淺談高速鐵路工程測量相關技術問題
時間：2022-12-19
高潤喜
(包頭鐵道職業技術學院， 內蒙古 包頭 014060)
摘 要：研究表明工程項目測量技術是確保高速鐵路施工質量的關鍵因素。工程項目測量技術直接影響列車 在軌道上的安全運行，現階段我國高速鐵路工程項目建設與國際高水平相比還存在一定差距，在高速鐵路工程 測量中常常出現各類技術難題，因此有關高速鐵路工程系統性的測量理論和測量技術有待進一步完善。基于目 前我國高速鐵路工程測量領域的發展情況，強化對測量技術的研究，在系統性研究測量技術的基礎上，確保列車 在軌道上平穩安全運行。 關鍵詞：高速鐵路；工程測量；相關技術；測量現狀；技術分析
中圖分類號：U238 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903(2020)01-0104-02
研究表明高速鐵路列車安全與工程測量技術有直接關系。在工程測量技術支持下，可以確保高速鐵路擁有正確的幾何相關性參數，從而提高鐵路平順性，由此可 見科學合理的工程測量技術可保障高速鐵路列車運行的安全性和可靠性。傳統的鐵路測量技術在測量手段和測量精度上都難以滿足目前高速鐵路運行要求。因此需要加強對高速鐵路工程測量技術的研究，確保高速鐵路 運行的安全和高平順性。
1 我國高速鐵路工程項目測量技術現狀高速鐵路工程對于測量技術有著較高要求，不同的測量技術在測量精確度和測量手段上存在較大差異性。目前我國高速鐵路工程測量中存在較多問題，這些問題并不是運用等級較高的測量方法，構建高速鐵路的專用測量控制網就可有效解決的。其中我國高速鐵路工程項目測量中存在如下問題。
1.1 控制網布局有待完善 國家控制網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。因此我國不能一味模仿國外高速鐵路控制網布局模式，需要立足本國國情實際情況，合理布局控制網。期間可以借助國外高速鐵路施工和運行中先進的經驗和技術，將其融入我國高 速鐵路工程施工項目中，需要注意的問題是期間要確保空間數據的相對統一性。只有這樣才能強化對高速鐵路工程的維護，對其進行規范化管理，實現“三網合 一”的目標。
1.2 不合理運用測量技術問題 目前我國高速鐵路工程項目中的測量技術大多直接 從國外引進，在沒有經過改善的情況下，與我國高速鐵路工程實際開展情況存在較多的不適應性。這樣不僅會造成外匯資源的浪費，還影響了我國高速鐵路工程測量技術的創新性發展，難以滿足我國無砟軌道板對精調測量系統的運用需求[1-2]。
2 高速鐵路工程有關測量技術分析
2.1 GPS RIK技術 目前我國已經建立了高精度的GPS網，其中A、B級高精度GPS網和永久性跟蹤站是高精度GPS網的主要內容。永久性跟蹤站截止到目前有8個，A級網點和B級網點分別有33個、818個。高速鐵路勘測設計部門依靠高精度GPS網可明顯提高航察測繪技術水平，為高速鐵路測量技術的發展奠定了堅實的基礎。GPS RIK技術又被稱為實時載波相位測量技術，所采用的測量模式為實時差分GPS測量。該技術的主要測量步驟如下， 將一臺GPS接收機安裝在基準站上，連續觀測空間所 有的GPS衛星信號，并在無線電傳輸設備的支持下，將觀測數據發送給用戶觀測站。用戶站GPS接收機在接收到GPS衛星信號的同時，也可以接收觀測數據，隨后依據定位原理對用戶站的三維坐標和精度等實施計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，對鐵路中線進行測量。在中線測量中一般中樁采用的是動態觀測法，測量次數為兩次，采用平均值。靜態觀測法適合測量控制點，測量次數為兩次，采用值為平均數值。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；控制點平面互差要低于1.5 cm， 高程互差要低于3.0 cm。在定測放線中采用GPSRIK 技術，可極大減輕工人勞動強度，能明顯節約時間成本，加快工作效率。