地鐵軌道交通控制測(cè)量方法研究

齊尚旺

成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司維保分公司 四川成都 610000

1 軌道交通測(cè)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的城市軌道交通測(cè)量技術(shù)起步較晚，在測(cè)量技術(shù)和設(shè)備方面存在一定差距。在1970年前，我國(guó)的軌道交通測(cè)量技術(shù)主要依靠簡(jiǎn)單的建設(shè)區(qū)域地形測(cè)繪、施工區(qū)域放樣等，測(cè)量誤差較大。到80年代后，我國(guó)的測(cè)量技術(shù)有了根本性的巨大轉(zhuǎn)變，管線圖測(cè)繪測(cè)量、貫通測(cè)量、專用控制網(wǎng)測(cè)量、規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量等技術(shù)逐步得到實(shí)際應(yīng)用，在此時(shí)，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的測(cè)繪儀器如全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀等也逐步在軌道交涉中得到了進(jìn)一步應(yīng)用；由于導(dǎo)線的測(cè)量、平差軟件的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字化與科學(xué)化的計(jì)算效率得到提高。

在20世紀(jì)的80年代初期，GPS等國(guó)外先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)率先在一些科研院所中得到了應(yīng)用型的研究，到了80年代的中期，導(dǎo)航型接收機(jī)在多領(lǐng)域開始被引進(jìn)，相關(guān)部門進(jìn)行了深入研究。在80年代的末期，GPS等測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用于精密工程和大地測(cè)量，特別是軌道工程，如美國(guó)的Locamo軌道、加拿大的麥克唐納山軌道等。

隨著GPS等測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步研究以及工程實(shí)際中該技術(shù)的應(yīng)用效果，到了90年代，GPS等測(cè)量技術(shù)已普遍應(yīng)用于成立、改善和加密測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)，其中包括高級(jí)別的大地網(wǎng)絡(luò)、軌道交通測(cè)量以及油田、礦區(qū)等測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國(guó)城市軌道交通工程建設(shè)的迅猛發(fā)展，GPS等測(cè)量技術(shù)成功應(yīng)用于廣州地鐵、上海地鐵等大型工程中，以實(shí)際應(yīng)用效果驗(yàn)證了該技術(shù)在軌道交通工程中的優(yōu)勢(shì)。

2 地鐵軌道交通精度設(shè)計(jì)原則和要求

地鐵軌道交通測(cè)量工程的精度設(shè)計(jì)是根據(jù)不同的工程特征，施工方法，施工精度，貫通距離等多種影響因素而確定的，除了要保證地鐵軌道交通隧道的順利貫通，還要滿足線路定線和放樣的精度要求。

地鐵的高程安全裕量一般為70～100mm，結(jié)合目前的測(cè)量?jī)x器和隧道結(jié)構(gòu)豎向允許偏差，比較容易滿足設(shè)計(jì)貫通誤差要求，但考慮到后續(xù)地鐵鋪軌對(duì)高程精度的要求，高程貫通誤差確定為±25mm，并采用不等精度分配方法，將高程貫通誤差分配到高程測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)中。

在地鐵軌道交通測(cè)量過程中，運(yùn)用全站儀、投點(diǎn)儀及陀螺經(jīng)緯儀組合的聯(lián)合測(cè)量方法進(jìn)行豎井定向，該測(cè)量方法區(qū)別去傳統(tǒng)吊鋼絲聯(lián)系三角形法，克服地鐵施工場(chǎng)地狹窄，圖形不易控制，影響施工進(jìn)度等缺點(diǎn)，采用雙投點(diǎn)定向的方法，增加測(cè)量檢核條件，提高定向精度。

3 地鐵軌道交通控制測(cè)量方法

3.1 編寫軌道精密工程測(cè)量技術(shù)書

由相關(guān)人員全面采集地鐵軌道工程的施工方法、注意事項(xiàng)等相關(guān)情況，獲悉地鐵等級(jí)及設(shè)計(jì)線路，據(jù)此確定地鐵軌道精密測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)位置和具體的測(cè)量方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵軌道精密工程測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)的比對(duì)、處理和分析，可以將軌道精調(diào)區(qū)段的軌道控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到全站儀之中，包括設(shè)計(jì)平曲線、豎曲線、超高數(shù)據(jù)等，做好測(cè)量基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)備工作，為地鐵軌道精神工程測(cè)量方法的實(shí)踐應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[1]。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)及測(cè)量操作

