高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北 武汉 430063)

高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点

吴玄

(中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063)

高速铁路旅客列车行驶速度较高(250-350km/h)，为了达到在高速行驶条件下保证旅客列车的安全性和舒适性，要求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，精度要保持在毫米级的范围以内，传统的铁路测量方法和精度已不能满足高速铁路建设的要求，要实现高速铁路轨道的平顺性，必须建立一套与之相适应的精密工程测量体系和技术标准。

高速铁路；工程测量；技术体系

一、高速铁路精密工程测量的目的

高速铁路建设过程中所涉及的任何工作环节，其目的都是一致的，那就是从根本上提高工程建设的整体质量，确保铁路高速、安全的行驶，高速铁路精密工程测量也不例外，作为高速铁路建设过程中的一项重要工作，其主要是根据工程的实际情况，对各级平面高层控制网进行合理设计，从而在精密测量网的控制下，实现工程建设中各个环节的有效实施，最终将高速铁路建设的目的顺利实现。由于高速铁路的建设具有较高要求，因此，在开展高速铁路精密工程测量的时候，首先应该根据工程的实际情况，严格按照设计的线型对线路进行施工。其次，要确保轨道自身的平顺性，精度应该尽可能控制在毫米级范围内，以此来确保车辆行驶的安全性和舒适性。

在高速铁路建设的过程中，轨道铺设精度是否满足要求在很大程度上决定了铁路的平顺性，因此，重视轨道铺设精度是不容忽视的。由于铁路建设整个过程涉及到的施工环节较多，因此对轨道铺设精度的要求也应该从多个方面着手。首先是从轨道的内部几何尺寸着手，内部几何尺寸中所涉及到的各项参数，是决定轨道实际形状的重要依据，也是确保轨道平顺度的主要手段。目前，国家对于高速铁路的建设质量给予了高度重视，对于轨道铺设也提出了硬性的标准。其次是从轨道的外部几何尺寸着手，所谓外部几何尺寸，主要指的是轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程，是轨道建设过程中，进行空间定位的重要依据。为了能够将轨道外部几何尺寸的作用最大限度的发挥出来，在开展此项工作的时候，工作人员需要注意两个方面的内容，首先是要确保轨道的定位与路基、桥梁、隧道以及站台等位置相互协调。另一方面是要确保轨道外部几何尺寸中所涉及的数值偏差严格控制在允许的偏差的范围之内。

二、高速铁路精密工程测量的内容

随着高速铁路建设大规模地展开，在《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》的基础上，结合我国高速铁路建设特点和现代测绘技术的发展，开展了《高速铁路CPⅢ测量标准及软件研制》和《基于自由测站的高速铁路CPⅢ高程网测量及其标准的研究》，对京津、武广、郑西、京沪、哈大、合宁、合武、石太等高速铁路工程测量经验进行系统的总结，按照原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的原则，对《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》进一步完善，编制完成了《高速铁路工程测量规范》，形成具有自主知识产权的我国高速铁路工程测量技术标准。

就我国目前高速铁路建设的现状来看，精密工程测量主要用于铁路勘测的施工、设计、维护及验收等方面，无论是铁路勘测的设计、施工，还是最后的验收和维护，都离不开精密工程的测量。可以说，该项工作贯穿于高速铁路建设的整个过程中，甚至可以说精密工程测量是整个高速铁路建设工程中不可或缺的一部分，对工程的建设、提升工程的整体性及工程质量具有重要意义。其测量的内容也包括了多个方面，比如说对高速铁路平面高程控制的测量、对轨道施工的测量以及对铁路运行维护的测量等。对提升高速铁路的整体指质量而言，这些测量内容都是确保高速铁路整体质量的重要依据，因此，工作人员必须重视精密测量技术的研发。

三、高速铁路精密工程测量的特点

高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能不同分为：勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。我们把高速无砟轨道铁路工程测量的这三个阶段的测量控制网，简称“三网”。勘测控制网包括:CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。施工控制网包括:CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、水准基点控制网、CPⅢ控制网。运营维护控制网包括:CPⅡ控制网、水准基点控制网、CPⅢ控制网、加密维护基标。为保证三阶段的测量控制网满足高速铁路勘测、施工、运营维护3个阶段测量的要求，在设计、施工和运营阶段构建和保持高速铁路轨道空间几何形位的一致性，满足高速铁路工程建设和运营管理的需要，3阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准。即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网均采用CPⅠ为基础平面控制网，以二等水准基点网为基础高程控制网。简称为“三网合一”。

由于过去铁路建设的速度目标值较低，对轨道的线型和平顺性要求不高，传统的铁路工程测量在勘测、施工中没有要求建立一套适合于勘测、施工、运营维护的完整的控制测量系统。控制网测量的精度指标主要是根据满足线下土建工程的施工控制要求而制定。轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。高速铁路工程施工应按照设计的线型，采用绝对坐标进行线下工程施工和轨道工程的施工放样;运营维护应按竣工交付的线型进行维护管理。因此，要求各级平面高程控制网精度必须同时满足线下工程施工、轨道施工定位和运营养护的要求。

四、高速铁路精密工程测量技术体系

建立CPO框架控制网，通过对石武、京沪、哈大等高速铁路平面控制测量经验的总结，CPO框架控制网的概念被专业人员所提出。由于高速铁路平面控制网呈带状布设，且具有地区跨幅度大、线路长的特点。每隔一定间距测量高等级的平面控制点，有利于更好的控制带状控制网的横向摆动。但是我国目前的国家沿线高级控制点的兼容性差，大大降低CPI控制点间的相对精度。在测量中不得不采用一个点和一个方向的约束方式进行CPI控制网平差，但这种平差方式给CPI控制网复测带来不便。通过GPS精密定位测量法来建立CPO高精度框架控制网，并以此作为高速铁路平面控制测量的起算标准，在为平面控制网复测提供基准的同时，还会提高CPI控制网的精度。CPⅢ是轨道精调与铺轨加密基标的基准，其是一种轨道控制网。为了确保轨道精密度测量与铺轨加密基标的精度，最理想的间距应该设为60m。CPⅢ以CPⅡ或CPⅠ为基准计算固定数据约束平差，然后采用自由测站边角交会网进行构网测量。自由测站间距为120m左右，CPⅢ控制点有3个自由测站点的距离、方向交会。

[1]张伟强.精密测量技术在高速铁路工程中现状分析[J].科技创新与应用，2015，01：136.

[2]张宇锋.精密工程控制测量在高速铁路建设中的应用[J].硅谷，2015，04：159-171.

[3]周东卫.高速铁路精密工程测量管理关键控制环节及对策[J].工程勘察，2015，06：66-72.

[4]弓宏亮.简谈我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2014，01：117-118.

[5]刘华.从高速铁路工程测量标准看铁路工程测量技术的进步[J].铁道经济研究，2010.

吴玄(1988-)，男，汉族，湖北武汉人，工程师，工学硕士，中铁第四勘察设计院集团有限公司。