試論高速鐵路工程測量精度和測量模式

張軍艦

摘 要：如今隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國高速鐵路工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模普及。為了滿足人們的出行需求，高速鐵路技術(shù)也在不斷進(jìn)行著革新，在這個(gè)過程中對于整個(gè)高速鐵路工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都提出了新的挑戰(zhàn)。而高速鐵路工程測量工作作為高速鐵路工程的基礎(chǔ)，對于其測量精度也有了更高的要求，其測量模式也需要進(jìn)行改變以適應(yīng)新的需求。

關(guān)鍵詞：高速鐵路工程；測量精度；測量模式

中圖分類號(hào)：U212.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）24-0120-01

近年來我國的高速鐵路技術(shù)不斷進(jìn)步，已處于世界領(lǐng)先地位，四通八達(dá)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)也方便了人們的出行。但是我國幅員遼闊，地理環(huán)境復(fù)雜，因此高速鐵路工程施工前的測量工作具有重要意義。而隨著高速鐵路技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于高速鐵路工程測量精度的要求也是水漲船高。在這種條件下，傳統(tǒng)的測量模式明顯已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段的工程需求，需要做出改變。本文也將針對高速鐵路工程的測量精度及測量模式進(jìn)行分析與探討。

1 高速鐵路工程測量精度的確定

目前我國的高速鐵路工程為人們的出行提供了極大的便利，較之于傳統(tǒng)鐵路，高速鐵路可以在250km/h的速度之上保持平穩(wěn)運(yùn)行，大大減少了人們的出行時(shí)間，提高了運(yùn)輸效率。高速鐵路的高效運(yùn)行離不開前期測量工作的保障，高速鐵路對于測量工作的精度要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)鐵路，誤差要控制在毫米級(jí)別才能確保高速鐵路的安全運(yùn)行。而且如今高速鐵路運(yùn)行速度大大提升，在進(jìn)行測量工作時(shí)還要結(jié)合列車的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以確保列車在高速運(yùn)行時(shí)可以保持車體的平穩(wěn)[1]。而這些都需要以精密的測量工作為基礎(chǔ)，因此傳統(tǒng)的鐵路工程測量的測量精度已經(jīng)不能滿足當(dāng)下的需求。

在高速鐵路工程的測量工作中，首先要確定測量的精度標(biāo)準(zhǔn)。由于高速鐵路運(yùn)行速度極快，因此在軌道設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮列車的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。在這一情況下，測量精度自然是越高越好，但是在測量精度確定時(shí)還要結(jié)合測量工作實(shí)際以及高速鐵路整體工程情況進(jìn)行綜合考量。

首先不能一味追求高精度，因?yàn)楦叩臏y量精度也就意味著更高的投入，同時(shí)由于測量水平的限制，高精度測量會(huì)大大延誤施工進(jìn)度。另外由于缺乏高精度測量的經(jīng)驗(yàn)，因此在測量過程中還可能出現(xiàn)未知的測量問題，從而影響整個(gè)高速鐵路的工程質(zhì)量。所以在測量過程中要結(jié)合成本因素、工程要求、測量效率幾個(gè)方面綜合確定。

由于高速鐵路對于測量精度要求較高，因此在測量時(shí)要結(jié)合平面控制網(wǎng)以及高程控制網(wǎng)進(jìn)行測量，而如今國家標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)下的測量精度有時(shí)也不能滿足高速鐵路工程要求，因此還需要視情況建立小范圍的獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行測量。但是在實(shí)際測量過程中，出于工程效率考慮，實(shí)際勘測時(shí)間往往較短，因此在使用平面控制網(wǎng)時(shí)的基準(zhǔn)通常都是幾公里的長邊，不能滿足高速鐵路工程精度要求。而使用最高精度控制網(wǎng)時(shí)，0.5米的基準(zhǔn)邊長又導(dǎo)致測量精度回歸到了導(dǎo)線精度，測量工作效率得不到保證[2]。為了提升精度所采用的高程控制網(wǎng)，不僅僅需要平面控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)，還需要重力以及天文數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)際的測量操作中往往不能滿足這些條件，因此很難真正實(shí)現(xiàn)高程控制網(wǎng)下的測量精度。

而在小范圍建立獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行測量雖然可以極大的提高測量精度，但是也存在著重大缺陷。因?yàn)樵谛》秶鷾y量時(shí)可以忽略地球表面的曲率，將地表視作平面進(jìn)行測量。但是高速鐵路工程通常跨度極廣，不能忽視地球自身曲率的影響。因此獨(dú)立坐標(biāo)系測量會(huì)將整個(gè)高速鐵路工程割裂，導(dǎo)致無法全面考察列車運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)影響日后列車的平穩(wěn)運(yùn)行。另外由于高速鐵路軌道通常都是新修建的道路或者隧道，因此國家原先的比例尺網(wǎng)絡(luò)圖參考意義不大，這也為高速鐵路工程測量增加了難度，限制了測量精度的提升。