從地鐵軌道交通現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)工作來(lái)看，它對(duì)全球定位系統(tǒng)、導(dǎo)線選點(diǎn)要求極高，一旦現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)的準(zhǔn)確性出現(xiàn)偏差則會(huì)影響到后續(xù)的工作。因此，要盡量選取視野開闊、地面高度在15°內(nèi)無(wú)障礙物的區(qū)域，且周邊沒有信號(hào)干擾物或大片水域，以此作為軌道GPS點(diǎn)位。

在地鐵軌道交通測(cè)量工作應(yīng)用中，還要注重埋標(biāo)工作與選點(diǎn)工作并行操作，這主要是考慮到如果軌道GPS定位選點(diǎn)的時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響埋標(biāo)工作的順利進(jìn)行。為此，要在與選點(diǎn)工作同步進(jìn)行的埋標(biāo)工作中，確定好埋標(biāo)的具體位置、幾何尺寸，并保持選點(diǎn)位置與埋標(biāo)位置的一致性，對(duì)于選點(diǎn)位置不相符合的要加以調(diào)整。

3.3 測(cè)量方法

（1）地鐵軌道線形測(cè)量方法。這是以軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)軌枕信息的數(shù)據(jù)采集，是一種具有自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)目標(biāo)辨識(shí)的智能化、全站儀協(xié)同作業(yè)模式和方法。它主要是以線路兩端的軌道控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，各個(gè)測(cè)量區(qū)間設(shè)定8個(gè)軌道控制點(diǎn)，在人工照準(zhǔn)其中的兩個(gè)軌道控制點(diǎn)的前提下，利用全站儀自動(dòng)測(cè)量其余六個(gè)軌道控制點(diǎn)的邊角，獲取后方交會(huì)測(cè)量的軌道控制點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確地計(jì)算出全站儀自由設(shè)站點(diǎn)的三維平差坐標(biāo)、精度等相關(guān)參數(shù)，運(yùn)用平差后的點(diǎn)位中誤差判定并剔除不良觀測(cè)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)位誤差的重新計(jì)算和糾偏調(diào)整，滿足軌道定向角的標(biāo)準(zhǔn)和要求[2]。

（2）軌道模擬調(diào)整量計(jì)算方法。在獲悉軌道線形、現(xiàn)場(chǎng)扣件等情況的前提之下，依循如下步驟進(jìn)行操作：①以外直軌作為基準(zhǔn)軌，進(jìn)行軌道的高低方向的調(diào)整和分析。②由之前獲取的波形數(shù)據(jù)，依循“削峰填谷”的策略確定模擬調(diào)整方案，依照先調(diào)整基準(zhǔn)軌的高低及軌向、后調(diào)整非基準(zhǔn)軌的軌距及水平等方法，較好地控制調(diào)整量以滿足規(guī)定的要求。③由軌道線形綜合分析而形成不同參數(shù)的軌道波形圖，并將需要調(diào)整區(qū)段的軌道幾何參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，使之平順和流暢，并要規(guī)避緩直、直緩點(diǎn)位處的反超高現(xiàn)象。

總之，地鐵軌道系統(tǒng)是城市交通中不可缺少的部分，由于傳統(tǒng)的測(cè)量方法大多是采用人工弦線、L形道尺與復(fù)原基標(biāo)相配合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵軌道的幾何狀態(tài)測(cè)量，這就難免受到測(cè)量設(shè)備、作業(yè)方式的限制和影響，無(wú)法精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵軌道絕對(duì)位置偏差的控制，也無(wú)法精準(zhǔn)地通過計(jì)算獲取地鐵軌道的長(zhǎng)短波指標(biāo)，導(dǎo)致地鐵軌道難以保持高質(zhì)量的幾何狀態(tài)，缺乏應(yīng)有的平順性。因此，本文的研究也就顯得十分的有意義。