1精密測量原理及研究
高速鐵路精密工程測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，旨在按照鐵建工程的質(zhì)量要求設(shè)計出平面及高程控制網(wǎng)的精度指標(biāo)，提高行車的穩(wěn)定性和舒適度。鐵軌的幾何線形參數(shù)應(yīng)該符合平順、高精度的設(shè)計要求。因此，在測量鐵軌幾何線性參數(shù)時，軌道的內(nèi)、外部幾何尺寸都應(yīng)該作為被測項目進行嚴格控制。內(nèi)部幾何尺寸是軌道的軌向、軌距、水平以及軌道縱向高低和方向的參數(shù)，這是鐵軌自身的幾何尺寸。外部幾何尺寸，顧名思義，是指軌道在空間三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和高程。鐵軌內(nèi)、外部幾何尺寸的測量實際是對軌道的相對定位和絕對定位。為了達到平順性的要求，鐵軌必須采用高精確度的幾何線形，一般控制在±1mm～2mm以內(nèi)。測量控制網(wǎng)的精度，在進行線下工程施工放樣的過程中，應(yīng)該兼顧敷設(shè)鐵軌時的精度指標(biāo)，盡量縮小鐵軌幾何參數(shù)和目標(biāo)位置之間的誤差。這就要借助由各級平面高程控制網(wǎng)構(gòu)成的測量系統(tǒng)來逐步實施。另一方面，要嚴格參照鐵軌勘測、施工和運維規(guī)范布置精密測量控制網(wǎng)，以確保鐵軌的各項技術(shù)參數(shù)符合線下工程空間位置坐標(biāo)及高程要求。
2精密測量步驟
應(yīng)用軌檢小車的傳感器、全站儀、0級軌檢尺，配合計算機和無線通訊系統(tǒng)，按精度指標(biāo)測定軌向、軌距、水平、高低等技術(shù)參數(shù)，對鐵軌的實際位置進行精確定位。
2.1工藝流程
2.1.1工前檢查觀測軌檢小車每一次離軌并重新上軌時的運行狀態(tài)，將軌距測量輪松開，對超高測量傳感器進行微調(diào)。
2.1.2精測過程
①調(diào)入與管段相關(guān)的`測量控制點和線性要素數(shù)據(jù)文件，備作后用。
②設(shè)定全站儀自由設(shè)站點的坐標(biāo)、方位及橫軸中心高程。軌檢小車距全站儀10m～70m。通過前后各三對連續(xù)CPIII(CPIII控制網(wǎng)又名基樁控制網(wǎng)，是高速鐵路測量最基本的控制網(wǎng))基標(biāo)上的棱鏡，自動平差、計算確定位置。按指定方位調(diào)整測站位置，使之能夠?qū)蠓絻蓪刂泣c進行交叉觀測。建議布置2臺全站儀備用，盡量縮短測量時間。
③根據(jù)觀測結(jié)果設(shè)定軌檢小車上棱鏡的絕對位置X、Y、Z。
④全站儀在軌檢小車移動到下一測點時，自動照準(zhǔn)、施測，并自動記錄軌檢小車移至該點的鋼軌的精確坐標(biāo)。
2.2注意事項
①在視域開闊的環(huán)境中開展精密測量工作。精測所用設(shè)備精密度非常高，白天外界溫度及日照條件都可能使精測數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，因此建議軌檢小車夜間作業(yè)。
②儀器應(yīng)架設(shè)軌道中心于小車棱鏡在一條線上，避免光學(xué)折角產(chǎn)生的誤差影響。
③安裝精測系統(tǒng)時，切忌在必須被擰緊的部位安放瞄準(zhǔn)器等零部件。
④軌道內(nèi)側(cè)的軌距測量輪重約12kg。安裝軌檢小車傳感測量輪時，測量輪一定要完全脫離軌道，現(xiàn)場人員要注意安全。
⑤嚴禁使用軌檢小車運載重物，以免破壞車體，降低其測量精度。
3精密測量時的精度控制
在現(xiàn)場作業(yè)時，必須嚴格控制測量精度，比如測量儀器誤差、設(shè)站精度等，以確保所測數(shù)據(jù)達到精度要求。3.1控制儀器誤差按照精測要求，選擇精度等級較高的全站儀施測。全站儀測角標(biāo)稱精度≤1°，測距標(biāo)稱精度≤2mm+2ppm。全站儀先校準(zhǔn)再使用。施測前，先在儀器中設(shè)定氣壓和溫濕度，實現(xiàn)測量中的氣象改正。3.2控制設(shè)站精度根據(jù)現(xiàn)場條件，采用8~12個控制點自由設(shè)站，即便現(xiàn)場條件不允許，也必須選擇6個控制點，按照“盤左一遍，盤右一遍”的標(biāo)準(zhǔn)，至少完成一個測回。自由設(shè)站后，在具體結(jié)果中，對每個測站的精度和該測站所用CPIII控制點位相對精度進行控制。假設(shè)某一控制點的△X、△Y、△H其中誤差精度出現(xiàn)了大幅度的偏差，須立即診斷原因，剔除平差，若精度不夠，需要進行補測。檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場控制點點位發(fā)生位移或破損，應(yīng)剔除該點。
4精密測量技術(shù)未來發(fā)展方向
最近幾年，精密測量技術(shù)發(fā)展迅速，測量成果喜悅。隨著光機電一體化、系統(tǒng)化的發(fā)展，光學(xué)測量技術(shù)有了迅速發(fā)展。利用光學(xué)原理開發(fā)的非接觸測量機及各種裝置非常多。如非接觸三坐標(biāo)測量系統(tǒng)Zip250系一種高速、高精密、高剛性新型測量機。載物臺額定載重量25kg，X、Y、Z刻度尺分辨力均為0.25μm。整機裝配了DSP處理器和CCD攝像機，充分滿足了高速圖像測量及處理要求，并且能夠和接觸式測頭配合施測。比如，在線路測量時，通過這些儀器可實時測量并顯示所測信息。就目前來看，在鐵建工程中應(yīng)用精密測量技術(shù)，無論從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟角度，都具有非常好的前景。在未來社會，精密測量技術(shù)還可以應(yīng)用到各個領(lǐng)域，其發(fā)展方向為：一是測量精度從微米級向納米級延伸，逐步提高測量分辨力。二是測量范圍由點及面，也就是說精密測量會從長度方面逐步延伸到形狀方面，整體測量精度大幅提高。三是繼圖像處理技術(shù)在精測工程中成功應(yīng)用后，會有遙感技術(shù)等許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，將大大改進測量精度。四是隨著標(biāo)準(zhǔn)化體制的確立以及測量不確定度的數(shù)值化，精測的工藝流程將逐步細化，精確度也會逐步提高。
5結(jié)論
在全國鐵路大提速的建設(shè)要求下，高速鐵路線路測量系統(tǒng)的科研攻關(guān)力度不斷加大，對改善鐵路客運服務(wù)質(zhì)量來說意義重大。筆者基于精密工程測控要求，對高速鐵路線路精密測量的方法和原理進行了詳細的分析。為了進一步提高鐵軌測量精度，使其線性參數(shù)達到高精密度指標(biāo)，從構(gòu)建控制網(wǎng)開始，到精調(diào)作業(yè)，期間的每一個環(huán)節(jié)都要嚴密布控，按規(guī)定控制測量偏差，確保鐵路安全平穩(wěn)地運行。
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