淺談高速鐵路工程測(cè)量相關(guān)技術(shù)問題
時(shí)間：2022-12-19
高潤(rùn)喜
(包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 包頭 014060)
摘 要：研究表明工程項(xiàng)目測(cè)量技術(shù)是確保高速鐵路施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。工程項(xiàng)目測(cè)量技術(shù)直接影響列車 在軌道上的安全運(yùn)行，現(xiàn)階段我國(guó)高速鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)與國(guó)際高水平相比還存在一定差距，在高速鐵路工程 測(cè)量中常常出現(xiàn)各類技術(shù)難題，因此有關(guān)高速鐵路工程系統(tǒng)性的測(cè)量理論和測(cè)量技術(shù)有待進(jìn)一步完善。基于目 前我國(guó)高速鐵路工程測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展情況，強(qiáng)化對(duì)測(cè)量技術(shù)的研究，在系統(tǒng)性研究測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，確保列車 在軌道上平穩(wěn)安全運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：高速鐵路；工程測(cè)量；相關(guān)技術(shù)；測(cè)量現(xiàn)狀；技術(shù)分析
中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903(2020)01-0104-02
研究表明高速鐵路列車安全與工程測(cè)量技術(shù)有直接關(guān)系。在工程測(cè)量技術(shù)支持下，可以確保高速鐵路擁有正確的幾何相關(guān)性參數(shù)，從而提高鐵路平順性，由此可 見科學(xué)合理的工程測(cè)量技術(shù)可保障高速鐵路列車運(yùn)行的安全性和可靠性。傳統(tǒng)的鐵路測(cè)量技術(shù)在測(cè)量手段和測(cè)量精度上都難以滿足目前高速鐵路運(yùn)行要求。因此需要加強(qiáng)對(duì)高速鐵路工程測(cè)量技術(shù)的研究，確保高速鐵路 運(yùn)行的安全和高平順性。
1 我國(guó)高速鐵路工程項(xiàng)目測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀高速鐵路工程對(duì)于測(cè)量技術(shù)有著較高要求，不同的測(cè)量技術(shù)在測(cè)量精確度和測(cè)量手段上存在較大差異性。目前我國(guó)高速鐵路工程測(cè)量中存在較多問題，這些問題并不是運(yùn)用等級(jí)較高的測(cè)量方法，構(gòu)建高速鐵路的專用測(cè)量控制網(wǎng)就可有效解決的。其中我國(guó)高速鐵路工程項(xiàng)目測(cè)量中存在如下問題。
1.1 控制網(wǎng)布局有待完善 國(guó)家控制網(wǎng)布局方面存在較大的差異性，其中最為顯著的就是精度和密度的差異。因此我國(guó)不能一味模仿國(guó)外高速鐵路控制網(wǎng)布局模式，需要立足本國(guó)國(guó)情實(shí)際情況，合理布局控制網(wǎng)。期間可以借助國(guó)外高速鐵路施工和運(yùn)行中先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，將其融入我國(guó)高 速鐵路工程施工項(xiàng)目中，需要注意的問題是期間要確保空間數(shù)據(jù)的相對(duì)統(tǒng)一性。只有這樣才能強(qiáng)化對(duì)高速鐵路工程的維護(hù)，對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合 一”的目標(biāo)。
1.2 不合理運(yùn)用測(cè)量技術(shù)問題 目前我國(guó)高速鐵路工程項(xiàng)目中的測(cè)量技術(shù)大多直接 從國(guó)外引進(jìn)，在沒有經(jīng)過改善的情況下，與我國(guó)高速鐵路工程實(shí)際開展情況存在較多的不適應(yīng)性。這樣不僅會(huì)造成外匯資源的浪費(fèi)，還影響了我國(guó)高速鐵路工程測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新性發(fā)展，難以滿足我國(guó)無(wú)砟軌道板對(duì)精調(diào)測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)用需求[1-2]。
2 高速鐵路工程有關(guān)測(cè)量技術(shù)分析
