自动化监测技术在地铁中的应用分析

尚世强

（河北省廊坊市中铁物探勘察有限公司，河北廊坊065000）

0 引言

随着信息化时代的到来，人工智能为人们的生活带来了极大的便利，基于各项科技手段的支持，我国自动化发展速度取得了很大的进步。自动化监测技术在地铁施工及运营中发挥了重要的作用，不仅可以有效监控地铁工程施工效果，提高安全性，也可以准确掌握地铁运营时的各项参数，从而帮助相关技术人员及时发现地铁存在的问题，避免安全事故的发生。

1 现阶段自动化监测技术在地铁中的应用现状

结合实际情况来看，当前自动化监测技术在地铁工程中应用愈加广泛。现阶段自动化监测技术在我国大部分城市的地铁建设及运营方面均发挥了作用，但具体来看，地铁工程建设方面自动化监测技术应用还有很大的发展空间，很多地区的地铁工程建设项目监测活动仍以传统方式为主，仅有小部分城市实际应用自动化监测技术保证地铁等轨道交通项目建设质量，总体来看，在地铁建设方面自动化技术应用还未普及[1]。

2 地铁自动化监测系统的构成

2.1 数据采集及传输系统

通常自动化监测技术由两部分组成，其一是进行数据采集及传输的系统，其二是自动化监测控制软件部分，一般而言，数据采集及传输系统是由数据监测采集设备及传输设备构成，此部分对电力需求程度较高，在工作时需要稳定电力的支持，另外为了确保在相对复杂的环境下也能进行监测作业，可以应对干扰准确地收集数据，也需要及时优化更新设备，在数据采集系统中融入其他系统，强化信息收集能力，例如融入防雷系统，加强设备的自我保护能力，降低雷击等意外因素的影响，从而确保地铁工程建设或者监测地铁运行过程中，可以更为精准地获得数据，降低振动等因素对数据精确度的影响，从而为保证地铁稳定奠定基础[2]。

2.2 自动化监测控制软件

组成地铁自动化监测系统的除了数据采集及传输系统外便是自动化监测控制软件部分，此部分内容由采集单元、传感器控制部分和数据后处理部分构成，这些部分协力合作，稳定配合才能保证监测数据的准确性。其中自动化监测控制软件的工作流程如下：采集单元和传感器控制部分主要应用在地铁现场的监测活动中，通过对地铁现场的监测设备进行管控，然后借助传输数据采集部分的指令实现自动化数据信息采集，完成采集工作后，需要数据后处理部分进行后续的数据分析处理及存储工作，以分析结果为基础，生成需要的报表及图表等，辅助相关人员分析地铁情况。

3 自动化监测技术在地铁中的实际应用

现阶段自动化监测技术在地铁修建及运营状况监测中得到应用，尤其在地铁修建过程中应用较为广泛，在此以地铁隧道施工中的自动化监测应用策略为例，探究自动化监测技术在地铁中的具体应用。

3.1 监测项目实例

以某地铁的5 号线为例，结合该地铁建设具体情况，详细分析智能型全站仪在地铁中的具体应用，本次地铁项目建设过程中，由于3 号线在5 号线的一期工程和二期工程较近，在建设5 号线过程中，需要保证3 号线可以实现正常运营。因此在确保5 号线正常施工时，需要采取有力措施监测3 号线的地铁隧道变形情况，此时依靠人力难以保证监测效果，需要借助先进的自动化监测技术实现更为精准的监测。本次监测主要针对3 号线内隧道管片结构的沉降、道床沉降、水位情况等进行。

本次监测活动主要采用智能型全站仪进行监测，地铁的隧道施工应用自动化监测技术时多采用徕卡TS30智能型全站仪，此设备可有效结合具体施工情况，自行调整焦距和正倒镜，并及时采集记录监测数据，此设备的应用为施工过程有效监测隧道情况发挥了重要作用。采用此设备进行监测时具体操作步骤如下：

