无砟轨道精密测量控制系统研究与应用

作者姓名：黄志

单位：中铁上海工程局集团有限公司第一工程有限公司

省市：安徽省芜湖市

邮编：241000

摘 要：本文以中国高速铁路无砟轨道精密施工监控与检测体系所研发的关键技术研究成果为基础，详尽阐述了该关键技术研究成果的总体设计思想、关键技术特征、参数标准、数学模型、核心技术、工程应用案例和检测系统研究成果，包括对新研制的检测系统软件、轨测小车、施工机械器具等新技术、新设备进行了精度比较试验与数据稳定性测试，将这些关键技术在各个项目的钢轨 精密测量中进行了实际运用，以提高工程检测准确度，并充分利用既有仪器设备，以降低仪器设备的再投资，为今后类似工程施工提供了有效支持，其社会影响、科技、经济效益将显而易见。

关键词：无砟轨道；精密测量；控制系统

高速铁路行车标准对无砟轨道线路稳定性和平顺性给出了更高的标准，务必确保全线都具备正确的几何线形技术参数。无砟轨道施工工艺比较复杂，在建成后发现的问题也很难进行及时调节，所以无砟轨道的施工质量才是客运航线顺利施工的关键保障。本文将对中国目前使用的无砟轨道施工、精调等常用的方法做了比较详尽地调研总结，并根据中国无砟轨道检测控制的现状，给出了一套适应无砟轨道精调的检测设备与方法，从而做到了航线的及时准确、迅速调节，也大大地提高了中国无砟轨道的铺设效果。

一、无砟轨道的发展现状

高速客运专线，由于可以适应广大乘客对减少出行时间、舒适便捷且经济快捷的要求，所以近年来高铁的发展已经步入到了一个高速发展期。也因为它拥有时速较高，对燃料的损耗较小，环境安全，服务设施比较完善等的特性，因此高铁也自然地引起了各国有关政府部门的广泛关注。相比较于 普通铁路，高速铁路既解决了一般列车时速较小的缺点，也具备了高度的舒适度与安全，所以，高速火车从一开始就表现出了极大的优势，与其他交通运输方法在时速、运能、安全、准确性、能源、环境、服务效率等方面，相较下也具有着难以相比的优越性。由于中国目前客流具有量大、集中、路程较远的特征，而上述特性也就是中国高铁的主要优点所在，在未来的若干年内，中国的高铁系统将会获得进一步的发展。

二、无砟轨道的施工工艺

高速无砟轨道建设的全部施工过程中对观测准确度的要求极高，而建设流程又比较复杂，是一个长久、艰难的大工程，因此要求政府各个部门在工程技术和时间的安排上按照总体规划、紧密配合，共同协调。

铁轨的初期不均顺状况对今后铁轨长久的平顺状况和维护工作量将产生决定性的影响作用，在运营后，出现、发展和变化各类铁轨不均顺的最重要因素之中。在铺设施工时不及早地加以控制，在运营中，将产生难于处理的问题，而且这些问题或许会一直出现较长时间，根本无法彻底解决。初期状况不好的铁轨，维护时间会随之减少，形成持久性病害；如果铁轨的初始状态良好，将有机会一直良好的铁轨状况，但维护时间也将随之的变长。

大作轨道施工技术设计和检测过程中最重要的一个工序便是轨道精调，它对轨迹的几何尺寸以及最终位置是否满足设计目标和验标的需要都起着决定性的直接影响。因此，在精凋过程中要综合考虑对测量现场施工因素、环境、操作偏差、精度偏差等的因素，并且还要保持一定的富余率，使得在调整浇注混凝土后，即便是因为混凝土徐变等因素而引起的轨槽的微小移动,也可以利用调整扣件连接方式来使已完成精调的轨迹更符合调整浇筑精度的需要。

