高速铁路精密工程测量技术体系及特点分析

文/叶俊杰

1 高速铁路精密工程的测量体系

根据我国高铁建设现状，精密工程测量技术主要用于铁路调查的建设、设计、维护和操作，它是整治高铁建设项目中不可或缺的一部分。测量是对铁路运营、维护和轨道建设的测量。这些测量内容都是重要的标准，为了提高高铁的综合质量，我们需要注意精密测量技术的研究开发。

1.1 高速铁路精密工程测量的内容

1.1.1 帧控制网络是高速铁路控制网络的基础，帧控制网络又是其他控制网络的基础。基本控制为高铁的调查、建设、随后的操作和维护提供了基本坐标。这个控制网络被称为第一测试。

1.1.2 控制网络的设计是保证数据准确性的重要因素，因此我们需要合理进行设计。测控网络设计主要包括平面控制网络设计和高程控制网络设计。高程控制网的设计必须以国家高程标准为依据。在不进行水准测量的情况下，可在设计过程中设置基准点，经勘察后可转换为国家标准高程标准。另外，在平面控制点的设计中，根据阵风的高度投影和变形的平面坐标系进行选择和控制比较。

1.1.3 建立线路控制网可以为以后的施工和勘探工作提供支持；建立轨道控制网可以为工程建设提供依据和保证。轨道控制网络属于基于帧控制网络的第三控制网络。其目的是为货车的建设提供保障、为以后的运行维护工作提供标准。高速铁路建成后，需要检测轨道结构和行车状况。与此同时，精密工程测量的重点逐渐转向轨道测量和变形测量。

1.2 高速铁路精密工程测量的目的

高铁建设的所有步骤和目的都是一致的。在高铁工程的重要组成部分，开发人员可以通过合理的平面高程控制网的设计和精度研究，分析高铁工程研究的具体问题，以保证高铁建设的高要求。运营商在开始精确测量前应保证轨道的平整度，并根据严格的规划路线安排，将偏离时刻表控制在10mm 以内，从而有效提高车辆的舒适性和安全性[1]。

1.2.1 高铁轨道铺设的精度需要反映轨道形状，而这取决于轨道上相邻点的相对位置，也就是显示在轨道上所有点的相对位置。通常，轨道的内部结构被称为平坦度，提供平滑的轨道。因此，要准确把握轨道的形状、轨道的距离和水平以及轨道的垂直方向的参数和高度，并确认轨道是否平滑。

1.2.2 轨道尺寸由轨道中心线与相邻建筑物的关系以及三维空间坐标系的轨迹坐标和标高决定。轨道的外部尺寸测量必须基于平台、隧道、子类、桥等离线工程，同时轨道的绝对位置和空间位置、标高和坐标必须一致。另外，高速轨道表面上升、轨道中心线以及线路的容许偏差如表1 所示在一定范围内被控制。

表1 高速铁路轨道线间距、轨道中线、轨面高程允许偏差

1.3 传统测量法的缺陷

1.3.1 目前，我国传统的铺设精度是基于特定情况下的离线技术。该方法容易积累测量误差，且设计参数与几何参数相差较大。因此，坐标定位技术在基于控制网的研究技术设计中得到了广泛的应用。传统铺轨时，设计半径与圆曲线半径相差过大，且曲线上五根桩的设计位置也相差过大，由此表现出了不同半径与圆曲线的组合。

1.3.2 线平面测量的再现性差。传统的技术调查计划采用线控制桩作为铁路工程调查设计的坐标数据，而没有建立完整的平面高度控制网络。失去中心线控制桩时，只有曲线控制桩、直线控制桩，研究点难以恢复；同时，我国高速铁路工程缺乏稳定的平面控制数据，轨道工程和线下工程的建设不能采用统一的标准[2]。

2 高速铁路精密工程测量技术的特点

在铁路工程勘察与平面布置的勘察与管理中，传统的测量方法主要采用位置测量中心线控制桩作为坐标数据。施工结束后，中线控制管线立即损坏，铁路测量管理工作中数据坐标数据丢失。如果铁路需要重新测试，则可以通过构造或操纵相关的测量方法来完成测量任务。严格来说，这种测量方式在普通高速铁路的轨道测量任务中并不是问题，但由于高速铁路的测控条件存在较大差距，通过相对测量获得的参数远小于高铁的毫米精度指数，因此我们有必要使用绝对测量技术构建非常精确的精密测量和控制系统，以此实现毫米水平测量和控制的目标。

