论文部分内容阅读
[摘要]铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在中国经济社会发展中具有重要作用。近年来随着高速铁路的飞速发展，对轨道要求很高的平顺性和精确的几何线性参数，本文对高速铁路的精密测量方法、原理、步骤以及未来发展方向。
[关键词]高速铁路测量工程技术
中图分类号：U892. 3 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）28―0496―01
1 概述
铁路旅客列车运行速度高，为实现运行条件下旅客列车的安全性和舒适性，要求轨道必须具有高平顺性和精确的几何线性参数，包括轨道内部几何尺寸与外部几何尺寸，如轨距、轨向、高低、水平、扭曲、与设计高程及中线的偏差等，精度要求控制在±1mm～2mm范围内。因此对铁路进行精密测量，并保持高精度是建设铁路的关键技术之一。
2 精密测量原理及研究
铁路精密工程测量技术标准核心是研究确定平面和高程控制网的精度要求，以满足铁路施工控制要求，进而保证铁路的安全平稳运行。根据铁路轨道平顺性精度高的要求，线路必须具备非常准确的几何参数。轨道的几何参数测量包括一定的外部几何尺寸测量和内部几何尺寸测量。轨道的外部几何尺寸是轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程。外部几何尺寸的测量也称之为轨道的绝对寻址。内部几何尺寸即轨道自身的几何尺寸，包括轨距、水平以及轨道纵向高低和方向的参数。内部几何尺寸的测量也可以称之为轨道的相对定位。
铁路轨道必须具有精确的几何线形，精度要求控制在±1mm～2mm，测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时必须满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持最小。而轨道的铺设施工和线下工程（路基、桥梁、隧道、站台等）施工放样是通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现的。为了保证轨道与线下工程的空间位置坐标、高程相匹配，须根据铁路勘测、施工、运营维护需要设立精密测量控制网。
3 精密测量步骤
采用先进的传感器、专用便携计算机、全站仪和无线通讯，检测高低、轨向、水平、轨距等轨道不平顺参数，精确确定线路轨道的实际位置。
3.1资源配置，1人操作轨道检测小车、1人操作全站仪、2人安装和拆卸棱镜、轨道检测小车、全站仪。
3.2工艺流程，工前检查，检查轨道检测小车的工作状态，松开轨距测量轮，校准超高测量传感器。精测过程，将所有测量控制点数据文件调入备用；确定全站仪自由设站点的坐标、方位和全站仪横轴中心的高程。全站仪与轨道检测小车的距离要保持在10m～70m之间，通过前后各4个连续CPIII（CPIII控制网又名基桩控制网，是高速铁路测量最基本的控制网）基标上的棱镜，自动平差、计算确定位置。改变测站位置，必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点。为加快进度，宜配备2台同型号的全站仪；观测确定轨道检测小车上棱镜的绝对位置（X、Y和Z）；轨道检测小车移动到下一个测量位置，全站仪自动照准、测量和记录，确定该点钢轨的精确坐标。
3.3注意事项：为精密测量提供足够的视野。为避免白天外界条件的干扰，轨道检测小车宜晚间作业；仪器应架设在稳定性高的地点，避免各种振动带来的影响；尽量避免撞击仪器；装配系统时，应避免将任何部件（比如瞄准器）放置在要被拧紧的部分之间；轨距测量轮对轨道内侧约12kg重的压力，放测量轮时一定要小心，将仪器从轨道上搬起时要确保测量轮已脱离轨道；整个系统重将近35kg，搬动整个仪器至少需要两个人；轨道检测小车是高精度测量仪器，不能作为运输车作用，不能够将货物放在检测小车上。
4 精密测量时的精度控制
为了保证实际测量作业的精度，必须做好各方面的精度控制。主要包括测量仪器误差的控制、设站精度的控制以及现场的检查控制。
4.1控制仪器误差
选用高精度的全站仪，选用的全站仪测角标称精度≤1°，测距标称精度≤2mm+2ppm。在首次使用前、每次精密测量前以及作业期间一定间隔时间内对全站仪进行校准。需把温度、气压和湿度等气象参数输入全站仪，实现测量中的气象改正。
