高速鐵路精密測(cè)量技術(shù)論文
1精密測(cè)量原理及研究
高速鐵路精密工程測(cè)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(jì)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(jì)要求。因此，在測(cè)量鐵軌幾何線性參數(shù)時(shí)，軌道的內(nèi)、外部幾何尺寸都應(yīng)該作為被測(cè)項(xiàng)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(cè)量實(shí)際是對(duì)軌道的相對(duì)定位和絕對(duì)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(cè)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(shí)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(jí)平面高程控制網(wǎng)構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)來逐步實(shí)施。另一方面，要嚴(yán)格參照鐵軌勘測(cè)、施工和運(yùn)維規(guī)范布置精密測(cè)量控制網(wǎng)，以確保鐵軌的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合線下工程空間位置坐標(biāo)及高程要求。
2精密測(cè)量步驟
應(yīng)用軌檢小車的傳感器、全站儀、0級(jí)軌檢尺，配合計(jì)算機(jī)和無線通訊系統(tǒng)，按精度指標(biāo)測(cè)定軌向、軌距、水平、高低等技術(shù)參數(shù)，對(duì)鐵軌的實(shí)際位置進(jìn)行精確定位。
2.1工藝流程
2.1.1工前檢查觀測(cè)軌檢小車每一次離軌并重新上軌時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，將軌距測(cè)量輪松開，對(duì)超高測(cè)量傳感器進(jìn)行微調(diào)。
2.1.2精測(cè)過程
①調(diào)入與管段相關(guān)的測(cè)量控制點(diǎn)和線性要素?cái)?shù)據(jù)文件，備作后用。
�、谠O(shè)定全站儀自由設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)、方位及橫軸中心高程。軌檢小車距全站儀10m～70m。通過前后各三對(duì)連續(xù)CPIII(CPIII控制網(wǎng)又名基樁控制網(wǎng)，是高速鐵路測(cè)量最基本的控制網(wǎng))基標(biāo)上的棱鏡，自動(dòng)平差、計(jì)算確定位置。按指定方位調(diào)整測(cè)站位置，使之能夠?qū)蠓絻蓪?duì)控制點(diǎn)進(jìn)行交叉觀測(cè)。建議布置2臺(tái)全站儀備用，盡量縮短測(cè)量時(shí)間。
�、鄹鶕�(jù)觀測(cè)結(jié)果設(shè)定軌檢小車上棱鏡的絕對(duì)位置X、Y、Z。
④全站儀在軌檢小車移動(dòng)到下一測(cè)點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)照準(zhǔn)、施測(cè)，并自動(dòng)記錄軌檢小車移至該點(diǎn)的鋼軌的精確坐標(biāo)。
2.2注意事項(xiàng)
�、僭谝曈蜷_闊的環(huán)境中開展精密測(cè)量工作。精測(cè)所用設(shè)備精密度非常高，白天外界溫度及日照條件都可能使精測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，因此建議軌檢小車夜間作業(yè)。
�、趦x器應(yīng)架設(shè)軌道中心于小車?yán)忡R在一條線上，避免光學(xué)折角產(chǎn)生的誤差影響。
�、郯惭b精測(cè)系統(tǒng)時(shí)，切忌在必須被擰緊的部位安放瞄準(zhǔn)器等零部件。
�、苘壍纼�(nèi)側(cè)的軌距測(cè)量輪重約12kg。安裝軌檢小車傳感測(cè)量輪時(shí)，測(cè)量輪一定要完全脫離軌道，現(xiàn)場(chǎng)人員要注意安全。
�、輫�(yán)禁使用軌檢小車運(yùn)載重物，以免破壞車體，降低其測(cè)量精度。
3精密測(cè)量時(shí)的精度控制
在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格控制測(cè)量精度，比如測(cè)量?jī)x器誤差、設(shè)站精度等，以確保所測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到精度要求。3.1控制儀器誤差按照精測(cè)要求，選擇精度等級(jí)較高的全站儀施測(cè)。全站儀測(cè)角標(biāo)稱精度≤1°，測(cè)距標(biāo)稱精度≤2mm+2ppm。全站儀先校準(zhǔn)再使用。施測(cè)前，先在儀器中設(shè)定氣壓和溫濕度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量中的氣象改正。3.2控制設(shè)站精度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用8~12個(gè)控制點(diǎn)自由設(shè)站，即便現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，也必須選擇6個(gè)控制點(diǎn)，按照“盤左一遍，盤右一遍”的標(biāo)準(zhǔn)，至少完成一個(gè)測(cè)回。自由設(shè)站后，在具體結(jié)果中，對(duì)每個(gè)測(cè)站的精度和該測(cè)站所用CPIII控制點(diǎn)位相對(duì)精度進(jìn)行控制。假設(shè)某一控制點(diǎn)的△X、△Y、△H其中誤差精度出現(xiàn)了大幅度的偏差，須立即診斷原因，剔除平差，若精度不夠，需要進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)點(diǎn)位發(fā)生位移或破損，應(yīng)剔除該點(diǎn)。
4精密測(cè)量技術(shù)未來發(fā)展方向
最近幾年，精密測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，測(cè)量成果喜悅。隨著光機(jī)電一體化、系統(tǒng)化的發(fā)展，光學(xué)測(cè)量技術(shù)有了迅速發(fā)展。利用光學(xué)原理開發(fā)的非接觸測(cè)量機(jī)及各種裝置非常多。如非接觸三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)Zip250系一種高速、高精密、高剛性新型測(cè)量機(jī)。載物臺(tái)額定載重量25kg，X、Y、Z刻度尺分辨力均為0.25μm。整機(jī)裝配了DSP處理器和CCD攝像機(jī)，充分滿足了高速圖像測(cè)量及處理要求，并且能夠和接觸式測(cè)頭配合施測(cè)。比如，在線路測(cè)量時(shí)，通過這些儀器可實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示所測(cè)信息。就目前來看，在鐵建工程中應(yīng)用精密測(cè)量技術(shù)，無論從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟(jì)角度，都具有非常好的前景。在未來社會(huì)，精密測(cè)量技術(shù)還可以應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，其發(fā)展方向?yàn)椋阂皇菧y(cè)量精度從微米級(jí)向納米級(jí)延伸，逐步提高測(cè)量分辨力。二是測(cè)量范圍由點(diǎn)及面，也就是說精密測(cè)量會(huì)從長度方面逐步延伸到形狀方面，整體測(cè)量精度大幅提高。三是繼圖像處理技術(shù)在精測(cè)工程中成功應(yīng)用后，會(huì)有遙感技術(shù)等許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將大大改進(jìn)測(cè)量精度。四是隨著標(biāo)準(zhǔn)化體制的確立以及測(cè)量不確定度的數(shù)值化，精測(cè)的工藝流程將逐步細(xì)化，精確度也會(huì)逐步提高。
5結(jié)論
在全國鐵路大提速的建設(shè)要求下，高速鐵路線路測(cè)量系統(tǒng)的科研攻關(guān)力度不斷加大，對(duì)改善鐵路客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量來說意義重大。筆者基于精密工程測(cè)控要求，對(duì)高速鐵路線路精密測(cè)量的方法和原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。為了進(jìn)一步提高鐵軌測(cè)量精度，使其線性參數(shù)達(dá)到高精密度指標(biāo)，從構(gòu)建控制網(wǎng)開始，到精調(diào)作業(yè)，期間的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)密布控，按規(guī)定控制測(cè)量偏差，確保鐵路安全平穩(wěn)地運(yùn)行。
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