既有铁路纵断面测量中多转点抄平法的应用

既有铁路纵断面测量中多转点抄平法的应用摘要：随着铁路第六次大提速的实施，对线路的平、纵断面的平顺性提出了更 高的要求，对线路平、纵断面测量精度要求也越高，也要求快速高效的既有线纵 断面优化设计方法与之相适应。对现有既有铁路抄平方法精度进行了深入分析， 并根据现有测量过程中遇到的问题和线路高程测量的特点，提出基于多转点的高 程测量方法并在平时铁路测量工作中进行应用。关键词：既有铁路;高程测量;多转点铁路高低和轨向不平顺直接影响列车运行的安全性和舒适性。为确保有砟轨 道的高平顺性，需要合理安排周期性综合维修，采取精测与精捣的维修模式，以 保证轨道结构的相对稳定及恢复线路平纵断面的平顺度。一、既有铁路纵断面测量方法介绍传统的既有铁路纵断面测量主要采用水准仪在既有轨面线上沿里程丈量标记 进行，在线路不通视或置镜条件受限的情况下，需要设置很多的转点,计算过程较为 繁琐,并会引起较大的测量误差,测量进度也会受到较大影响。随着全站仪和GPS 技术的日益普及，在既有铁路测量过程中,采用全站仪或GPS- RTK技术，直接测量线 路上各测点的标高,这样就会解决线路复测的精度和进度问题，并在多条线路的复 测中得到应用。在测量过程中，如果以线路上每百米桩的标高作为纵断面优化计 算依据，则可以方便的从全站仪或GPS提供的数据中获取，但如果以每50m点的标 高作为计算依据，则要考虑既有线的里程丈量方法，因为传统的里程丈量在直线段 每50m做标记，曲线段每20m做标记，高程测量基本上沿里程桩进行，曲线地段每 50m点的标高不易得到，考虑采用里程丈量加桩曲线地段测出50m桩，或者利用 40m、60m桩标高线性内插的方法得到，可结合具体的线路状况获取。另外，线路 各点道床厚度测量对应纵断面优化设计所需数据，选择每100m或每50m进行。二、既有高程测量精度分析在既有线路上水准点一般都是12km之间，在既有铁路固定建筑物桥梁、 涵洞等上进行设置。因水准点设置一般距离线路中心不远，为日常养护及线路大 中修时，测量人员方便使用。由于水准点离既有铁路近，现场各种施工较多，既 有水准点经常遭到破坏或改变，从而使高程测量无法进行闭合计算，有时十几公 里才有水准基点，从而使高程精度难以控制；中间转点存在：如读数错误，尺子 不正，前后转点时不在同一位置等，所有这些极易导致返工工作量增大；还有即 使与两个既有水准点高程闭合，也难以保证中间转点不存在问题，即一个转点读 数偶然大了，而另一个又恰好小了，这些也能闭合，从而导致现场测量数据有误， 不能正确指导现场纵向起落道施工。1、高程测量特点。既有铁路纵断面测量是由多点连成的测量，即在既有线上 采用一个后视点对应多个前视点（中间点），相邻测点一般相距50m，在水准仪 可视范围一般250m左右设一转点，如此循环完成整个既有铁路纵断面测量过程。2、高程测量内容。既有线高程测量的目的主要是通过高程外业测量，内业计 算平差后，得出各测点的既有轨面标高，通过纵坡拟合计算，反映既有轨面在纵 断面的变化情况，为大中维修提供起落道依据。为了避免列车运营和既有作业对 纵断面的影响，通常在测量时每对应的轨面的标记点处，在路肩上设置既有固定 桩。既有固定桩也进行高程测量，施工过程采用固定桩与设计轨面的高差来控制 轨道的起落道。因此纵断面高程测量的内容应有既有轨面的前（后）视，路肩固 定桩的前视，设计内容应有既有轨面高程、设计轨面高程、路肩固定桩高程、轨 面起落道量、路肩固定桩与设计轨面的高程差值。3、高程测量误差来源。