既有鐵路縱斷面測量中多轉(zhuǎn)點(diǎn)抄平法的應(yīng)用

馬長清　劉振

摘? ?要：通過對當(dāng)前鐵路工務(wù)部門關(guān)于既有線高程測量的工作總結(jié)進(jìn)行分析，提高既有鐵路線高程測量的效率與精度顯得十分必要。本文對現(xiàn)有既有鐵路抄平方法精度進(jìn)行了深入分析，并根據(jù)現(xiàn)有測量過程中遇到的問題和線路高程測量的特點(diǎn)，提出基于多轉(zhuǎn)點(diǎn)的高程測量方法并在平時(shí)鐵路測量工作中進(jìn)行應(yīng)用，大大提高測量精度與工作效率。

關(guān)鍵詞：既有鐵路? 高程測量? 多轉(zhuǎn)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU411.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（a）-0062-02

既有鐵路軌道在列車長期運(yùn)營的作用下，不可避免地在平、縱斷面上產(chǎn)生各種變形。因此鐵路工務(wù)部門對管內(nèi)所管轄線路要定期進(jìn)行線路大中修，同時(shí)還要不斷加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)維修。而所有這些工作中都需要對既有線路縱斷面進(jìn)行測量，重新擬合既有縱坡，計(jì)算出各測點(diǎn)的起落道量，保證縱斷面的平順性。常規(guī)的測量方法是用水平儀從一個(gè)已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)測到另一個(gè)已知高程水準(zhǔn)點(diǎn)，算出兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)之間的實(shí)測高差，將兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)之間的理論高差值與實(shí)測高差值相比較，如果高差之間代數(shù)差小于30，就認(rèn)為線路高程測量合格，否則就要重新進(jìn)行測量。通過現(xiàn)場實(shí)踐證明，此方法在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，閉合差超限出現(xiàn)的概率較大，較大地影響了線路高程測量的工作效率，本文擬就多轉(zhuǎn)點(diǎn)抄平法談?wù)勗诩扔芯€高程測量中的應(yīng)用及探討。

1? 傳統(tǒng)測量方法存在的一些問題

各集團(tuán)公司在既有線路上水準(zhǔn)點(diǎn)一般都是1～2km之間，在既有鐵路固定建筑物（橋梁、涵洞等）上進(jìn)行設(shè)置。因水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置一般距離線路中心不遠(yuǎn)，為的是日常養(yǎng)護(hù)及線路大中修時(shí)，測量人員方便使用。但由于水準(zhǔn)點(diǎn)離既有鐵路近，現(xiàn)場各種施工較多，既有水準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)常遭到破壞或改變，從而使高程測量無法進(jìn)行閉合計(jì)算，有時(shí)十幾公里才有水準(zhǔn)基點(diǎn)，從而使高程精度難以控制，返工幾率較大;如果中間轉(zhuǎn)點(diǎn)存在各種錯(cuò)誤，如讀數(shù)錯(cuò)誤，尺子不正，前后轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)不在同一位置等，所有這些極易導(dǎo)致返工工作量增大;還有即使與兩個(gè)既有水準(zhǔn)點(diǎn)高程閉合，也難以保證中間轉(zhuǎn)點(diǎn)不存在問題，即一個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)偶然大了，而另一個(gè)又恰好小了，這些也能閉合，從而導(dǎo)致現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)有誤，不能正確指導(dǎo)現(xiàn)場縱向起落道施工。

2? 既有高程測量精度分析

2.1 高程測量特點(diǎn)

既有鐵路縱斷面測量是由多點(diǎn)連成的測量，即在既有線上采用一個(gè)后視點(diǎn)對應(yīng)多個(gè)前視點(diǎn)（中間點(diǎn)），相鄰測點(diǎn)一般相距50m，在水準(zhǔn)儀可視范圍（一般250m左右）設(shè)一轉(zhuǎn)點(diǎn)，如此循環(huán)完成整個(gè)既有鐵路縱斷面測量過程。

2.2 高程測量的目的及內(nèi)容

既有線高程測量的目的主要是通過高程外業(yè)測量，內(nèi)業(yè)計(jì)算平差后，得出各測點(diǎn)的既有軌面標(biāo)高，通過縱坡擬合計(jì)算，反映既有軌面在縱斷面的變化情況，為大中維修提供起落道依據(jù)。為了避免列車運(yùn)營和既有作業(yè)對縱斷面的影響，通常在測量時(shí)每對應(yīng)的軌面的標(biāo)記點(diǎn)處，在路肩上設(shè)置既有固定樁。既有固定樁也進(jìn)行高程測量，施工過程采用固定樁與設(shè)計(jì)軌面的高差來控制軌道的起落道。因此縱斷面高程測量的內(nèi)容應(yīng)有既有軌面的前（后）視，路肩固定樁的前（后）視，設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)有既有軌面高程、設(shè)計(jì)軌面高程、路肩固定樁高程、軌面起落道量、路肩固定樁與設(shè)計(jì)軌面的高程差值。

2.3 高程測量誤差來源

從傳統(tǒng)既有高程測量的方法，可以看出測量誤差的主要來源于轉(zhuǎn)點(diǎn)誤差，若轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)錯(cuò)誤，后續(xù)高程計(jì)算全錯(cuò);若轉(zhuǎn)點(diǎn)誤差增大，后續(xù)高程計(jì)算誤差也會(huì)增大。而在既有線測量過程中轉(zhuǎn)點(diǎn)又是視線距離最遠(yuǎn)點(diǎn)，誤差往往是最大的，因此，對轉(zhuǎn)點(diǎn)的精度控制是整個(gè)水準(zhǔn)測量的關(guān)鍵點(diǎn)。

