高速鐵路客運專線測量技術(shù)與方法

宋順德

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)增長，鐵路建設(shè)項目也取得了很大的進(jìn)展，尤其是在高速鐵路方面更是成果碩碩。高速鐵路客運專線的安全性、平順度、舒適度等直接關(guān)系到列車的運行安全。因此文章針對高速鐵路客運專線的緊密測量技術(shù)和方法進(jìn)行相關(guān)探討，以期作為參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；客運專線；測量技術(shù)

隨著鐵路建設(shè)技術(shù)水平的提高，鐵路客運列車行駛速度不斷刷新。雖然在不斷提速，但是安全、舒適始終是衡量鐵路客運列車服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。為了保證列車平穩(wěn)運行，列車運行專用軌道的幾何線性參數(shù)必須平順，精度控制在±1mm～2mm之間。這里所說的幾何線性參數(shù)主要指的是軌道內(nèi)、外部幾何尺寸，它包含軌向、軌距、高低、水平、扭曲、與設(shè)計高程及中線的偏差等幾項具體指標(biāo)。要建設(shè)一條精密度較高的鐵軌，必須準(zhǔn)確把握精密測量這一關(guān)鍵技術(shù)。

一、測量控制網(wǎng)的平順度要求

高速鐵路的平順度對于列車在運行中的安全性和舒適性有很大的影響，因此必須要保證鐵路的平順度。它主要有兩個分量構(gòu)成：線路分量和縱向分量。線路分量指的是鋼軌頭內(nèi)側(cè)和鋼軌鋪設(shè)方向在凹凸兩方面的平順性。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求線路分量在10m弦實測正矢和理論正矢差值不超2mm。平順度并不能保證鐵路整體線路的正確性和精確性，它只是其中的一個標(biāo)準(zhǔn)，是一種局部誤差，與精確性有相關(guān)性，不是全等性。因此平順度只能作為控制測量的部分標(biāo)準(zhǔn)。平順度具有誤差累計和擴(kuò)大的特性，只保證平順度有可能使得實際線路與理論線路相差甚遠(yuǎn)。平順度包括短波平順度和長波平順度。

1.短波平順度誤差計算

以直線性的線路為例來說，10m的線路如果出現(xiàn)2mm的不平順度，那么線路就會產(chǎn)生82.5°的轉(zhuǎn)折角，此時將B移至B點。假設(shè)AB短線路總長為150m，根據(jù)平順度具有偶然性的誤差計算得出m[β]=127mm。

2.長波平順度誤差計算

假設(shè)線路總長AB=900mm，根據(jù)平順度長波要求，每150m不大于10mm，按最大值10mm計算線路將會產(chǎn)生27.5°的轉(zhuǎn)折角，則整個線路m[β]=147mmm。相比較之下，無碎軌道鋪設(shè)每150m最大10mm的平順度要求比每20米弦實測正矢與理論正矢之差為2毫米的精度要求高。盡管如此，鐵路平順度在達(dá)到要求的情況下，整體線路在誤差累計的情況下有可能會與預(yù)測或者理論線路偏差很遠(yuǎn)。因此在鐵路軌道的鋪設(shè)過程中，還需要運用精測控制網(wǎng)來保證鐵路整體線路的正確性和精確性。

3.CPI和CPB誤差計算

利用無碎軌道中平順度的要求，我們可以反求CPI和CPB控制網(wǎng)的相關(guān)精度要求。依據(jù)導(dǎo)線測量方法，我們計算CPI和CPB最弱點的橫向中誤差。對于CPI，假定s取值4000m，通過計算可得km=11.6mm。對于CPBII，假定S取值4000m，通過計算可得km=11.6mm。同時我們假設(shè)縱向分量誤差與橫向誤差相等，則同樣計算可得最弱點的點位中誤差約為5mm和15mm。

二、精密測量原理及研究

高速鐵路精密工程測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，旨在按照鐵建工程的質(zhì)量要求設(shè)計出平面及高程控制網(wǎng)的精度指標(biāo)，提高行車的穩(wěn)定性和舒適度。鐵軌的幾何線形參數(shù)應(yīng)該符合平順、高精度的設(shè)計要求。因此，在測量鐵軌幾何線性參數(shù)時，軌道的內(nèi)、外部幾何尺寸都應(yīng)該作為被測項目進(jìn)行嚴(yán)格控制。內(nèi)部幾何尺寸是軌道的軌向、軌距、水平以及軌道縱向高低和方向的參數(shù)，這是鐵軌自身的幾何尺寸。外部幾何尺寸，顧名思義，是指軌道在空間三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和高程。鐵軌內(nèi)、外部幾何尺寸的測量實際是對軌道的相對定位和絕對定位。為了達(dá)到平順性的要求，鐵軌必須采用高精確度的幾何線形，一般控制在±1mm～2mm 以內(nèi)。測量控制網(wǎng)的精度，在進(jìn)行線下工程施工放樣的過程中，應(yīng)該兼顧敷設(shè)鐵軌時的精度指標(biāo)，盡量縮小鐵軌幾何參數(shù)和目標(biāo)位置之間的誤差。這就要借助由各級平面高程控制網(wǎng)構(gòu)成的測量系統(tǒng)來逐步實施。另一方面，要嚴(yán)格參照鐵軌勘測、施工和運維規(guī)范布置精密測量控制網(wǎng)，以確保鐵軌的各項技術(shù)參數(shù)符合線下工程空間位置坐標(biāo)及高程要求。