首次使用前和作业期间间隔两周以内在标定台上对轨距、轨向和高低进行标定。每次测量作业前对水平传感器进行校准，校准后在可在同一点进行正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm以内。
4.2控制设站精度
采用6个控制点自由设站，如果现场条件无法满足，至少应选用4个控制点，最少测量一个测回（盘左一遍，盘右一遍）。自由设站后，應观察测站精度以及所用CPIII控制点位相对精度，如发现某一控制点的精度偏差过大，应查明原因并进行补测。如果发现控制点位发生位移，应剔除该点。
4.3现场检查控制
对棱镜和棱镜连接器进行筛选，选择一组相对精度高的组合。对CPIII控制点进行校核，确保控制点的准确性。全站仪在某一站架设时间过久（一个小时以上）或者外界条件变化较大时，要校核方向偏差。精密测量时，应使用轨检尺对水平传感器进行不定期的比对。测量值偏差超过0.5mm，应该重新标定水平。
5 精密测量技术的未来
随着光机电一体化、系统化的发展，光学测量技术有了迅速发展，相应的测量机产品大量涌现，测量软件的开发也日益受到重视。利用光学原理开发的非接触测量机及各种装置非常多。如索尼精密工程公司的非接触形状测量机YP20/21也是利用半导体激光高速高精密自动聚焦传感器的形状测量机，所有刻度尺均系标准组件，传感器和载物台均由微型计算机控制，具有优异的操作性能和数据处理功能。非接触三坐标测量系统Zip250是一种高刚性、高速、高精密的新型测量机。该机载物台的承载量为25kg，刻度尺的分辨力（X、Y、Z轴）均为0.25μm。机上装配了带数码法兰盘的CCD摄像机和最新DSP处理器，因此可进行高速图像处理测量，同时也可与接触式测头并用进行相关测量。
6 小节
随着现代铁路运输需求的越来越大，铁路线路测量的技术研究越来越显得重要起来，改进现有测量技术，放眼高铁测量的将来，需要我们继续努力的还很多，希望此文能对同类工程项目的朋友有所帮助。
控制措施。
参考文献
[1] 周建东，谯生有，范恒秀.高速铁路施工测量.西安交通大学出版社；第1版，2011-01
[2] 马海志.地铁既有线路工程测量技术与应用.中国劳动社会保障；第1版，2013-3
[3] 席浩，武斌忠，乔世雄，廉杰.高速铁路工程施工测量技术研究与应用.中国水利水电出版社；第1版，2012-6
[关键词]高速铁路测量工程技术
中图分类号：U892. 3 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）28―0496―01
1 概述
铁路旅客列车运行速度高，为实现运行条件下旅客列车的安全性和舒适性，要求轨道必须具有高平顺性和精确的几何线性参数，包括轨道内部几何尺寸与外部几何尺寸，如轨距、轨向、高低、水平、扭曲、与设计高程及中线的偏差等，精度要求控制在±1mm～2mm范围内。因此对铁路进行精密测量，并保持高精度是建设铁路的关键技术之一。
2 精密测量原理及研究
铁路精密工程测量技术标准核心是研究确定平面和高程控制网的精度要求，以满足铁路施工控制要求，进而保证铁路的安全平稳运行。根据铁路轨道平顺性精度高的要求，线路必须具备非常准确的几何参数。轨道的几何参数测量包括一定的外部几何尺寸测量和内部几何尺寸测量。轨道的外部几何尺寸是轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程。外部几何尺寸的测量也称之为轨道的绝对寻址。内部几何尺寸即轨道自身的几何尺寸，包括轨距、水平以及轨道纵向高低和方向的参数。内部几何尺寸的测量也可以称之为轨道的相对定位。
铁路轨道必须具有精确的几何线形，精度要求控制在±1mm～2mm，测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时必须满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持最小。而轨道的铺设施工和线下工程（路基、桥梁、隧道、站台等）施工放样是通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现的。为了保证轨道与线下工程的空间位置坐标、高程相匹配，须根据铁路勘测、施工、运营维护需要设立精密测量控制网。
3 精密测量步骤
