地铁轨道交通控制测量方法研究

齐尚旺

成都地铁运营有限公司维保分公司 四川成都 610000

1 轨道交通测量技术发展现状

与欧美等发达国家相比，我国的城市轨道交通测量技术起步较晚，在测量技术和设备方面存在一定差距。在1970年前，我国的轨道交通测量技术主要依靠简单的建设区域地形测绘、施工区域放样等，测量误差较大。到80年代后，我国的测量技术有了根本性的巨大转变，管线图测绘测量、贯通测量、专用控制网测量、规划验收测量等技术逐步得到实际应用，在此时，国内先进的测绘仪器如全站仪、数字水准仪等也逐步在轨道交涉中得到了进一步应用；由于导线的测量、平差软件的进一步发展，数字化与科学化的计算效率得到提高。

在20世纪的80年代初期，GPS等国外先进的测量技术率先在一些科研院所中得到了应用型的研究，到了80年代的中期，导航型接收机在多领域开始被引进，相关部门进行了深入研究。在80年代的末期，GPS等测量技术已经成功的应用于精密工程和大地测量，特别是轨道工程，如美国的Locamo轨道、加拿大的麦克唐纳山轨道等。

随着GPS等测量技术的进一步研究以及工程实际中该技术的应用效果，到了90年代，GPS等测量技术已普遍应用于成立、改善和加密测量控制网络，其中包括高级别的大地网络、轨道交通测量以及油田、矿区等测量控制网络。

进入21世纪后，随着我国城市轨道交通工程建设的迅猛发展，GPS等测量技术成功应用于广州地铁、上海地铁等大型工程中，以实际应用效果验证了该技术在轨道交通工程中的优势。

2 地铁轨道交通精度设计原则和要求

地铁轨道交通测量工程的精度设计是根据不同的工程特征，施工方法，施工精度，贯通距离等多种影响因素而确定的，除了要保证地铁轨道交通隧道的顺利贯通，还要满足线路定线和放样的精度要求。

地铁的高程安全裕量一般为70～100mm，结合目前的测量仪器和隧道结构竖向允许偏差，比较容易满足设计贯通误差要求，但考虑到后续地铁铺轨对高程精度的要求，高程贯通误差确定为±25mm，并采用不等精度分配方法，将高程贯通误差分配到高程测量的各个环节中。

在地铁轨道交通测量过程中，运用全站仪、投点仪及陀螺经纬仪组合的联合测量方法进行竖井定向，该测量方法区别去传统吊钢丝联系三角形法，克服地铁施工场地狭窄，图形不易控制，影响施工进度等缺点，采用双投点定向的方法，增加测量检核条件，提高定向精度。

3 地铁轨道交通控制测量方法

3.1 编写轨道精密工程测量技术书

由相关人员全面采集地铁轨道工程的施工方法、注意事项等相关情况，获悉地铁等级及设计线路，据此确定地铁轨道精密测量控制点坐标位置和具体的测量方法，运用计算机数据处理技术，实现对地铁轨道精密工程测量相关数据的比对、处理和分析，可以将轨道精调区段的轨道控制点数据导入到全站仪之中，包括设计平曲线、竖曲线、超高数据等，做好测量基础资料的准备工作，为地铁轨道精神工程测量方法的实践应用奠定基础[1]。

3.2 现场选点及测量操作

从地铁轨道交通现场选点工作来看，它对全球定位系统、导线选点要求极高，一旦现场选点的准确性出现偏差则会影响到后续的工作。因此，要尽量选取视野开阔、地面高度在15°内无障碍物的区域，且周边没有信号干扰物或大片水域，以此作为轨道GPS点位。

在地铁轨道交通测量工作应用中，还要注重埋标工作与选点工作并行操作，这主要是考虑到如果轨道GPS定位选点的时间过长会影响埋标工作的顺利进行。为此，要在与选点工作同步进行的埋标工作中，确定好埋标的具体位置、几何尺寸，并保持选点位置与埋标位置的一致性，对于选点位置不相符合的要加以调整。

3.3 测量方法

（1）地铁轨道线形测量方法。这是以轨道几何状态测量仪为依托，实现对每一个轨枕信息的数据采集，是一种具有自动照准、自动目标辨识的智能化、全站仪协同作业模式和方法。它主要是以线路两端的轨道控制点为基准，各个测量区间设定8个轨道控制点，在人工照准其中的两个轨道控制点的前提下，利用全站仪自动测量其余六个轨道控制点的边角，获取后方交会测量的轨道控制点观测数据信息，准确地计算出全站仪自由设站点的三维平差坐标、精度等相关参数，运用平差后的点位中误差判定并剔除不良观测值，实现对点位误差的重新计算和纠偏调整，满足轨道定向角的标准和要求[2]。

（2）轨道模拟调整量计算方法。在获悉轨道线形、现场扣件等情况的前提之下，依循如下步骤进行操作：①以外直轨作为基准轨，进行轨道的高低方向的调整和分析。②由之前获取的波形数据，依循“削峰填谷”的策略确定模拟调整方案，依照先调整基准轨的高低及轨向、后调整非基准轨的轨距及水平等方法，较好地控制调整量以满足规定的要求。③由轨道线形综合分析而形成不同参数的轨道波形图，并将需要调整区段的轨道几何参数进行适当的调整和优化，使之平顺和流畅，并要规避缓直、直缓点位处的反超高现象。

总之，地铁轨道系统是城市交通中不可缺少的部分，由于传统的测量方法大多是采用人工弦线、L形道尺与复原基标相配合的方式，实现对地铁轨道的几何状态测量，这就难免受到测量设备、作业方式的限制和影响，无法精准地实现对地铁轨道绝对位置偏差的控制，也无法精准地通过计算获取地铁轨道的长短波指标，导致地铁轨道难以保持高质量的几何状态，缺乏应有的平顺性。因此，本文的研究也就显得十分的有意义。