表1 监测项目、方法及频率统计

3.2 布设基准点

为了确保在建设5 号线时，有效预防各种行为活动对3 号线造成的影响，加强对3 号线在施工路段的各种情况监测力度是非常必要的。5 号线在建设过程中，会对周围环境造成影响，可能由于施工的原因导致3 号线的管道及道床等出现沉降，这会影响3 号线的正常运转，甚至会带来安全隐患。同时，在地铁轨道施工时应用自动化监测技术可以极大节省人力物力，还可以提高监测精准度。因此要大力推动自动化监测技术的应用，扩大在地铁施工和地铁运营状态监测中的应用范围，实现大规模自动化监测有良好的现实意义。结合上文实例，应用自动化监测技术监测地铁建设情况及周围环境变化时，需要先布设基准点，首先，应结合5 号线的实际施工情况和相关人员操作行为等探讨3 号线中可能出现变形的位置，其次结合预测信息在可能存在变形的区域外一定范围内布设监测基准点，一般情况下为了准确监测整体情况，保证监测效果，会设置3 个基准点。最后，安排具有实际操作经验和丰富知识的人员定期检查观测监测基准点的稳定性，并有效维护基准点与置镜点之间的距离，确保距离符合监测要求。另外，监测点的距离不能超过基准点与置镜点之间的距离，满足上述几点要求，才能确保监测点获得的信息更为符合实际，具有参考分析价值。

3.3 布设监测点

对于地铁隧道施工过程中由于外部环境变化及人为因素导致的变形而言，布设监测点时，隧道监测断面的监测距离应为5m，同时每个监测断面需要布设5 个监测点，这些监测点分别负责监测不同情况，一个监测点负责监测拱顶沉降、2 个监测点负责监测道床沉降、2个负责监测水平位置变化。在实际监测时，由于智能型全站仪的三角形高程测量精度不足，很多监测数据可能存在偏差，无法精确地反映实际情况，所以需要在隧道中增设静力水准监测系统，两者同时进行监测，从而更为准确地保证效果。

3.4 分析监测数据

监测时，需要确保地铁隧道变形的垂直位移和水平位移在1cm 以内，同时应设置相应参数，确保地铁隧道变形超过0.3cm 系统就会报警提示，同时隧道变形的沉降速率需要保持在0.2cm/d 以内，对于道床而言，可以承受的最大沉降值为0.4cm，因此在设置报警参数时为了提高安全性，应设置警戒值为0.3cm。并确保相关报警系统保持灵敏度，在自动监测时，发现超出警戒值的现象时，自动进行报警。本次案例在实际监测时，道床沉降速率和沉降值均超出警戒值，相关人员将监测数值与静力水准监测数值进行了比较，最后发现智能型全站仪监测系统更为准确。针对3 号线部分区域的变形情况，施工方组织了专家进行讨论，举办了多次问题分析会和应对措施讨论，最终制定科学、合理的沉降应对方案，对于变形较为严重区域采用了注浆加固方式，结合具体情况，合理充分地应用单液浆和双液浆相结合的方式，以及拱部径向注浆等方式，确保沉降区域内的沉降点短时间内隆起，保证隧道整体质量。

4 推动地铁自动化监测技术实现大面积应用的目的

推动地铁领域自动化监测技术大面积运用有以下几方面优势。第一，自动化监测技术实现了全天候自动监测，有效节约了人力物力。在监测地铁运营过程中，自动化监测技术可以进行24h 的无间断运行，且不会发生倦怠，只要保证设备完好、运行动力充足、设置合理便能切实执行命令，按照设定程序无间断地对地铁运行状况进行监测和判断，但传统的人力监测方法则存在更多的影响因素，例如人为误差、判断不准确、态度倦怠等，相对于科技力量，会产生更多的负面影响。同时人力难以对监测数据实行高精准误差，而运用自动化监测技术联合现代测量设备，只要保证测量基准点精确度准确，便可以自动实时获得误差值极低的数值，有效地保证对地铁运行状况的管控。第二，在地铁项目建设过程中，传统方法利用人力操作设备确定修建方向以及隧道的横向与纵向变形、管径收敛变形等存在的误差难以避免，几乎每年都可以听到由于人为因素等造成的进度停滞、返修等事故，而在地铁建设过程应用自动化监测技术可以有效避免人为误差出现，借助自动化监测仪器对工程进展进行24h 的实时监控，自动收集各项数据，并在最短时间内实现数据精确处理，并及时向下一步传输数据，便于最后的总结和分析。从而根据最终结果判断建设进展情况，提高实时监测效率，有效提高地铁建造速度，并节省人力成本。

5 结语

综上所述，自动化监测技术对地铁发展有重要作用，是维护轨道交通结构运营安全的重要手段。在此结合实际情况，探究自动化监测技术在地铁中的应用现状，分析促进自动化技术在地铁中加强应用的策略，从而为进一步提高自动化监测研究水平做出贡献。