高铁工程测量产生的误差原因及应对策略探讨

发表时间:2021/6/4   来源:《科学与技术》2021年2月第5期   作者:陈松
[导读] 随着社会经济的进步发展以及城市化进程的不断加快,我国的交通网络建设水平也不断提高
        陈松
        中铁三局线桥工程有限公司  河北三河  065201
        摘要:随着社会经济的进步发展以及城市化进程的不断加快,我国的交通网络建设水平也不断提高,其中高铁建设项目的规模和数量在近几年都有所增加,并逐渐成为人们出现的重要交通工具。在高铁建设过程中,其测量环节是保证项目建设的基础环节,而且高速铁路对轨道的精度、平顺性等几何参数要求十分严格,要求以毫米级的标准来控制各部分的测量精度,如果测量环节中一旦出现误差就有可能会导致整个高铁项目出现质量问题。基于此,本文就高铁工程测量产生的误差原因及应对策略进行了分析。
        关键词:高铁工程测量;误差;应对策略
        引言
        高铁工程测量环节主要就是针对轨道施工、高速铁路平面高程控制、铁路运行维护等进行相关的测量工作,其精确性会直接影响轨道的平顺性等,对高铁的运行安全以及人们的使用体验有着直接的影响,因此必须要严格控制好高铁工程测量精度,减少误差,为高铁项目的高质量建设提供保障,对促进我国的高铁项目发展也有着十分重要的现实意义。
        一、高铁工程测量
        (一)高铁工程测量的内容
        在高铁线路的建设过程中需要涉及到勘测设计、工程施工、验收和维护等等多个环节,为了保障项目施工的质量,期间还需要严密的工程测量工作,以便能够提供准确的数据信息来保障高铁工程建设的精确性,尤其是高速铁路对轨道的精度、平顺性等几何参数要求十分严格,因此更是需要以毫米级的标准来控制各部分的测量精度,因此必须要在高铁项目的施工中明确其工程测量的具体方面,做好轨道施工的测量、对高速铁路平面高程控制的测量以及对铁路运行维护的测量等工作,以便为高铁项目的质量奠定坚实的基础。
        (二)高铁工程测量的目的
        在高铁项目的建设过程中,高铁施工质量直接会影响到其运行质量,继而会影响到周围居民以及出行人民的生命财产安全,因此在项目施工中必须要通过精密的工程测量为其施工过程提供依据,使其在施工中能够有序开展作业,顺利完成高铁项目的建设工作。而且精准的测量也能够最大程度上保障轨道的平缓、顺利,从而提高列车的舒适性与安全性,也能够满足人们的出行需要,提高人民满意度。
        二、高铁工程测量误差的产生原因
        (一)GPS测量误差
        GPS即全球卫星定位系统,它能对整个地球的所有区域进行覆盖,可以对地面上存在的物体进行定位监测,对该物体的三维坐标进行精准的测量,在高铁工程测量环节中,使用GPS进行测料导致的误差可以分为三类,一是与控制端有关的误差,其主要指的是在卫星传播过程中导航电文的参数值的误差,包括卫星时钟误差和星历误差;二是与卫星信号传播有关的误差,其主要是指GPS信号受到卫星和接收机之间的传播介质的影响所产生的误差,包括信号折射,波的传播和色散介质,以及电离层延迟和对流层延迟;三是与接受及有关的误差,包括接收机噪声引起的误差和多径效应。以上这些原因导致的测量误差也会影响施工的精确性,影响高铁工程项目的施工质量。
        (二)CPIII控制测量阶段产生的测量误差
        高铁工程项目施工中,在轨道铺设、螺纹安装等施工流程中施工精度往往需要达到mm级别,甚至在某些细节部位需要比mm级别的精度更高,因此在其工程测量中使用的是精密工程测量技术,以便可以提高高铁项目的测量精度,保证高铁工程按照设计标准进行施工,从而提高轨道铺设的精度以及运行速度。在该测量体系中主要包括了二维测量监控以及高程测量监控两个环节,其中二维测量监控的网络系统当中又被分为3个层次,分别是CPI、CPII以及CPIII,CPI需要主要是搭配GPS完成勘查、测量、以及为测量提供准确的坐标数据信息等工作;CPII需要根据国家制定的C级网络GPS的技术准则进行测量,通过勘查以及建设施工的流程为测量工作提供必要的监管基准点;CPIII通过对高铁工程的所有监察站点进行控制与分析,根据实际情况为高铁的铺设环节以及应用维护阶段提供有效的监管措施。而而CPIII控制测量阶段产生的测量误差是影响高铁工程测量水平的重要因素。在实际测量中,其需要使用交叉式的全站仪随机设站的测量方式,因此测量误差产生的原因主要是来自于全站仪测量的轨道各个要点的误差、两相邻测站在平面位置和高程产生的相对误以及由观测收集的数据产生的误差而导致的自由设站点位置的误差。


