运营高速铁路精测网复测评估方法研究

张宇昕 张献州，2 叶一鸣 罗文彬，2 李京强

(1.西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都 611756；2.西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室，四川成都 611756；3.上海铁路经济开发有限公司，上海 200071)

高速铁路精密测量控制网是勘测、施工、运营维护阶段测量工作的基准，影响高速铁路测量工作的精度及可靠性[1]。在运营阶段，需进行高速铁路精测网复测，并对其进行维护及更新。目前，高速铁路测量工作存在项目庞大、文件混乱、监管不当、标准化程度差等现象[2]。对复杂、海量的高速铁路测量数据，应进行合理有效的质量控制与管理，才能保障高速铁路行车安全与平稳[3]。对运营期高速铁路复测工作全过程进行咨询评估及验收工作，是高速铁路测量控制的关键环节之一[4-5]。

1 运营高铁精测网复测内容及重要性

高速铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数，传统铁路测量方法已不能满足高速铁路建设的要求[6]。我国的高速铁路工程测量体系在不断探索中逐渐完善，现已形成分级布设、三网合一的高铁测量体系。三网即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网，统称为高速铁路精密测量控制网(简称精测网)[7]。全线定期复测内容包括CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ、线路水准基点控制网和线上加密水准点的测量。复测周期不宜超过3年(最长不应超过5年)。其中，线路水准基点、线上加密水准点、CPⅢ高程网在开通运营后两年内复测一次[8]。

目前的高速铁路精测网复测评估方法主要针对建设期[9]，而对运营期高速铁路精测网复测评估的研究较少。以下依托某铁路局运营期高速铁路精测网复测咨询评估项目开展研究，主要包含运营高铁正线、站线及相关联络线的精测网平面复测(CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ平面控制网)，精测网高程复测(线路变形监测基准网、构筑物监测点及线上CPⅢ高程控制网)，基础变形监测(CPⅢ平面不定期复测、断面沉降监测、横向变形监测)等咨询评估工作。该项目涉及十几条运营铁路(总运营里程达3 162 km)，具有规模庞大、涉及测量项目部及线路众多、线路情况复杂多样、数据类型丰富、数据量大等特点，给咨询评估工作带来巨大的挑战。

2 运营高铁精测网复测内容及重要性

2.1 咨询评估流程分析

以上述项目为例，测量工作由各测量项目部完成，咨询评估单位对测量作业过程及成果进行审查评估，同时协助测量公司对测量项目部进行管理。

咨询评估工作主要流程如图1所示。

由图1可知，高速铁路精测网复测成果存在三重质检环节:①测量项目部内部质检；②测量公司对项目部提交的成果进行质检；③评估单位对测量成果进行审查、评估。三重质检合格后的测量成果方能提交工务部门，作为铁路调轨、调速等工作的依据。其中，咨询评估工作还涉及方案审查、过程指导、成果评估、问题反馈等环节，可对测量的全过程进行质量把控制[10]。

2.2 评估规程及要求

评估规程、标准制定在整个测量项目中尤为重要，是测量及评估工作的纲领。在项目启动之初，咨询评估单位应制定相应的作业指导书、评估大纲、各类补充规定等，为测量工作的开展提供依据及指导，并且应根据项目进展情况，及时对指导性文件进行补充及完善[11]。

(1)评估技术标准建设

在该项目中，评估单位制定的主要指导性文件如表1所示。

(2)其他精细化质量控制方法

根据该项目情况，评估单位还制定了一系列具体要求，如:《测点编号、原始数据命名、原始数据提交要求及补充说明》、《测量成果提交要求及说明》、《测量作业项目部技术总结报告模板》、《各类监测成果-入库模板》、《各类构筑物、监测点属性信息-入库模板》等。各类评估要求、数据提交模板的制定，可有效地规范数据提交形式，减少格式不一致、数据混乱、文档归 类混乱等情况。