所以，在高速鐵路工程的測量工作中，其測量精度并非越高越好，一定要結(jié)合測量工作實(shí)際，在保證測量效率及質(zhì)量的前提下盡可能提升測量精度。同時(shí)在測量時(shí)要時(shí)刻注意測量工作是為了保障高速鐵路列車運(yùn)行平穩(wěn)，在確定測量精度時(shí)也要充分考慮列車的實(shí)際運(yùn)行情況。

2 高速鐵路工程測量模式探討

在傳統(tǒng)的鐵路工程測量中，主要有四個(gè)步驟。首先是進(jìn)行航測，也就是通過航天器進(jìn)行初步的導(dǎo)線測繪，確定水準(zhǔn)基線以及測量的精度范圍，為日后的測量打下基礎(chǔ)[3]。航測之后要對于不同的地形進(jìn)行測繪，我們稱之為初測。在航測與初測之后，就要結(jié)合工程的實(shí)際需求進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)致的測量，也就是定測。在定測過程中對于精度要求較高，通常也會(huì)使用GPS、經(jīng)緯儀、水平儀等工具來進(jìn)行輔助。最后的補(bǔ)充定測則是在施工過程中針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行的補(bǔ)充測量。但是如今傳統(tǒng)的測量模式已經(jīng)不能滿足高速鐵路工程的測量精度要求，而且傳統(tǒng)模式中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同，不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，還存在重復(fù)測量現(xiàn)象，嚴(yán)重影響測量工作效率，因此需要探索全新的測量模式。

新的測量模式下，首先要對傳統(tǒng)的多次多種類測量進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，通過合理設(shè)定測量基準(zhǔn)來減少測量次數(shù)。同時(shí)也可以減少之前測量標(biāo)準(zhǔn)不一導(dǎo)致的數(shù)據(jù)冗雜，以及測量效率低下的問題。例如可以將原先的多次測量基準(zhǔn)整合為間距在5-7km之間的GPS點(diǎn)，并以1/1.5萬—1/2.5萬精度布網(wǎng)，之后進(jìn)行一次性勘測，從而提高測量效率[4]。而這種結(jié)合，也可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)高速鐵路工程測量工作的一次性布網(wǎng)，不僅僅減少了打樁的工作量，而且在測量時(shí)也可以隨意進(jìn)行切入與分割而不破壞測量工作的整體性，對于橋梁、隧道等復(fù)雜地形也可以做好預(yù)測量工作，從而提升測量精度。

對于地勢惡劣的分段，很難進(jìn)行人工測量，隨著無人機(jī)技術(shù)的日臻完善，如今使用無人機(jī)進(jìn)行橫斷面航測也被廣泛運(yùn)用于高速鐵路工程測量工作中。而在航測過程中，要根據(jù)測量精度標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)定無人機(jī)攝像頭的焦距，保持其呈反比例，具體關(guān)系見表1。

另外在測量過程中要將平面高程綜合控制網(wǎng)與勘測控制網(wǎng)以及施工運(yùn)營控制網(wǎng)相聯(lián)系，做到三位一體，達(dá)到數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享。這樣可以真正結(jié)合實(shí)際施工運(yùn)營狀況對測量工作進(jìn)行調(diào)整，在保證施工效率的基礎(chǔ)上最大程度提升測量精度，也能更好地保證高速鐵路工程的順利進(jìn)行。

在測量中還要注意結(jié)合CPO網(wǎng)絡(luò)，即高速鐵路測量框架控制網(wǎng)，這一網(wǎng)絡(luò)主要模擬了列車高速運(yùn)行下的橫向擺動(dòng)情況，結(jié)合這一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的測量工作也能更好地為日后列車運(yùn)行服務(wù)。最后在測量工作結(jié)束后，可以在測量網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立高速鐵路控制網(wǎng)，監(jiān)控列車平日的運(yùn)行狀態(tài)，為列車安全運(yùn)行提供保險(xiǎn)。

3 結(jié)語

隨著我國高速鐵路的普及，人們的出行愈發(fā)便利，但伴隨著目前我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，運(yùn)輸壓力依舊存在，這也對高速鐵路技術(shù)提出了更高的要求。為了讓高速鐵路更好地滿足人們的需求，高速鐵路測量工作也面臨著新的挑戰(zhàn)，不僅要滿足高速鐵路高測量精度的要求，還要保障施工效率。這就需要更新測量模式，簡化測量流程，綜合高速鐵路運(yùn)行實(shí)際進(jìn)行測量工作，更好地保障高速鐵路的平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張紅利.高速鐵路工程測量精度和測量模式[J].數(shù)字化用戶，2013，（17）：318-318.

[2]張春曉.高速鐵路工程測量精度和測量模式研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014，（20）.

[3]楊彥軍.淺談高速鐵路精密工程測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013，（16）.

[4]王紅明.高速鐵路工程測量探討[J].商品與質(zhì)量，2016，（15）：322.endprint