从既有高程测量的方法，可以看出测量误差的主要来 源于转点误差，若转点读数错误，后续高程计算全错；若转点误差增大，后续高 程计算误差也会增大。而在既有线测量过程中转点又是视线距离最远点，误差往 往是最大的，因此，对转点的精度控制是整个水准测量的关键点。三、多转点抄平的精度控制检查转点数据是高程精度的关键点，为保证转点不出错，应采用多转点校核 法进行测量。单线采用双转点，双线采用四转点法，杜绝因转点错误造成高程测 量的返工及后续高程计算错误。以单线双转点测量为例来进行说明，转点分别置 于某一里程轨面和对应路肩。设既有轨面后前视读数分别为al，bl，路肩固定桩 后前视读数为a2、b2，当闭合至同一水准点时理论上应有（al-bl）= （a2- b2）。同时根据施测经验，单独线路同一测点前后两站高差计算检核，高差互差 hV5mm，也能很好保证现场施工精度要求，而且也容易与既有水准点相闭合。 现场测量通过增加转点，形成数据互控，更好的保证高程测量的精度，为现场施 工提供精确的数据。总体控制时，若两条路径与既有水准点精度均超出测量误差， 应重新测量，重测后，仍不满足精度要求说明既有水准点已严重变形应废除，重 新连其他水准点。若两条路径一条超出，一条闭合则以闭合路径计算高差平差计 算；若两条路径均闭合，以高精度路径进行平差计算。数据处理一以Excel应用为例1、原始数据输入。运行Excel新建一个工作薄。将默认的工作表依次改名为 外业资料、计算平差、最后成果。测量数据准备与原始数据输入表格如表所示部 分数据示例。2、高程计算与平差结果输出。通过对活动表计算平差进行公式编辑，可以 完成数据的处理与平差结果的计算如下。（1）单击E3单元格，输入公式IF （外业资料!A7=,IF （AND （外业资 料旧7=,外业资料!C7=）严,B2-外业资料!C7）计算基点和转点的高程，将E3 单元格公式复制粘贴至E列以下测点各行中。（2 ）单击B3单元格，输入公式IF外资料!A7=,IF （AND （外业资 料旧7=,外业资料!C7=,）, B2,E3+外业资料!B7）计算出仪高，将B3单元格公 式复制粘贴至A列以下测点各行中。（3）单击C3单元格，输入公式IF （外业资料!A7=,IF （外业资料!F7=,$B2-外业资料!F7），计算出该点的高程，再将此公式复制粘贴至C、 D列的各行单元格中，计算出各点的高程。（4）单击E3单元格，输入公式IF （A7=n n ,n n , I F （A N D （外业资料！ B 7 =,-，外业资料!C7=） ,B2-外业资料!C7）再将此公式复制粘贴至E列的各行 单元格中，计算出各转点的高程。（5）单击F3元，输入公式IF外业资料!A7=11 ,11 , I F （A N D （外业资料！ B 7 =n n，外业资料!C7=,） ,F2,ABS （外业资料!A7-外业资料，$A$6） *外业资 料!$H$2/ABS （外业资料!$E$2），再将此公式复制粘贴至F列的各行单元格 中计算出测量误差的平差。多转点多路经的抄平方法经现场测量人员多次试用取得了良好的效果，它杜 绝了因转点错误所带来的不必要的返工或测量数据的不正确，提高了测量计算精 度和工作效率，减轻了既有线高程测量的劳动强度，解决了不同路径下精度不同导致数据不准确的现象，保证了现场施工质量。参考文献：1 张庆珩，王莉.铁路平纵断面联合自动优化设计的探讨J.铁道学报 2019(4)： 7588.2 王佳.基于车一线纵向动力仿真分析的高速铁路纵断面最小坡段长度研究 D.成都：西南交通大学，2016.