图1 运营高铁精测网复测咨询评估主要流程

表1 咨询评估单位在该项目中制定的主要指导性文件

3 质量控制环节

3.1 评估单位内部管理

高速铁路精测网复测项目规模大、涉及作业项目部与线路众多、数据量大、文件类型丰富，咨询评估单位的内部管理对评估工作的有序开展至关重要。针对该项目的具体情况，咨询评估单位应形成以下管理制度。

(1)专人专项

专人专项制度即一个评估人员负责某条线路某项监测工作的评估，利于掌握该线路的长期监测情况。

(2)多级审核

评估报告、问题反馈均由技术人员进行复核，最终由项目负责人审核，多级审核制度能提高评估结论的可靠性。

(3)每周会议

对典型问题或疑难问题进行讨论，编写会议纪要并存档，形成阶段性评估意见。

(4)及时评估

评估单位应于收到成果后1周内进行评估，对于应急测量成果应在1～3日内评估，评估单位要严格控制评估进度，以保证评估结论的及时性。

(5)沟通反馈

对评估过程中发现的问题及时沟通反馈，保证评估过程中的数据质量。

(6)信息化管理

可采用B/S架构开发精测网数据管理系统，实现各层级单位之间的数据传输、存储、查询与数字化管理[12]。

3.2 方案审核及作业指导

在施工测量质量监控中，要坚持事前控制的原则，在实施方案审核中应加强测量技术质量管理[13]，着重检查内容的完整性、合理性、规范性、逻辑一致性。

实施方案评估要点包括:项目方案概述明确、技术标准正确、范围清晰、依据充分；方案需结合高速铁路特点及特定的工程需要，有较强的针对性；对外业测量及内业数据处理方法进行合理优化，使其符合规范要求；突出工作重点、难点，针对重难点提出解决方案；安全、质量保障体系健全，工作制度及工作计划完备。

实施方案评估可有效地提高技术方案的合理性、规范性。《精测网复测与基础变形监测作业指导书》详细规定了各项测量工作的方法及相关指标，可为内外业工作提供指导，也可采用技术培训、旁站指导、邮件往来等方式进行作业指导。

3.3 成果质量检查

(1)数学精度检核

使用不同数据处理软件独立验算每千米偶然中误差、每千米全中误差、最弱点高程中误差、附合路线或环闭合差的符合性[14]。

(2)观测质量

仪器类型与测量等级的符合性；观测条件、观测方法、间歇与检测方法、水准联测和接测方法的正确性；测站观测误差的符合性；测段、区段、路线闭合差的符合性；测站、测段数据计算的正确性。

(3)计算质量

高程系统采用的正确性；起算点等级、个数及分布情况；起算点数据正确性、起算点兼容性；高差改正方法正确性、齐全性；计算方法及结果的正确性；验算指标符合性及齐全性。

(4)选点质量

网形结构及点位密度合理性；测段长度及区段长度的符合性；控制网、环线、路线图的完整性和正确性；观测条件、地质条件、稳定性条件、永久性条件的符合性；选点照片或影像资料的完整性、正确性；点名、点号、概略位置正确性；点位说明的正确性。

(5)埋石质量

埋石坑位的规范性和尺寸的符合性；标石、标志类型、规格和预制的规整性；标石的埋设和外部整饰的规范性；水准点埋石照片或影像资料的完整性、正确性；委托保管手续、内容的齐全性和正确性。

(6)资料完整性

技术总结、检查报告及成果资料的完整性，资料装订的规整性、资料的正确性。

评估单位应依据相关规范与技术规程对精测网复测成果进行精确验算(可对全部数据进行解算，也可按一定批次随机抽验，必须保证抽检符合随机概率要求)，并及时反馈问题。测量项目部应对不合格数据进行补测、重测或说明，从而提高成果的规范性与可靠性。