根據調查顯示，一臺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 創建基礎平面控制網CPI 高速鐵路線路長，區域跨度大，因此需要采用帶狀布 局的方式鋪設平面控制網。沿線要間隔一定的距離設置平面網控制點，確保帶狀控制網可以橫向擺動。高速鐵路沿線國家級別的控制點自身兼容性較差，國家點約束之后的基礎平面控制網CPI，可導致精度較高的控制網CPI出現扭曲，在此基礎下可以將CPI控制點之間的相對精度減小。對于國家點約束之后，控制點還是不能滿足CPI控制點要求的，需要采用一個點和一個方向完成約束，這樣可促使CPI控制網有效平差的實現，該平差模式可以將CPI控制點的復雜程度進一步降低。針對此種情況可以率先運用GPS精密定位相關測量方式，構建高精度的基礎平面控制網CPI框架，并將CPI控制網看成是高速鐵路工程平面控制測量中關鍵起算標準，形成高速鐵路專用控制網，建立起高速鐵路工程獨立坐標系， 把邊長投影變形值控制在10 mm/km以內。這樣既能保障CPI控制網精度，又能為復測平面控制網時提供相關基準。
2.3 高程控制網創建 線下工程項目施工和軌道施工以及列車運行等離不開高程控制測量，高程控制測量可以為其提供相應的高程控制基準。二級設計是高程控制網的常見形式，完成線路水基準點相關控制網設計是第一級要求，第一級設計可以為勘測技術和施工提供相應的高程基準。該級別的施工測量中依據二等水準網來完成，其保障方式為點間距在2 km之內。軌道控制網CPIII設計是第二級設計的主要內容，該級別設計中可以為軌道施工和運行維護提供相應的高程基準，確保施工測量水準的精密性[5]。
2.4 三網合一測量技術 基礎平面控制網CPI、施工控制網CPII以及運行維護控制網CPIII是三網的主要內容。三網合一測量技術可以確保設計和施工運行等全過程創建的坐標、高程系統的統一性，此外也能確保軌道空間幾何行為的統一性，對于滿足目前我國高速鐵路工程施工建設要求，確保符合相應的運行管理標準具有重要意義。
2.5 航測立體模型測量橫斷面技術 需要外業完成的橫斷面測量采用航測立體模型測量技術可在室內完成。路基、橋涵、站場1∶200橫斷面點繪制等可以采用航測立體模型測量橫斷面技術來完成。該測量技術中對于比例尺的要求如下，如果告訴鐵路勘測需要航空攝影時，則需要對兩階段航測工作進行綜合性考慮，要選擇合適的航攝比例尺。其中一類和二類地形比例尺應大于1/8 000，三類和四類地形，比例尺應大于 1/5 000。高程中誤差要求如下，一般地區在+0.35 m 至-0.35 m，困難地區可適當放寬要求，可以為一般地區誤差的1.5倍。距離限差在+0.2 m至-0.2 m。此種測量技術下對于設計特殊要求地帶或者植被覆蓋地段要補充實測。該測量技術與GPS RIK技術一樣，可極大減輕工人勞動強度，能明顯節約時間成本，提高工作效率[6-7]。
3 結語
綜上所述，GPS及精密測量和航測立體模型測量技術在高速鐵路工程項目中具有重要的作用，可以保障我國高速鐵路列車的正常運行，因此需要加強對測量技術在高速鐵路工程中應用情況的分析，借助先進測量技術確保列車運行的安全性和可靠性。
參考文獻
[1] 陸云楊.高速鐵路工程測量有關技術問題的探討[J].絲路視野, 2018(12):112-113.
[2] 馬剛.高速鐵路工程測量有關技術問題的探討[J].城市建設理論 研究(電子版),2015(6):651-652.
[3] 周玉輝.高速鐵路工程測量有關技術問題的探討[J].鐵道勘察, 2005,31(3):28-31.
[4] 張茵濤.客運專線控制測量技術、費用與風險分析研究[J].鐵路 工程造價管理,2012,27(1):11-14.
[5]董瑞.高速鐵路跨海大橋鋼吊箱施工測量控制技術[J].建筑工程 技術與設計,2019(32):490-491.
[6] 劉召才,牛潤普.高速鐵路運營期無砟軌道線形測量技術研究[J]. 鐵道勘察,2019,45(6):25-29.
[7] 盧韜.高速鐵路工程測量中GPS-RTK技術的應用[J].河南建材, 2019(6):3-4.
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