3? 多（雙）轉(zhuǎn)點(diǎn)抄平的精度控制

檢查轉(zhuǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)是高程精度的關(guān)鍵點(diǎn)，為保證轉(zhuǎn)點(diǎn)不出錯(cuò)，應(yīng)采用多轉(zhuǎn)點(diǎn)校核法進(jìn)行測量。單線采用雙轉(zhuǎn)點(diǎn)，雙線采用四轉(zhuǎn)點(diǎn)法，杜絕因轉(zhuǎn)點(diǎn)錯(cuò)誤造成高程測量的返工及后續(xù)高程計(jì)算錯(cuò)誤。

以單線雙轉(zhuǎn)點(diǎn)測量為例來進(jìn)行說明，轉(zhuǎn)點(diǎn)分別置于某一里程軌面和對應(yīng)路肩。設(shè)既有軌面后（前）視讀數(shù)分別為a1，b1，路肩固定樁后（前）視讀數(shù)為a2、b2，當(dāng)閉合至同一水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)理論上應(yīng)有∑（a1-b1）= ∑（a2- b2）。同時(shí)根據(jù)施測經(jīng)驗(yàn)，單獨(dú)線路同一測點(diǎn)前后兩站高差計(jì)算檢核，高差互差△h<5mm，也能很好保證現(xiàn)場施工精度要求，而且也容易與既有水準(zhǔn)點(diǎn)相閉合。現(xiàn)場測量通過增加轉(zhuǎn)點(diǎn)，形成多數(shù)據(jù)互控，更好的保證高程測量的精度，為現(xiàn)場施工提供精確的數(shù)據(jù)。

總體控制時(shí)，若兩條路徑與既有水準(zhǔn)點(diǎn)精度均超出測量誤差，應(yīng)重新測量，重測后，仍不滿足精度要求說明既有水準(zhǔn)點(diǎn)已嚴(yán)重變形應(yīng)廢除，重新連其他水準(zhǔn)點(diǎn)。若兩條路徑一條超出，一條閉合則以閉合路徑計(jì)算高差平差計(jì)算;若兩條路徑均閉合，以高精度路徑進(jìn)行平差計(jì)算。

4? 數(shù)據(jù)處理——以Excel應(yīng)用為例

4.1 原始數(shù)據(jù)輸入

運(yùn)行Excel新建一個(gè)工作薄。將默認(rèn)的3個(gè)工作表依次改名為外業(yè)資料、計(jì)算平差、最后成果。測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與原始數(shù)據(jù)輸入表格如表1所示（部分?jǐn)?shù)據(jù)示例）。

4.2 高程計(jì)算與平差結(jié)果輸出

通過對活動(dòng)表“計(jì)算平差”進(jìn)行公式編輯，可以完成數(shù)據(jù)的處理與平差結(jié)果的計(jì)算。主要部分公式編制內(nèi)容如下。

（1）單擊E3單元格，輸入公式IF（外業(yè)資料！A7=""，""，IF（AND（外業(yè)資料！B7=""，外業(yè)資料！C7=""），""，B2-外業(yè)資料！C7））計(jì)算基點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)的高程，將E3單元格公式復(fù)制粘貼至E列以下測點(diǎn)各行中。

（2）單擊B3單元格，輸入公式IF（外業(yè)資料！A7=""，""，IF（AND（外業(yè)資料！B7=""，外業(yè)資料！C7=""），B2，E3+外業(yè)資料！B7））計(jì)算出儀高，將B3單元格公式復(fù)制粘貼至A列以下測點(diǎn)各行中。

（3）單擊C3單元格，輸入公式IF（外業(yè)資料！A7=""，""，IF（外業(yè)資料！F7=""，""，$B2-外業(yè)資料！F7）），計(jì)算出該點(diǎn)的高程，再將此公式復(fù)制粘貼至C、D列的各行單元格中，計(jì)算出各點(diǎn)的高程。

（4）單擊E3單元格，輸入公式IF（外業(yè)資料！A7=""，""，IF（AND（外業(yè)資料！B7=""，外業(yè)資料！C7=""），""，B2-外業(yè)資料！C7）） 再將此公式復(fù)制粘貼至E列的各行單元格中， 計(jì)算出各轉(zhuǎn)點(diǎn)的高程。

（5）單擊F3單元格，輸入公式IF（外業(yè)資料！A7=""，""，IF（AND（外業(yè)資料！B7=""，外業(yè)資料！C7=""），F(xiàn)2，ABS（（外業(yè)資料！A7-外業(yè)資料！$A$6））*外業(yè)資料！$H$2/ABS（外業(yè)資料！$E$2））），再將此公式復(fù)制粘貼至F列的各行單元格中計(jì)算出測量誤差的平差。

5? 結(jié)語

多轉(zhuǎn)點(diǎn)多路經(jīng)的抄平方法經(jīng)現(xiàn)場測量人員多次試用取得了良好的效果。它杜絕了因轉(zhuǎn)點(diǎn)錯(cuò)誤所帶來的不必要的返工或測量數(shù)據(jù)的不正確，提高了測量計(jì)算精度和工作效率;減輕了既有線高程測量的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了不同路徑下精度不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，保證了現(xiàn)場施工質(zhì)量。

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