2.1 GPS RIK技術(shù) 目前我國(guó)已經(jīng)建立了高精度的GPS網(wǎng)，其中A、B級(jí)高精度GPS網(wǎng)和永久性跟蹤站是高精度GPS網(wǎng)的主要內(nèi)容。永久性跟蹤站截止到目前有8個(gè)，A級(jí)網(wǎng)點(diǎn)和B級(jí)網(wǎng)點(diǎn)分別有33個(gè)、818個(gè)。高速鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)部門依靠高精度GPS網(wǎng)可明顯提高航察測(cè)繪技術(shù)水平，為高速鐵路測(cè)量技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS RIK技術(shù)又被稱為實(shí)時(shí)載波相位測(cè)量技術(shù)，所采用的測(cè)量模式為實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量。該技術(shù)的主要測(cè)量步驟如下， 將一臺(tái)GPS接收機(jī)安裝在基準(zhǔn)站上，連續(xù)觀測(cè)空間所 有的GPS衛(wèi)星信號(hào)，并在無(wú)線電傳輸設(shè)備的支持下，將觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶觀測(cè)站。用戶站GPS接收機(jī)在接收到GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，也可以接收觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨后依據(jù)定位原理對(duì)用戶站的三維坐標(biāo)和精度等實(shí)施計(jì)算并將其顯示在用戶站上。某高速鐵路列車專用線的線下施工階段，采用了GPSRIK技術(shù)，對(duì)鐵路中線進(jìn)行測(cè)量。在中線測(cè)量中一般中樁采用的是動(dòng)態(tài)觀測(cè)法，測(cè)量次數(shù)為兩次，采用平均值。靜態(tài)觀測(cè)法適合測(cè)量控制點(diǎn)，測(cè)量次數(shù)為兩次，采用值為平均數(shù)值。精度控制上，路基施工階段一般中樁平面互差要低于5.0 cm，高程互差要低于10.0 cm；控制點(diǎn)平面互差要低于1.5 cm， 高程互差要低于3.0 cm。在定測(cè)放線中采用GPSRIK 技術(shù)，可極大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，能明顯節(jié)約時(shí)間成本，加快工作效率。根據(jù)調(diào)查顯示，一臺(tái)GPS儀器，一天完成的放線工作大約為2.5 km[3-4]或更多。
2.2 創(chuàng)建基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI 高速鐵路線路長(zhǎng)，區(qū)域跨度大，因此需要采用帶狀布 局的方式鋪設(shè)平面控制網(wǎng)。沿線要間隔一定的距離設(shè)置平面網(wǎng)控制點(diǎn)，確保帶狀控制網(wǎng)可以橫向擺動(dòng)。高速鐵路沿線國(guó)家級(jí)別的控制點(diǎn)自身兼容性較差，國(guó)家點(diǎn)約束之后的基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI，可導(dǎo)致精度較高的控制網(wǎng)CPI出現(xiàn)扭曲，在此基礎(chǔ)下可以將CPI控制點(diǎn)之間的相對(duì)精度減小。對(duì)于國(guó)家點(diǎn)約束之后，控制點(diǎn)還是不能滿足CPI控制點(diǎn)要求的，需要采用一個(gè)點(diǎn)和一個(gè)方向完成約束，這樣可促使CPI控制網(wǎng)有效平差的實(shí)現(xiàn)，該平差模式可以將CPI控制點(diǎn)的復(fù)雜程度進(jìn)一步降低。針對(duì)此種情況可以率先運(yùn)用GPS精密定位相關(guān)測(cè)量方式，構(gòu)建高精度的基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI框架，并將CPI控制網(wǎng)看成是高速鐵路工程平面控制測(cè)量中關(guān)鍵起算標(biāo)準(zhǔn)，形成高速鐵路專用控制網(wǎng)，建立起高速鐵路工程獨(dú)立坐標(biāo)系， 把邊長(zhǎng)投影變形值控制在10 mm/km以內(nèi)。這樣既能保障CPI控制網(wǎng)精度，又能為復(fù)測(cè)平面控制網(wǎng)時(shí)提供相關(guān)基準(zhǔn)。
2.3 高程控制網(wǎng)創(chuàng)建 線下工程項(xiàng)目施工和軌道施工以及列車運(yùn)行等離不開高程控制測(cè)量，高程控制測(cè)量可以為其提供相應(yīng)的高程控制基準(zhǔn)。二級(jí)設(shè)計(jì)是高程控制網(wǎng)的常見形式，完成線路水基準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)控制網(wǎng)設(shè)計(jì)是第一級(jí)要求，第一級(jí)設(shè)計(jì)可以為勘測(cè)技術(shù)和施工提供相應(yīng)的高程基準(zhǔn)。該級(jí)別的施工測(cè)量中依據(jù)二等水準(zhǔn)網(wǎng)來(lái)完成，其保障方式為點(diǎn)間距在2 km之內(nèi)。軌道控制網(wǎng)CPIII設(shè)計(jì)是第二級(jí)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，該級(jí)別設(shè)計(jì)中可以為軌道施工和運(yùn)行維護(hù)提供相應(yīng)的高程基準(zhǔn)，確保施工測(cè)量水準(zhǔn)的精密性[5]。
