高站臺(tái)限界測(cè)量車在合肥南站限界管理中的應(yīng)用

張浩然，王超 （中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥房建公寓段，安徽 合肥 230000）

1 概述

合肥南站是中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司下轄的特等站，是華東地區(qū)的交通樞紐之一，并為合寧、合武、合蚌、合福客運(yùn)專線的國家鐵道樞紐站，2014年11月建成啟用。目前，合肥南站站臺(tái)規(guī)模為滬漢蓉場(chǎng)有12個(gè)站臺(tái)，7個(gè)臺(tái)面，從北往南站臺(tái)編號(hào)依次為1#-12#；合福場(chǎng)有10個(gè)站臺(tái)，5個(gè)站臺(tái)面，依次為13#-22#。基本及中間站臺(tái)長(zhǎng)度450m，根據(jù)TG/01—2014鐵路技術(shù)管理規(guī)程，客運(yùn)專線鐵路建筑限界執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)(如圖1所示)，合肥南站站臺(tái)高度不大于1250mm，直線段站臺(tái)邊緣至線路中心線的距離不小于1750mm。

2 鐵路建筑限界的重要性

圖1 客運(yùn)專線鐵路建筑限界輪廓與基本尺寸

鐵路建筑限界管理是關(guān)系鐵路行車安全的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，對(duì)客貨運(yùn)輸尤其是高速鐵路運(yùn)輸安全影響重大。根據(jù)動(dòng)態(tài)包絡(luò)線法則，機(jī)車車輛行駛時(shí)，其最大的縱向和橫向所占用空間的輪廓線，與線路周圍的各種建筑物或設(shè)備的限制輪廓線，不相切的橫斷面最小尺寸，即是它的安全限界值。近年來，由于高站臺(tái)限界管理難度不斷加大，全路出現(xiàn)了多起站臺(tái)侵限刮蹭列車的險(xiǎn)情，嚴(yán)重危及行車安全。高速鐵路特別是“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組列車作為國家的重要宣傳名片，在運(yùn)輸過程中一旦發(fā)生問題，不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)造成重要的政治影響。因此，鐵路建筑限界管理必須打起十二分的精神，任何一點(diǎn)細(xì)微的偏差都不能放過，確保百分百無誤，心里才更踏實(shí)。

3 傳統(tǒng)鐵路站臺(tái)限界測(cè)量

①目前階段還是以數(shù)顯站臺(tái)限界尺測(cè)量為主，人員配備：一位駐站聯(lián)絡(luò)員、一位現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員、一位測(cè)量讀數(shù)員、一位數(shù)據(jù)記錄員。原理是勾股定理，依靠尺子的斜長(zhǎng)和角度來測(cè)量水平值與高度值，測(cè)量人員除了比對(duì)過往測(cè)量數(shù)值外，無法判斷讀數(shù)的正確與否，完全依靠尺子內(nèi)部數(shù)據(jù)計(jì)算，數(shù)據(jù)以大地坐標(biāo)為基準(zhǔn)，如圖2所示。

②合肥南站天窗計(jì)劃時(shí)間基本上固定為凌晨0：30-4：30，受限一個(gè)點(diǎn)數(shù)值需要多次重復(fù)測(cè)量、讀數(shù)、記錄，夜間站臺(tái)面、軌道及環(huán)境判定不準(zhǔn)確致使測(cè)點(diǎn)不準(zhǔn)確，準(zhǔn)備與退場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng)、作業(yè)時(shí)間短。

③集團(tuán)公司限界管理辦法要求工區(qū)每季度都要限界復(fù)測(cè)，段限界管理實(shí)施細(xì)則中，高鐵按每隔5m的距離設(shè)置測(cè)點(diǎn)（不包括曲線加寬特征點(diǎn)），合肥南站有22個(gè)基本及中間站臺(tái)，每個(gè)站臺(tái)長(zhǎng)450m，數(shù)顯限界尺每五m便要俯身一次，將限界尺仿形靠塊貼近軌道，使尺子的“水泡”居中，L型鉸鏈貼近站臺(tái)沿口，然后讀出數(shù)值：豎高1235mm，橫距1775mm，重復(fù)以往工作量極大。

④限界尺測(cè)量特別是夜間天窗中照明亮度不夠，上下水準(zhǔn)泡居中困難，累計(jì)誤差大，1個(gè)天窗內(nèi)只能測(cè)3面站臺(tái)，效率低下。

⑤另鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)因建筑限界引起的事故時(shí)有發(fā)生，國鐵集團(tuán)發(fā)文對(duì)限界管理工作進(jìn)行專項(xiàng)整治復(fù)測(cè)。

針對(duì)上述問題，合肥南站使用了高站臺(tái)限界測(cè)量車，大大提高了站臺(tái)限界測(cè)量效率，并對(duì)限界數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的管理，實(shí)現(xiàn)鐵路限界管理工作信息化、網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而為高鐵運(yùn)輸安全提供決策支持，如圖3所示。