三、測量網(wǎng)布設(shè)技術(shù)

在高速鐵路測量網(wǎng)的布設(shè)技術(shù)中，最重要的是新技術(shù)的創(chuàng)新使用，下面主要對于測量網(wǎng)布設(shè)的新技術(shù)進(jìn)行分析與研究。

1.建立平面控制測量

在高速鐵路的主要路線鋪設(shè)中建立控制點，高速鐵路的平面控制點可以結(jié)合高速鐵路的長度，道路建設(shè)的形狀分布以及具體的環(huán)境等條件，在控制點的采集過程中有選擇性的測量，主要是利用GPS定位系統(tǒng)、三角形網(wǎng)的測量、導(dǎo)線測量的方式來實現(xiàn)對于高速鐵路平面控制的測量。

在高速鐵路的平面測量過程中，對于控制點的布設(shè)要選擇容易保存和尋找的顯著性標(biāo)識作為控制點，對于平面整體的控制測量要掌握對于控制點的加密和擴(kuò)展，以精細(xì)化的控制點來實現(xiàn)對于平面的控制，利用明顯的控制點實現(xiàn)對于整個控制網(wǎng)的掌握。在控制點的選擇過程中要注意測角和測距的選擇，控制點的距離應(yīng)該大于300米，這是為了保證基本的控制平面清晰度而設(shè)計的，過多的控制點不僅是浪費了設(shè)備的投人，而且整體控制平面也會因為控制點過多而顯得擁擠和繁瑣，不利于測量網(wǎng)的使用。

在設(shè)備的使用過程中，GPS的布設(shè)方式可以采用邊聯(lián)式、點聯(lián)式、混聯(lián)式等多種方式，主要是結(jié)合高速鐵路的實際情況來采取相應(yīng)的測量措施。平面控制網(wǎng)三角測量主要是依據(jù)現(xiàn)場的具體情況，將基線設(shè)于道路的兩端，與道路的分布所平行，在新技術(shù)中很少會使用。導(dǎo)線測量以一個控制點到另一個控制點為主要的方向，選擇其中的一個控制點為檢核點，所以導(dǎo)線測量網(wǎng)應(yīng)該由多個閉合環(huán)所組成，導(dǎo)線的邊長要根據(jù)道路施工的設(shè)計以及地形來確定。

2.使用高程測量

高程測量的使用在測量網(wǎng)的布設(shè)技術(shù)中和平面控制測量是同等重要的地位，高程控制網(wǎng)是高程測量的基礎(chǔ)，對于整個高程測量技術(shù)的運用和革新有重要的意義和作用，高程控制測量抓喲有三種測量方式，分別是三角高程測量、四等水準(zhǔn)測量、二等水準(zhǔn)測量。

在實際測量過程中，可以利用平面控制測量的樁位，實現(xiàn)平面控制測量點和高程測量點的統(tǒng)一，在測量方式的選擇過程中，三角高程測量主要是對于精度要求不是很高的基樁或者沿路的測量，在這類測量的過程中，運用三角高程的觀測值，利用往返測量的平均值，在記錄儀高、鏡高等觀測值得計算過程中，將平均值作為兩個控制點之間的高差，最后利用檢測的數(shù)值，計算出所有控制點的高差，將這些高差計算出來之后進(jìn)行平差，最后得出所測點的三角高程。四等水準(zhǔn)測量和三角高程測量的使用相似，主要的就是四等水準(zhǔn)測量的測量點之間不能起伏過大，這樣會影響測量水準(zhǔn)的實施，高差過大，對于實施測量的控制點有影響，所以四等水準(zhǔn)測量的主要限制就是高差不能過大。二等水準(zhǔn)測量主要是電子水準(zhǔn)儀，在測量的過程中要注意尺子豎直，氣泡居中，每一個控制點的測量都要從尺子開始。在使用的過程中，要根據(jù)高速鐵路的實際建設(shè)情況采取測量方法，爭取能夠最大程度的實現(xiàn)對于測量網(wǎng)控制點的布設(shè)。

綜上所述，高速鐵路客運專線的平順度和舒適度是確保列車運行的重要因素。因此可以運用精密測量原理，并注重對平面測量網(wǎng)和高程測量網(wǎng)的布設(shè)研究，提升測量工作的精準(zhǔn)性，從而確保高速鐵路客運專線的安全運輸。

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