三、确保精密测量精度的要求

因为高速铁路精密工程检测技术占有着整个工程的关键地位，所以在施工过程中，特别要重视铺设高铁钢轨的精度，保持与工程设计线型的基本一致。由于高速铁路在施工过程中会受到诸多的环境影响，所以在工程建设时必须兼顾诸多各种因素。由于高速铁路钢轨内部尺寸对铁轨的实际形状和平顺性有着很大影响，所以在实施钢轨检测时，必须精密地测定其内在长度，如有数值误差，则必须严格根据规定的值偏差适当地控制精度误差；另外，还必须全面了解铁轨内外长度。因为轨道的外部长度将直接影响其铺设位置，所以在计算外部长度时，必须特别考虑到轨道位置、路基及其在敷设过程中可能存在的隧道、桥梁以及中间车站的情况。只有使上述情况彼此配合，并对计算过程中的偏差加以严密的管理，可以有效的确保列车铺轨的精度以及列车运行过程的稳定。

四、精密测量技术的应用

4.1高铁控制网的布设方案

由于投影变形会产生偏差，所以在选用中国高速铁路测量平面的控制网络时，必须按照实际建设的地理要求，来选择补偿带位置控制系统、任意中心子午线控制系统，包括UTM投影平面。中国高铁工程的平面控制网络系统一般包括CPⅰ、CPⅱ和CPⅲ。CPⅰ是基础平面控制网，一般使用GNSS静态B类的测量技术进行，而CPⅰ则在建筑施工中，一般给出首级的控制参数。而CPⅱ则一般是用来对建筑勘察设计与施工进行标定，当设定其站点时，将特别考察所设定的站点是否为最适合整个施工过程的最好地点。

建造CPⅲ系统是指为确保铺设高铁的运行轨道，并且在运营中建立更完善的监控基线，而建造完善的CPⅲ系统则必须在CPⅱ建设质量优秀的前提条件下完成，而且还必须确保与相邻站点的通视性。实际测值时也应该与原设计方案的偏差值保持一致，并尽可能缩小偏差。如果在此基础上进行了三个方面的调整布置方案，就可以为整个我国高铁工程的建设打下了良好基础。

4.2在轨道施工中的应用

目前，国内外高速铁路公司在轨道交通建设进程中已广泛使用无砟钢轨技术，这就对轨道交通的精密工程测量技术提出了更高的需求，因此有必要为此展开广泛的研究工作。从现有的研究分析，精密工程测量技术人员在开展无定轨检测工作时，必须格外重视如下几个问题。一是对加密基柱的测量技术，在开展无砟钢轨加密基柱的设置和测量工作时，应当严密遵照CPⅲ规定实施。其二，在无砟钢轨的铺设进程中，要格外重视对其铺设的多个环节实施检测，分别为路轨底座的铺设，轨板和基础层的铺设检测。在连接阶段中，首先必须做好对无砟轨迹上所需要的测试，最后需要做好对道路的整体勘测，在CPⅲ测试之前，要确保对道路中心点和基准点的测量值都超过了CPⅲ规定的范围，然后再对CPⅲ完成了轨道中线和基本的整体勘测。

4.3测量的精确度得到严格控制

进行高速铁路的精密工程检测工作时，需要严格控制精密检测准确度，在检测过程中形成的偏差也要严格平差。在作业前应当合理分配工作区域段，并优化地选择检测仪器设备。在选用检测仪器设备时，必须要选用检测精度高的可自行搜索、照准、跟踪目标的全站仪及检测自动机器人进行检测，棱镜方面也应当采用CPⅲ专业棱镜。采集的高度数值要进行约束三维高程平差，并利用平差法得到一定的精度的位置和高度数值。同时为了提高精密工程检测技术的精确度，应增加控制位置并重新检查和联测，以提高控制器位置准确度。而CPⅲ控制点位置在实际使用，也应该不时加以校验，以提高精确测量的精确度。

五、结束语

经过以上内容的剖析，可以发现高速铁路精密施工检测技术在高铁施工中具有关键地位，它可以保证高铁设计合理与否，施工是否正常顺畅。所以在开展精密工程设计时，就应该更全方位地了解中国高速铁路的实际工程施工状况，检测成果也就应该符合工程设计方案的实际需要。同时，对中国高铁精密工程设计检测技术也应该做深入的调研，使其能够满足中国当前经济发展的实际需求，以便于进而带动中国高速铁路事业的蓬勃发展。

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