高速铁路客运专线测量技术与方法

宋顺德

摘要：伴随着我国经济水平的持续增长，铁路建设项目也取得了很大的进展，尤其是在高速铁路方面更是成果硕硕。高速铁路客运专线的安全性、平顺度、舒适度等直接关系到列车的运行安全。因此文章针对高速铁路客运专线的紧密测量技术和方法进行相关探讨，以期作为参考。

关键词：高速铁路；客运专线；测量技术

随着铁路建设技术水平的提高，铁路客运列车行驶速度不断刷新。虽然在不断提速，但是安全、舒适始终是衡量铁路客运列车服务质量的重要指标。为了保证列车平稳运行，列车运行专用轨道的几何线性参数必须平顺，精度控制在±1mm～2mm之间。这里所说的几何线性参数主要指的是轨道内、外部几何尺寸，它包含轨向、轨距、高低、水平、扭曲、与设计高程及中线的偏差等几项具体指标。要建设一条精密度较高的铁轨，必须准确把握精密测量这一关键技术。

一、测量控制网的平顺度要求

高速铁路的平顺度对于列车在运行中的安全性和舒适性有很大的影响，因此必须要保证铁路的平顺度。它主要有两个分量构成：线路分量和纵向分量。线路分量指的是钢轨头内侧和钢轨铺设方向在凹凸两方面的平顺性。相关标准要求线路分量在10m弦实测正矢和理论正矢差值不超2mm。平顺度并不能保证铁路整体线路的正确性和精确性，它只是其中的一个标准，是一种局部误差，与精确性有相关性，不是全等性。因此平顺度只能作为控制测量的部分标准。平顺度具有误差累计和扩大的特性，只保证平顺度有可能使得实际线路与理论线路相差甚远。平顺度包括短波平顺度和长波平顺度。

1.短波平顺度误差计算

以直线性的线路为例来说，10m的线路如果出现2mm的不平顺度，那么线路就会产生82.5°的转折角，此时将B移至B点。假设AB短线路总长为150m，根据平顺度具有偶然性的误差计算得出m[β]=127mm。

2.长波平顺度误差计算

假设线路总长AB=900mm，根据平顺度长波要求，每150m不大于10mm，按最大值10mm计算线路将会产生27.5°的转折角，则整个线路m[β]=147mmm。相比较之下，无碎轨道铺设每150m最大10mm的平顺度要求比每20米弦实测正矢与理论正矢之差为2毫米的精度要求高。尽管如此，铁路平顺度在达到要求的情况下，整体线路在误差累计的情况下有可能会与预测或者理论线路偏差很远。因此在铁路轨道的铺设过程中，还需要运用精测控制网来保证铁路整体线路的正确性和精确性。

3.CPI和CPB误差计算

利用无碎轨道中平顺度的要求，我们可以反求CPI和CPB控制网的相关精度要求。依据导线测量方法，我们计算CPI和CPB最弱点的横向中误差。对于CPI，假定s取值4000m，通过计算可得km=11.6mm。对于CPBII，假定S取值4000m，通过计算可得km=11.6mm。同时我们假设纵向分量误差与横向误差相等，则同样计算可得最弱点的点位中误差约为5mm和15mm。

二、精密测量原理及研究

高速铁路精密工程测量技术标准，旨在按照铁建工程的质量要求设计出平面及高程控制网的精度指标，提高行车的稳定性和舒适度。铁轨的几何线形参数应该符合平顺、高精度的设计要求。因此，在测量铁轨几何线性参数时，轨道的内、外部几何尺寸都应该作为被测项目进行严格控制。内部几何尺寸是轨道的轨向、轨距、水平以及轨道纵向高低和方向的参数，这是铁轨自身的几何尺寸。外部几何尺寸，顾名思义，是指轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程。铁轨内、外部几何尺寸的测量实际是对轨道的相对定位和绝对定位。为了达到平顺性的要求，铁轨必须采用高精确度的几何线形，一般控制在±1mm～2mm 以内。测量控制网的精度，在进行线下工程施工放样的过程中，应该兼顾敷设铁轨时的精度指标，尽量缩小铁轨几何参数和目标位置之间的误差。这就要借助由各级平面高程控制网构成的测量系统来逐步实施。另一方面，要严格参照铁轨勘测、施工和运维规范布置精密测量控制网，以确保铁轨的各项技术参数符合线下工程空间位置坐标及高程要求。