采用先进的传感器、专用便携计算机、全站仪和无线通讯，检测高低、轨向、水平、轨距等轨道不平顺参数，精确确定线路轨道的实际位置。
3.1资源配置，1人操作轨道检测小车、1人操作全站仪、2人安装和拆卸棱镜、轨道检测小车、全站仪。
3.2工艺流程，工前检查，检查轨道检测小车的工作状态，松开轨距测量轮，校准超高测量传感器。精测过程，将所有测量控制点数据文件调入备用；确定全站仪自由设站点的坐标、方位和全站仪横轴中心的高程。全站仪与轨道检测小车的距离要保持在10m～70m之间，通过前后各4个连续CPIII（CPIII控制网又名基桩控制网，是高速铁路测量最基本的控制网）基标上的棱镜，自动平差、计算确定位置。改变测站位置，必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点。为加快进度，宜配备2台同型号的全站仪；观测确定轨道检测小车上棱镜的绝对位置（X、Y和Z）；轨道检测小车移动到下一个测量位置，全站仪自动照准、测量和记录，确定该点钢轨的精确坐标。
3.3注意事项：为精密测量提供足够的视野。为避免白天外界条件的干扰，轨道检测小车宜晚间作业；仪器应架设在稳定性高的地点，避免各种振动带来的影响；尽量避免撞击仪器；装配系统时，应避免将任何部件（比如瞄准器）放置在要被拧紧的部分之间；轨距测量轮对轨道内侧约12kg重的压力，放测量轮时一定要小心，将仪器从轨道上搬起时要确保测量轮已脱离轨道；整个系统重将近35kg，搬动整个仪器至少需要两个人；轨道检测小车是高精度测量仪器，不能作为运输车作用，不能够将货物放在检测小车上。
4 精密测量时的精度控制
为了保证实际测量作业的精度，必须做好各方面的精度控制。主要包括测量仪器误差的控制、设站精度的控制以及现场的检查控制。
4.1控制仪器误差
选用高精度的全站仪，选用的全站仪测角标称精度≤1°，测距标称精度≤2mm+2ppm。在首次使用前、每次精密测量前以及作业期间一定间隔时间内对全站仪进行校准。需把温度、气压和湿度等气象参数输入全站仪，实现测量中的气象改正。
首次使用前和作业期间间隔两周以内在标定台上对轨距、轨向和高低进行标定。每次测量作业前对水平传感器进行校准，校准后在可在同一点进行正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm以内。
4.2控制设站精度
采用6个控制点自由设站，如果现场条件无法满足，至少应选用4个控制点，最少测量一个测回（盘左一遍，盘右一遍）。自由设站后，應观察测站精度以及所用CPIII控制点位相对精度，如发现某一控制点的精度偏差过大，应查明原因并进行补测。如果发现控制点位发生位移，应剔除该点。
4.3现场检查控制
对棱镜和棱镜连接器进行筛选，选择一组相对精度高的组合。对CPIII控制点进行校核，确保控制点的准确性。全站仪在某一站架设时间过久（一个小时以上）或者外界条件变化较大时，要校核方向偏差。精密测量时，应使用轨检尺对水平传感器进行不定期的比对。测量值偏差超过0.5mm，应该重新标定水平。
5 精密测量技术的未来
随着光机电一体化、系统化的发展，光学测量技术有了迅速发展，相应的测量机产品大量涌现，测量软件的开发也日益受到重视。利用光学原理开发的非接触测量机及各种装置非常多。如索尼精密工程公司的非接触形状测量机YP20/21也是利用半导体激光高速高精密自动聚焦传感器的形状测量机，所有刻度尺均系标准组件，传感器和载物台均由微型计算机控制，具有优异的操作性能和数据处理功能。非接触三坐标测量系统Zip250是一种高刚性、高速、高精密的新型测量机。该机载物台的承载量为25kg，刻度尺的分辨力（X、Y、Z轴）均为0.25μm。机上装配了带数码法兰盘的CCD摄像机和最新DSP处理器，因此可进行高速图像处理测量，同时也可与接触式测头并用进行相关测量。
6 小节
随着现代铁路运输需求的越来越大，铁路线路测量的技术研究越来越显得重要起来，改进现有测量技术，放眼高铁测量的将来，需要我们继续努力的还很多，希望此文能对同类工程项目的朋友有所帮助。
控制措施。
参考文献
[1] 周建东，谯生有，范恒秀.高速铁路施工测量.西安交通大学出版社；第1版，2011-01
[2] 马海志.地铁既有线路工程测量技术与应用.中国劳动社会保障；第1版，2013-3
[3] 席浩，武斌忠，乔世雄，廉杰.高速铁路工程施工测量技术研究与应用.中国水利水电出版社；第1版，2012-6