高速鐵路精密測量技術論文
高速鐵路精密測量技術論文
1精密測量原理及研究
高速鐵路精密工程測量技術標準，旨在按照鐵建工程的質量要求設計出平面及高程控制網的精度指標，提高行車的穩定性和舒適度。鐵軌的幾何線形引數應該符合平順、高精度的設計要求。因此，在測量鐵軌幾何線性引數時，軌道的內、外部幾何尺寸都應該作為被測專案進行嚴格控制。內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引數，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座標系中的座標和高程。鐵軌內、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。為了達到平順性的要求，鐵軌必須採用高精確度的幾何線形，一般控制在±1mm～2mm以內。測量控制網的精度，在進行線下工程施工放樣的`過程中，應該兼顧敷設鐵軌時的精度指標，儘量縮小鐵軌幾何引數和目標位置之間的誤差。這就要藉助由各級平面高程控制網構成的測量系統來逐步實施。另一方面，要嚴格參照鐵軌勘測、施工和運維規範佈置精密測量控制網，以確保鐵軌的各項技術引數符合線下工程空間位置座標及高程要求。
2精密測量步驟
應用軌檢小車的感測器、全站儀、0級軌檢尺，配合計算機和無線通訊系統，按精度指標測定軌向、軌距、水平、高低等技術引數，對鐵軌的實際位置進行精確定位。
2.1工藝流程
2.1.1工前檢查觀測軌檢小車每一次離軌並重新上軌時的執行狀態，將軌距測量輪鬆開，對超高測量感測器進行微調。
2.1.2精測過程
①調入與管段相關的測量控制點和線性要素資料檔案，備作後用。
②設定全站儀自由設站點的座標、方位及橫軸中心高程。軌檢小車距全站儀10m～70m。透過前後各三對連續CPIII(CPIII控制網又名基樁控制網，是高速鐵路測量最基本的控制網)基標上的稜鏡，自動平差、計算確定位置。按指定方位調整測站位置，使之能夠對後方兩對控制點進行交叉觀測。建議佈置2臺全站儀備用，儘量縮短測量時間。
③根據觀測結果設定軌檢小車上稜鏡的絕對位置X、Y、Z。
④全站儀在軌檢小車移動到下一測點時，自動照準、施測，並自動記錄軌檢小車移至該點的鋼軌的精確座標。
2.2注意事項
①在視域開闊的環境中開展精密測量工作。精測所用裝置精密度非常高，白天外界溫度及日照條件都可能使精測資料產生誤差，因此建議軌檢小車夜間作業。
②儀器應架設軌道中心於小車稜鏡在一條線上，避免光學折角產生的誤差影響。
③安裝精測系統時，切忌在必須被擰緊的部位安放瞄準器等零部件。
④軌道內側的軌距測量輪重約12kg。安裝軌檢小車感測測量輪時，測量輪一定要完全脫離軌道，現場人員要注意安全。
⑤嚴禁使用軌檢小車運載重物，以免破壞車體，降低其測量精度。
3精密測量時的精度控制
在現場作業時，必須嚴格控制測量精度，比如測量儀器誤差、設站精度等，以確保所測資料達到精度要求。3.1控制儀器誤差按照精測要求，選擇精度等級較高的全站儀施測。全站儀測角標稱精度≤1°，測距標稱精度≤2mm+2ppm。全站儀先校準再使用。施測前，先在儀器中設定氣壓和溫溼度，實現測量中的氣象改正。3.2控制設站精度根據現場條件，採用8~12個控制點自由設站，即便現場條件不允許，也必須選擇6個控制點，按照“盤左一遍，盤右一遍”的標準，至少完成一個測回。自由設站後，在具體結果中，對每個測站的精度和該測站所用CPIII控制點位相對精度進行控制。假設某一控制點的△X、△Y、△H其中誤差精度出現了大幅度的偏差，須立即診斷原因，剔除平差，若精度不夠，需要進行補測。檢查發現現場控制點點位發生位移或破損，應剔除該點。
4精密測量技術未來發展方向
最近幾年，精密測量技術發展迅速，測量成果喜悅。隨著光機電一體化、系統化的發展，光學測量技術有了迅速發展。利用光學原理開發的非接觸測量機及各種裝置非常多。如非接觸三座標測量系統Zip250係一種高速、高精密、高剛性新型測量機。載物臺額定載重量25kg，X、Y、Z刻度尺分辨力均為0.25μm。整機裝配了DSP處理器和CCD攝像機，充分滿足了高速影象測量及處理要求，並且能夠和接觸式測頭配合施測。比如，線上路測量時，透過這些儀器可實時測量並顯示所測資訊。就目前來看，在鐵建工程中應用精密測量技術，無論從技術角度還是從經濟角度，都具有非常好的前景。在未來社會，精密測量技術還可以應用到各個領域，其發展方向為：一是測量精度從微米級向奈米級延伸，逐步提高測量分辨力。二是測量範圍由點及面，也就是說精密測量會從長度方面逐步延伸到形狀方面，整體測量精度大幅提高。三是繼影象處理技術在精測工程中成功應用後，會有遙感技術等許多新技術不斷湧現，將大大改進測量精度。四是隨著標準化體制的確立以及測量不確定度的數值化，精測的工藝流程將逐步細化，精確度也會逐步提高。
5結論
在全國鐵路大提速的建設要求下，高速鐵路線路測量系統的科研攻關力度不斷加大，對改善鐵路客運服務質量來說意義重大。筆者基於精密工程測控要求，對高速鐵路線路精密測量的方法和原理進行了詳細的分析。為了進一步提高鐵軌測量精度，使其線性引數達到高精密度指標，從構建控制網開始，到精調作業，期間的每一個環節都要嚴密佈控，按規定控制測量偏差，確保鐵路安全平穩地執行。