三、测量网布设技术

在高速铁路测量网的布设技术中，最重要的是新技术的创新使用，下面主要对于测量网布设的新技术进行分析与研究。

1.建立平面控制测量

在高速铁路的主要路线铺设中建立控制点，高速铁路的平面控制点可以结合高速铁路的长度，道路建设的形状分布以及具体的环境等条件，在控制点的采集过程中有选择性的测量，主要是利用GPS定位系统、三角形网的测量、导线测量的方式来实现对于高速铁路平面控制的测量。

在高速铁路的平面测量过程中，对于控制点的布设要选择容易保存和寻找的显著性标识作为控制点，对于平面整体的控制测量要掌握对于控制点的加密和扩展，以精细化的控制点来实现对于平面的控制，利用明显的控制点实现对于整个控制网的掌握。在控制点的选择过程中要注意测角和测距的选择，控制点的距离应该大于300米，这是为了保证基本的控制平面清晰度而设计的，过多的控制点不仅是浪费了设备的投人，而且整体控制平面也会因为控制点过多而显得拥挤和繁琐，不利于测量网的使用。

在设备的使用过程中，GPS的布设方式可以采用边联式、点联式、混联式等多种方式，主要是结合高速铁路的实际情况来采取相应的测量措施。平面控制网三角测量主要是依据现场的具体情况，将基线设于道路的两端，与道路的分布所平行，在新技术中很少会使用。导线测量以一个控制点到另一个控制點为主要的方向，选择其中的一个控制点为检核点，所以导线测量网应该由多个闭合环所组成，导线的边长要根据道路施工的设计以及地形来确定。

2.使用高程测量

高程测量的使用在测量网的布设技术中和平面控制测量是同等重要的地位，高程控制网是高程测量的基础，对于整个高程测量技术的运用和革新有重要的意义和作用，高程控制测量抓哟有三种测量方式，分别是三角高程测量、四等水准测量、二等水准测量。

在实际测量过程中，可以利用平面控制测量的桩位，实现平面控制测量点和高程测量点的统一，在测量方式的选择过程中，三角高程测量主要是对于精度要求不是很高的基桩或者沿路的测量，在这类测量的过程中，运用三角高程的观测值，利用往返测量的平均值，在记录仪高、镜高等观测值得计算过程中，将平均值作为两个控制点之间的高差，最后利用检测的数值，计算出所有控制点的高差，将这些高差计算出来之后进行平差，最后得出所测点的三角高程。四等水准测量和三角高程测量的使用相似，主要的就是四等水准测量的测量点之间不能起伏过大，这样会影响测量水准的实施，高差过大，对于实施测量的控制点有影响，所以四等水准测量的主要限制就是高差不能过大。二等水准测量主要是电子水准仪，在测量的过程中要注意尺子竖直，气泡居中，每一个控制点的测量都要从尺子开始。在使用的过程中，要根据高速铁路的实际建设情况采取测量方法，争取能够最大程度的实现对于测量网控制点的布设。

综上所述，高速铁路客运专线的平顺度和舒适度是确保列车运行的重要因素。因此可以运用精密测量原理，并注重对平面测量网和高程测量网的布设研究，提升测量工作的精准性，从而确保高速铁路客运专线的安全运输。

参考文献：

[1]杨银辉.高速铁路客运专线无砟轨道测量技术[J].国防交通工程与技术，2011，03.

[2]卢建康.论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点[J].高速铁路技术，2010，01.

[3]龙华，邓晓斌.平面控制测量方法论述[J].科技风，2014，22.