既有鐵路縱斷面測量中多轉點抄平法的應用

馬長清　劉振

摘? ?要：通過對當前鐵路工務部門關于既有線高程測量的工作總結進行分析，提高既有鐵路線高程測量的效率與精度顯得十分必要。本文對現有既有鐵路抄平方法精度進行了深入分析，并根據現有測量過程中遇到的問題和線路高程測量的特點，提出基于多轉點的高程測量方法并在平時鐵路測量工作中進行應用，大大提高測量精度與工作效率。

關鍵詞：既有鐵路? 高程測量? 多轉點

中圖分類號：TU411.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0062-02

既有鐵路軌道在列車長期運營的作用下，不可避免地在平、縱斷面上產生各種變形。因此鐵路工務部門對管內所管轄線路要定期進行線路大中修，同時還要不斷加強日常養護維修。而所有這些工作中都需要對既有線路縱斷面進行測量，重新擬合既有縱坡，計算出各測點的起落道量，保證縱斷面的平順性。常規的測量方法是用水平儀從一個已知高程水準點測到另一個已知高程水準點，算出兩個水準點之間的實測高差，將兩個水準點之間的理論高差值與實測高差值相比較，如果高差之間代數差小于30，就認為線路高程測量合格，否則就要重新進行測量。通過現場實踐證明，此方法在現場實際應用中，閉合差超限出現的概率較大，較大地影響了線路高程測量的工作效率，本文擬就多轉點抄平法談談在既有線高程測量中的應用及探討。

1? 傳統測量方法存在的一些問題

各集團公司在既有線路上水準點一般都是1～2km之間，在既有鐵路固定建筑物（橋梁、涵洞等）上進行設置。因水準點設置一般距離線路中心不遠，為的是日常養護及線路大中修時，測量人員方便使用。但由于水準點離既有鐵路近，現場各種施工較多，既有水準點經常遭到破壞或改變，從而使高程測量無法進行閉合計算，有時十幾公里才有水準基點，從而使高程精度難以控制，返工幾率較大;如果中間轉點存在各種錯誤，如讀數錯誤，尺子不正，前后轉點時不在同一位置等，所有這些極易導致返工工作量增大;還有即使與兩個既有水準點高程閉合，也難以保證中間轉點不存在問題，即一個轉點讀數偶然大了，而另一個又恰好小了，這些也能閉合，從而導致現場測量數據有誤，不能正確指導現場縱向起落道施工。

2? 既有高程測量精度分析

2.1 高程測量特點

既有鐵路縱斷面測量是由多點連成的測量，即在既有線上采用一個后視點對應多個前視點（中間點），相鄰測點一般相距50m，在水準儀可視范圍（一般250m左右）設一轉點，如此循環完成整個既有鐵路縱斷面測量過程。

2.2 高程測量的目的及內容

既有線高程測量的目的主要是通過高程外業測量，內業計算平差后，得出各測點的既有軌面標高，通過縱坡擬合計算，反映既有軌面在縱斷面的變化情況，為大中維修提供起落道依據。為了避免列車運營和既有作業對縱斷面的影響，通常在測量時每對應的軌面的標記點處，在路肩上設置既有固定樁。既有固定樁也進行高程測量，施工過程采用固定樁與設計軌面的高差來控制軌道的起落道。因此縱斷面高程測量的內容應有既有軌面的前（后）視，路肩固定樁的前（后）視，設計內容應有既有軌面高程、設計軌面高程、路肩固定樁高程、軌面起落道量、路肩固定樁與設計軌面的高程差值。

2.3 高程測量誤差來源

從傳統既有高程測量的方法，可以看出測量誤差的主要來源于轉點誤差，若轉點讀數錯誤，后續高程計算全錯;若轉點誤差增大，后續高程計算誤差也會增大。而在既有線測量過程中轉點又是視線距離最遠點，誤差往往是最大的，因此，對轉點的精度控制是整個水準測量的關鍵點。

3? 多（雙）轉點抄平的精度控制

檢查轉點數據是高程精度的關鍵點，為保證轉點不出錯，應采用多轉點校核法進行測量。單線采用雙轉點，雙線采用四轉點法，杜絕因轉點錯誤造成高程測量的返工及后續高程計算錯誤。

以單線雙轉點測量為例來進行說明，轉點分別置于某一里程軌面和對應路肩。設既有軌面后（前）視讀數分別為a1，b1，路肩固定樁后（前）視讀數為a2、b2，當閉合至同一水準點時理論上應有∑（a1-b1）= ∑（a2- b2）。同時根據施測經驗，單獨線路同一測點前后兩站高差計算檢核，高差互差△h<5mm，也能很好保證現場施工精度要求，而且也容易與既有水準點相閉合。現場測量通過增加轉點，形成多數據互控，更好的保證高程測量的精度，為現場施工提供精確的數據。

總體控制時，若兩條路徑與既有水準點精度均超出測量誤差，應重新測量，重測后，仍不滿足精度要求說明既有水準點已嚴重變形應廢除，重新連其他水準點。若兩條路徑一條超出，一條閉合則以閉合路徑計算高差平差計算;若兩條路徑均閉合，以高精度路徑進行平差計算。

4? 數據處理——以Excel應用為例

4.1 原始數據輸入

運行Excel新建一個工作薄。將默認的3個工作表依次改名為外業資料、計算平差、最后成果。測量數據準備與原始數據輸入表格如表1所示（部分數據示例）。

4.2 高程計算與平差結果輸出

通過對活動表“計算平差”進行公式編輯，可以完成數據的處理與平差結果的計算。主要部分公式編制內容如下。

（1）單擊E3單元格，輸入公式IF（外業資料！A7=""，""，IF（AND（外業資料！B7=""，外業資料！C7=""），""，B2-外業資料！C7））計算基點和轉點的高程，將E3單元格公式復制粘貼至E列以下測點各行中。

（2）單擊B3單元格，輸入公式IF（外業資料！A7=""，""，IF（AND（外業資料！B7=""，外業資料！C7=""），B2，E3+外業資料！B7））計算出儀高，將B3單元格公式復制粘貼至A列以下測點各行中。

（3）單擊C3單元格，輸入公式IF（外業資料！A7=""，""，IF（外業資料！F7=""，""，$B2-外業資料！F7）），計算出該點的高程，再將此公式復制粘貼至C、D列的各行單元格中，計算出各點的高程。

（4）單擊E3單元格，輸入公式IF（外業資料！A7=""，""，IF（AND（外業資料！B7=""，外業資料！C7=""），""，B2-外業資料！C7）） 再將此公式復制粘貼至E列的各行單元格中， 計算出各轉點的高程。

（5）單擊F3單元格，輸入公式IF（外業資料！A7=""，""，IF（AND（外業資料！B7=""，外業資料！C7=""），F2，ABS（（外業資料！A7-外業資料！$A$6））*外業資料！$H$2/ABS（外業資料！$E$2））），再將此公式復制粘貼至F列的各行單元格中計算出測量誤差的平差。

5? 結語

多轉點多路經的抄平方法經現場測量人員多次試用取得了良好的效果。它杜絕了因轉點錯誤所帶來的不必要的返工或測量數據的不正確，提高了測量計算精度和工作效率;減輕了既有線高程測量的勞動強度，解決了不同路徑下精度不同導致數據不準確的現象，保證了現場施工質量。

參考文獻

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