3.4 评估报告制度

评估单位在项目进程中出具的评估报告包含以下三种类型。

(1)具体监测报告

例如某线路某年度精测网成果评估报告，提出评估分析、评估结论及合理化建议等。

(2)周期性报告

对本阶段的评估工作进行总结，并统一反馈本阶段发现的数据质量问题、评估不通过情况。

(3)评估工作报告

主要包含本阶段的测量工作量及评估工作量，以便测量公司及铁路局进行验工计价工作。

3.5 工作量统计制度

在实际评估工作中发现，工作量统计环节能对整个测量工作起到较好的监督作用。《XXX工作量统计实施细则》详细规定了各项测量工作的统计原则以及评估单位的计价原则，并提供各个阶段的统计值，对测量总公司管理测量项目部起到很大的辅助作用。

工作量统计原则有:精测网复测各项工作量一般在全线精测网复测工作结束后进行统计，基本与全线长度一致；重点地段变形监测实测里程以起算点间里程为准；线形测量实测里程以监测成果表的起止里程为准等。工作量统计中的规范性避免了工程中一些虚报工作量、工作量统计混乱、进度管理不当等情况，有助于工程进度的推进。

评估计费中的系数计费法:重复评估时按重复次数对应的系数乘以单价计算评估费用；延迟提交时按延迟周数对应的系数乘以单价计算费用。

3.6 评审验收环节

评审验收环节为各单位交流、阶段性工作总结、下一阶段工作部署的重要环节，届时将由测量公司组织各测量项目部、评估单位、专家评审委员进行工作验收。评估单位在验收会之前会准备大量评估材料、评估结论意见等，并在会议期间提出近期评估工作中发现的典型问题，其对下一阶段测量工作的规范性有着重要影响。

4 重难点分析

该项目评估过程中的重难点问题集中在各级控制网的基准选取、复测成果更新、变形情况分析等方面。

4.1 基准选取

应检查起算点的兼容性、分布的合理性以及标石的稳定性和完好性[15]。评估单位应对测量项目部选取的起算点进行稳定性与兼容性检查，并结合线路情况进行分析，以判断基准选取是否合理。

4.2 复测成果更新

复测成果更新包含平面成果更新及高程成果更新，平面成果更新一般指CPⅠ、CPⅡ复测坐标成果更新，高程成果更新一般指线路水准基点高程、CPⅢ高程成果更新。复测更新是精测网复测最大的难点，评估单位根据项目及线路情况，提出运营高速铁路平面及高程复测更新处理的一般方法，运营高铁精测网平面复测成果更新流程如图2；运营高铁精测网高程复测成果更新流程如图3。

图2 精测网平面复测成果更新流程

图3 精测网高程复测成果更新流程

4.3 变形分析

变形分析中，咨询评估单位应重点检查测量报告中有无对异常变形情况进行说明，若存在异常变形需查明情况，必要时进行二次复测。根据变形分析结果，结合工程特点与结构特征，进一步分析变形情况对线路结构、轨道平顺性造成的影响，如路堤区段沉降变形平均速率最大，路堑区段次之，过渡段最小，但过渡段区段路基容易产生差异沉降等[16]。

其他评估重点:技术方案的编制、控制点布网埋石、外业测量数据质量、测量成果精度及可靠性；技术报告中是否表述清楚、内容完整、说明充分、格式正确；监测日期是否符合要求；上传日期、审核日期是否在限期内，问题反馈是否及时等。

5 结束语

基于某大型运营期高速铁路精测网复测长期评估经验，对评估技术体系、评估流程、评估规程、重难点问题及各个质量控制环节进行分析，得出以下结论。

(1)流程化、规范化的评估工作是精测网复测顺利开展的基础。

(2)测量项目全过程咨询评估是测量数据质量控制的重要保障。

(3)运营高铁精测网复测评估工作的重难点问题集中在各级控制网的基准选取、复测成果更新、变形情况分析等方面。