3 精密控制测量的主要步骤

3.1 有效编制相应的测量设计书

在实际测量过程中，首先要做的是准备相应的技术测量设计手册。根据项目的实际情况制定相应的测量标准，并对项目进行基本设计分析，以吸收实际铁路技术系统的有效信息；同时，每个规格都有严格的要求。为了实现准确的数据测量、确保测量的准确性和合理性，应开发合理的精密测量方法，并根据项目的实际领域和内容进行确认。

3.2 要进行合理和完善的坐标设计

我们必须构建完美的坐标投影设计。为了确保坐标系设计的标准和合理性，需要根据准确的数据信息使用合理的高速投影设计值。在实际施工过程中，将实际情况与实际理论值进行比较，合理分析投影侧的长度变形。在设计过程中，还需要建立完全满足测量标准和要求的坐标系统，并根据相关标准，对特殊坐标系进行特别分析，实现长度测量的有效性。在控制测量过程中，我们严格设计了变形长度系统，为将来应用精密控制测量技术提供了重要的保证[3]。

4 高速铁路精密工程测量技术标准的研究及应用

4.1 高铁控制网的布设方案

4.1.1 CPI。B 类GPS 的静态测量方法在设计过程中的点距为50～100km。另外，设置参考网络后，每3～4km 需要1 个点。即使是比较难的地区布局，点间距离也不在1000m 以下。在超大型桥或超长隧道中，应根据实际情况增加相应的CPI 管理点。同时，为确认邻接的点有好的视点，各视点必须有相邻视点的方向。关于简化转换关系，CPI 控制网络必须考虑测量至少三个国家或城市的控制点。

4.1.2 CPII。在工程勘察和建设过程中，要求建立CPII。也就是说，CPII 主要为工程测量和施工提供基准。在布局过程中，可以使用全站仪或C 级GPS 静态控制测量。特定出口的间距约为800～1000m。需要注意的是，相对困难的站点布置网点之间的距离不应小于600m，同时网点的布局应根据路线的方向进行设置，且中心线与路线布局之间的距离为50～100m。在建立安装孔时，我们有必要考虑部署点的具体位置是否是满足要求的最佳位置。

4.1.3 CPIII。三级控制网络的主要功能是为高速铁路的铺设和运营提供良好的控制基准，且它建立在CPII 的基础上。应通过测量岩石线两侧的五级导体进行设置。标高的控制采用3 个等级，同时嵌入特定的控制点，在此需要保证嵌入在壁上侧的位置和高度比高速轨道的标记螺栓前缘的上侧高。在这个阶段，我国的高铁高度控制网络通常采用分层布局和逐步控制。特定的要求是，在50～100km 的间隔内要对至少两个国家起问不少于两个等级的标准进行测量，以确保国家85 高程系统中的标高统一，并确认轨道的实际参数与设计对象之间的偏差是否在指定的最小范围内；同时，卡车建设与路基、桥梁、隧道、平台等建筑物的下线建设相结合。在测量系统下完成测量工作后，按照分级控制的原则建立高速铁路测控网，保证轨道与子工程子层、桥梁、隧道、站台之间空间层次的协调与配合。

4.2 无砟轨道安装中的精密测量

4.2.1 加密桩的测量。在无碴轨道安装和测量过程中，桩应按照CPIII 进行加密。

4.2.2 安装测量。在堆压轨道安装过程中，具体的安装测量工作包括轨道基础施工测量、轨道测量、支撑层施工试验等。

4.2.3 衔接测量。在设置平衡应力轨道的情况下，首先根据测量条件设置工作面，并将公共中心线作为仰角控制点。

4.2.4 线路整理测量。CPIII 管理点必须在跟踪设置的实际测量之前重新检查。在需要设置临时辅助轨道基础桩的情况下，CPIII 控制点可以作为中心线和基准线的基础。

4.2.5 铺设竣工测量。在铺设散装压力轨道之前，必须评估轨道铺设结构的变形，并确定最佳铺设时间。通过建立水平位移和垂直位移监测网，对离线建筑物的变形和控制进行监测。现场测量的细节包括测线中心线的位置、轨面高程、点坐标、变形和水平方向。特定的测量步骤必须是一个轨枕间距。

5 结语

目前，我国已制定了高速铁路精密过程测量技术标准，这对于提高我国铁路建设测量技术水平具有重要意义。在推动高速铁路安全发展的过程中，建设和发展高速铁路运营维护系统势在必行。因此，我们要采用精密测量技术，提高铺轨精度和精密工程技术水平，并在现有技术的基础上，不断改进、创新。