進一步提升設備的標準化率。

5 精測網測量方式進行大機搗固作業前后線路TQI值對比（見表2）

表2 精測網測量方式進行大機搗固作業前后線路TQI值對比

通過2018年5月28日利用精測網對上行1283-100處大機搗固前后5月21日與6月11日同型號動檢車數據比較發現以下情況：

（1）利用精測網數據搗固后線路高低值、水平值、三角坑明顯下降線路更加平順；

（2）利用精測網數據搗固后TQI值下降1.61，下降比例24.8%，線路動態質量明顯提高，證明大機搗固質量明顯提升；

（3）利用精測網數據搗固后線路一側方向有不良，經現場確認復核后重新安排人工申請局控天窗養護作業；

（4）利用精測網數據搗固后線路軌距不良，在大機搗固后經現場確認復核后重新安排人工申請局控天窗養護作業。

6 結論與建議

通過對運營既有線線路精測網的測量運用，得出以下結論：

（1）精測期間重視測量儀器的定期檢定維護，確保測量數據精度；

（2）既有線路精測對精調自然條件提出了更加嚴苛的要求，需密切結合天氣、溫度情況制定最優化的方案；

（3）精測作業負責人要合理安排精測工作，確保精測工作有序開展，嚴格把控作業過程質量關，盡可能避免臨線來車對精測過程的影響，同時確保作業結束時線路達到正常開通條件；

（4）抱箍件應安裝牢固，因安裝過程中采用植筋膠固定，安裝后時間長久容易產生豎向位移，應安排人工定期進行檢查抱箍件位置，如發生位移應及時恢復至原位；

（5）在運用精測網數據大機搗固時，在盡可能恢復線路設計線型的基礎上改善運營有碴線路的長短波不平順，有效降低設備質量（TQI），在大機搗固結束后對搗固后線路方向、軌距安排計劃在天窗點內進行養護作業。