高速铁路精密测量技术论文

2021-06-10 论文

  1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。

  2精密测量步骤

  应用轨检小车的传感器、全站仪、0级轨检尺,配合计算机和无线通讯系统,按精度指标测定轨向、轨距、水平、高低等技术参数,对铁轨的实际位置进行精确定位。

  2.1工艺流程

  2.1.1工前检查观测轨检小车每一次离轨并重新上轨时的运行状态,将轨距测量轮松开,对超高测量传感器进行微调。

  2.1.2精测过程

  ①调入与管段相关的测量控制点和线性要素数据文件,备作后用。

  ②设定全站仪自由设站点的坐标、方位及横轴中心高程。轨检小车距全站仪10m~70m。通过前后各三对连续CPIII(CPIII控制网又名基桩控制网,是高速铁路测量最基本的控制网)基标上的棱镜,自动平差、计算确定位置。按指定方位调整测站位置,使之能够对后方两对控制点进行交叉观测。建议布置2台全站仪备用,尽量缩短测量时间。

  ③根据观测结果设定轨检小车上棱镜的`绝对位置X、Y、Z。

  ④全站仪在轨检小车移动到下一测点时,自动照准、施测,并自动记录轨检小车移至该点的钢轨的精确坐标。

  2.2注意事项

  ①在视域开阔的环境中开展精密测量工作。精测所用设备精密度非常高,白天外界温度及日照条件都可能使精测数据产生误差,因此建议轨检小车夜间作业。

  ②仪器应架设轨道中心于小车棱镜在一条线上,避免光学折角产生的误差影响。

  ③安装精测系统时,切忌在必须被拧紧的部位安放瞄准器等零部件。

  ④轨道内侧的轨距测量轮重约12kg。安装轨检小车传感测量轮时,测量轮一定要完全脱离轨道,现场人员要注意安全。

  ⑤严禁使用轨检小车运载重物,以免破坏车体,降低其测量精度。

  3精密测量时的精度控制

  在现场作业时,必须严格控制测量精度,比如测量仪器误差、设站精度等,以确保所测数据达到精度要求。3.1控制仪器误差按照精测要求,选择精度等级较高的全站仪施测。全站仪测角标称精度≤1°,测距标称精度≤2mm+2ppm。全站仪先校准再使用。施测前,先在仪器中设定气压和温湿度,实现测量中的气象改正。3.2控制设站精度根据现场条件,采用8~12个控制点自由设站,即便现场条件不允许,也必须选择6个控制点,按照“盘左一遍,盘右一遍”的标准,至少完成一个测回。自由设站后,在具体结果中,对每个测站的精度和该测站所用CPIII控制点位相对精度进行控制。假设某一控制点的△X、△Y、△H其中误差精度出现了大幅度的偏差,须立即诊断原因,剔除平差,若精度不够,需要进行补测。检查发现现场控制点点位发生位移或破损,应剔除该点。

  4精密测量技术未来发展方向

  最近几年,精密测量技术发展迅速,测量成果喜悦。随着光机电一体化、系统化的发展,光学测量技术有了迅速发展。利用光学原理开发的非接触测量机及各种装置非常多。如非接触三坐标测量系统Zip250系一种高速、高精密、高刚性新型测量机。载物台额定载重量25kg,X、Y、Z刻度尺分辨力均为0.25μm。整机装配了DSP处理器和CCD摄像机,充分满足了高速图像测量及处理要求,并且能够和接触式测头配合施测。比如,在线路测量时,通过这些仪器可实时测量并显示所测信息。就目前来看,在铁建工程中应用精密测量技术,无论从技术角度还是从经济角度,都具有非常好的前景。在未来社会,精密测量技术还可以应用到各个领域,其发展方向为:一是测量精度从微米级向纳米级延伸,逐步提高测量分辨力。二是测量范围由点及面,也就是说精密测量会从长度方面逐步延伸到形状方面,整体测量精度大幅提高。三是继图像处理技术在精测工程中成功应用后,会有遥感技术等许多新技术不断涌现,将大大改进测量精度。四是随着标准化体制的确立以及测量不确定度的数值化,精测的工艺流程将逐步细化,精确度也会逐步提高。

  5结论

  在全国铁路大提速的建设要求下,高速铁路线路测量系统的科研攻关力度不断加大,对改善铁路客运服务质量来说意义重大。笔者基于精密工程测控要求,对高速铁路线路精密测量的方法和原理进行了详细的分析。为了进一步提高铁轨测量精度,使其线性参数达到高精密度指标,从构建控制网开始,到精调作业,期间的每一个环节都要严密布控,按规定控制测量偏差,确保铁路安全平稳地运行。

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