2.4 三網(wǎng)合一測(cè)量技術(shù) 基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI、施工控制網(wǎng)CPII以及運(yùn)行維護(hù)控制網(wǎng)CPIII是三網(wǎng)的主要內(nèi)容。三網(wǎng)合一測(cè)量技術(shù)可以確保設(shè)計(jì)和施工運(yùn)行等全過程創(chuàng)建的坐標(biāo)、高程系統(tǒng)的統(tǒng)一性，此外也能確保軌道空間幾何行為的統(tǒng)一性，對(duì)于滿足目前我國(guó)高速鐵路工程施工建設(shè)要求，確保符合相應(yīng)的運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。
2.5 航測(cè)立體模型測(cè)量橫斷面技術(shù) 需要外業(yè)完成的橫斷面測(cè)量采用航測(cè)立體模型測(cè)量技術(shù)可在室內(nèi)完成。路基、橋涵、站場(chǎng)1∶200橫斷面點(diǎn)繪制等可以采用航測(cè)立體模型測(cè)量橫斷面技術(shù)來(lái)完成。該測(cè)量技術(shù)中對(duì)于比例尺的要求如下，如果告訴鐵路勘測(cè)需要航空攝影時(shí)，則需要對(duì)兩階段航測(cè)工作進(jìn)行綜合性考慮，要選擇合適的航攝比例尺。其中一類和二類地形比例尺應(yīng)大于1/8 000，三類和四類地形，比例尺應(yīng)大于 1/5 000。高程中誤差要求如下，一般地區(qū)在+0.35 m 至-0.35 m，困難地區(qū)可適當(dāng)放寬要求，可以為一般地區(qū)誤差的1.5倍。距離限差在+0.2 m至-0.2 m。此種測(cè)量技術(shù)下對(duì)于設(shè)計(jì)特殊要求地帶或者植被覆蓋地段要補(bǔ)充實(shí)測(cè)。該測(cè)量技術(shù)與GPS RIK技術(shù)一樣，可極大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，能明顯節(jié)約時(shí)間成本，提高工作效率[6-7]。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，GPS及精密測(cè)量和航測(cè)立體模型測(cè)量技術(shù)在高速鐵路工程項(xiàng)目中具有重要的作用，可以保障我國(guó)高速鐵路列車的正常運(yùn)行，因此需要加強(qiáng)對(duì)測(cè)量技術(shù)在高速鐵路工程中應(yīng)用情況的分析，借助先進(jìn)測(cè)量技術(shù)確保列車運(yùn)行的安全性和可靠性。
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Talking about Related Technical Problems of High-speed Railway Engineering Survey
GAO Runxi (Baotou Railway Vocational and Technical College, Baotou Inner Mongolia 014060)
Abstract：One of the key factors to ensure the construction quality of high-speed railways is the engineering project measurement technology. Engineering project measurement technology directly affects the normal operation of the train on the track. At present, there is still a certain gap in the construction of high-speed railway engineering projects in China compared with foreign countries. The systematic measurement theory and measurement technology of high-speed railway engineering still need to be improved. Corresponding technical difficulties often appear in highspeed railway engineering surveys. Based on the current development in the field of high-speed railway engineering survey in China, it is necessary to strengthen the research on the measurement technology, and on the basis of systematic research on the measurement technology, ensure that the train runs smoothly and safely on the track.
Keywords：high-speed railway; engineering survey; related technologies; survey status; technical analysis