        三、应对高铁工程测量误差的策略
        (一)GPS测量误差的减弱措施
        时钟的随机误差及频偏、钟差等所产生的卫星时钟造成的误差主要是系统误差,通过差分技术和钟差改正法可以降低;星历误差可采用相位观测量求差法来获取高精度的相对坐标的方式来削弱误差,如果是高精度、长距离的测量则可以采取精密星历法来削弱,如果是整体的星历误差需要通过轨道改进法、同步求差法等来减弱误差;与卫星传播有关的误差可以通过倾斜因子系数来解决电离层的折射使得码相位测量变长,如果载波相位变短,可以选择一个特定的时间段观测,然后使用同步观测量求差法来消除误差;与接收站有关的误差可采用差分法来处理,如果对定位精度的要求较高,则可以使用外接频标,并以此来给接收站提供高精度的时间标准。
        (二)CPⅢ控制误差的减弱
        全站仪测量所造成的误差不能完全消除,按时可以减弱,由于所测量的轨道各点在竖直方向的不平顺性跟观测高度角是有关的,需要合理的调整角度;观测水平方向与在水平方向的不平顺性有关,因此需要调整观测水平方向;正矢误差与测量距离和误差角度有关,因此需要控制观测距离和观测角度的误差,还要尽量缩小观测距离。
        四、提高高铁工程测量水平的建议
        (一)加强对工程测量工作的监督与管理
        在高铁工程测量工作的开展,监督管理工作的开展至关重要,相关监督人员要了解高速铁路工程测量过程中的每一个细节,严格按照高铁测量的相关规范要求监督施工人员的工作行为,避免出现施工人员凭借经验主义开展测量工作;在收集测量数据的时候也需要严格把关,对所得的数据信息进行反复的审查,确保数据的精确性与完整性,如果需要将数据应用到施工实际中还需要再次进行核实,从而保障数据的真实有效,为高铁项目施工提供准确的依据;还需要做好安全监督,保证施工过程的安全,促进高铁项目的顺利、有序开展。
        (二)有效进行一次布网的测量环节
        1、缩减高铁工程的测量程序
        缩减高铁工程的测量程序主要作用就是降低测量的实际工作量,因此相关操作人员在测量环节的时候,在保证所进行的高铁测量工作质量能够达到预期要求的同时尽可能的简化一些程序,长此以往,施工的每一个环节都在测量人员的掌握和监管的范围之内,有效提高测量效率,而且也能够使得操作流程变得更加公开和透明,保证操作规范。
        2、保证勘查、设计阶段的数据信息更加简明和清晰
        数据信息的准确、可靠是保障高铁工程测量精度的基础,因此施工单位以及测量人员都需要提高重视,保证勘查、设计阶段的数据信息更加简明和清晰,以便帮助施工人员更好的了解目前高铁路工程的进程以及在施工中遇到的问题,从而确保高铁项目的顺利推进。
        (三)应用现阶段最先进的高铁工程测量体系
        高铁工程测量精度一直是高铁项目建设中的重要问题,尤其是当前我国的交通网络不断完善,高铁建设规模以及数量都有了加大程度的增加,为了更好的满足人们的出行要求,必须要重视起高铁工程测量工作,要积极应用现阶段最先进的高铁工程测量体系,创新测量方式、科学的处理测量数据信息,从而最大程度上保障高铁工程测量精度,为高铁项目施工奠定良好的基础。
        结语
        综上所述,我国的高铁建设已经逐渐步入正轨,高铁建设质量与其运行后的使用体验也逐渐受到社会各界的高度关注,因此高铁工程测量环节的地位也越来越重要。在实际操作中,必须要重视起高铁工程的测量精度,明确其在测量中产生误差的原因,并采取针对性的解决措施来减弱误差。同时,相关技术人员也需要加强对高精度测量技术的研究与开发,以便为现代高铁项目的测量环节提供更多先进性且精确性高的测量技术,为高铁工程建设奠定良好的基础。
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