4 高站臺(tái)限界測(cè)量車的應(yīng)用

圖2 數(shù)顯站臺(tái)限界尺測(cè)量

圖3 高站臺(tái)限界測(cè)量車測(cè)量

4.1 功能組成

高站臺(tái)限界測(cè)量車根據(jù)鐵路建筑限界相關(guān)要求設(shè)計(jì)研制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)限界靜態(tài)點(diǎn)位與動(dòng)態(tài)等距的非接觸式測(cè)量。由H形走行機(jī)構(gòu)、信號(hào)采集模塊、攝像組件和限界測(cè)量軟件等組成，采用機(jī)器視覺、圖像智能識(shí)別等技術(shù)，實(shí)時(shí)采集高鐵站臺(tái)輪廓各測(cè)量點(diǎn)位置信息、軌距、傾角、里程等參數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得高站臺(tái)限界尺寸。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高站臺(tái)限界測(cè)量車采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有快速拆裝和精準(zhǔn)定位特點(diǎn)。測(cè)量軟件采用模塊化構(gòu)造，具有站臺(tái)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及導(dǎo)出、數(shù)值及曲線顯示和超限預(yù)警提示等功能。

4.3 數(shù)據(jù)生成

信號(hào)采集模塊通過數(shù)據(jù)線與電腦連接，直接生成數(shù)據(jù)。文件以前期編號(hào)命名，記錄的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)距鋼軌平面中心的垂直、水平距離，實(shí)時(shí)掃描成像，并做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)導(dǎo)出后表格

5 應(yīng)用取得的成效

高站臺(tái)限界測(cè)量車自2018年在合肥南站使用至今，累計(jì)測(cè)量站臺(tái)長(zhǎng)度約20萬m，運(yùn)用效果良好，為高速鐵路運(yùn)輸安全提供了可靠的數(shù)據(jù)保障和經(jīng)濟(jì)效益回報(bào)。

5.1 提高了限界數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性

使用高站臺(tái)限界測(cè)量車后，大量的數(shù)據(jù)處理由計(jì)算機(jī)取代了原來的人工。因撥道、臨時(shí)施工等原因造成的限界變化，工區(qū)可隨時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)及時(shí)更新，并直接生成書面上報(bào)材料，使車間、段及時(shí)掌握各站臺(tái)的最新限界情況，對(duì)高速鐵路運(yùn)輸提供安全保障。

5.2 提高了限界測(cè)量的效率和可追溯性

使用高站臺(tái)限界測(cè)量車后，1個(gè)夜間天窗內(nèi)可測(cè)8面站臺(tái)的限界值，保守統(tǒng)計(jì)比數(shù)顯站臺(tái)限界尺測(cè)量效率提高60%，尤其適合大型高鐵站多面站臺(tái)的限界測(cè)量。特別適合夜間天窗，眼見即所得，無需讀數(shù)與記錄，且數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)出不存在涂改與模糊不清，自動(dòng)存儲(chǔ)功能更是方便了以后的查詢和匯總。

5.3 實(shí)現(xiàn)了限界管理的規(guī)范化、科學(xué)化

使用高站臺(tái)限界測(cè)量車后，限界管理的具體部門及負(fù)責(zé)人得以明確，限界的監(jiān)督檢查和責(zé)任追究制度得到落實(shí)，限界管理工作逐步走上了專業(yè)化軌道。

6 需要進(jìn)一步優(yōu)化的問題

①高站臺(tái)限界測(cè)量車的使用，受到人員技能素質(zhì)的約束，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸與組裝稍顯復(fù)雜，需3人～4人配合提抬搬卸。

②增加復(fù)測(cè)結(jié)果與原限界數(shù)據(jù)的比較功能。季度限界復(fù)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化較大時(shí)，系統(tǒng)可將新的復(fù)測(cè)結(jié)果與對(duì)應(yīng)的原限界數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并提示限界變化情況。

③開發(fā)高站臺(tái)限界測(cè)量車在軌道曲線段的侵限數(shù)值斷定功能，根據(jù)曲線段建筑限界加寬公式，直接判斷設(shè)備是否侵限，侵限數(shù)值等。

7 限界管理未來發(fā)展

“無人”測(cè)量技術(shù)。隨著測(cè)量科技和儀器的迅速發(fā)展，能夠精準(zhǔn)快速提供現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，并判斷是否侵限，侵限多少，必將成為鐵路限界管理的下一研究目標(biāo)。無接觸遙感設(shè)備在社會(huì)很多行當(dāng)中已廣泛應(yīng)用，它的優(yōu)勢(shì)是可以快速、高效以及精準(zhǔn)地獲取高程、距離等信息數(shù)據(jù)。所以根據(jù)線路的直圓、直緩、緩圓實(shí)際，調(diào)整好拍攝比例尺和分辨率以及重疊率等，利用正射影像的勾繪匯總，杜絕鐵路站臺(tái)侵限的隱患。

增強(qiáng)無接觸遙感設(shè)備在建筑限界測(cè)量的技術(shù)研究和應(yīng)用，是提升限界測(cè)量效率的有效手段，是加快數(shù)字化、信息化鐵路限界管理的安全保障。相信不久的將來，在區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等科技的加持下，無接觸遙感限界測(cè)量會(huì)在全路得到廣泛使用，今后的鐵路限界管理也將迎來“智能化”的輝煌時(shí)代。

8 結(jié)語

高站臺(tái)限界測(cè)量車作為中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司，擁有自主產(chǎn)權(quán)的具有高技術(shù)含量、高附加值的測(cè)量設(shè)備，為鐵路限界管理“無人化”的大數(shù)據(jù)時(shí)代奠定了基礎(chǔ)，明顯改變了這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展嚴(yán)重滯后的狀況。