刘志锋
广州地铁集团有限公司 广东广州 510335
摘要：为实现对地铁结构情况的实时掌握，在现阶段地铁结构保护管理中应用自动化监测技术，可做到对地铁结构的智能化、全天候监测，在提高其监测效率的同时，进行地铁结构数据的全面采集。鉴于此，本文从自动化监测系统设计的分析入手，进一步阐明在地铁结构保护管理中自动化监测技术的具体应用。
关键词：地铁结构；自动化监测；保护管理；应用
以往地铁结构保护管理中，其监测工作的开展主要以人工监测为主，尽管具备一定的监测价值，但是难以做到对地铁结构全面且实施的监测管理。随着自动化监测技术在地铁领域中的应用，通过构建契合地铁车辆运行的自动监测系统，可实现对地铁结构的自动化、智能化、实时化监测，在提升地铁结构监测效率的同时，为地铁车辆的稳定运行提供保障。
一、自动监测系统设计
（一）硬件设施
针对自动监测系统的硬件组成而言，空间分布为依据进行划分，具体包括远程控制设备与隧道内监测设备。地铁结构内部构成包括监测点、基准点以及测量设备。通常情况下，需以稳定结构区域为参照基准进行基准点的设置，监测点设置则依据管理部门监测需求的分析，在断面上按照不同间隔需求进行监测点的设置；而针对测量机器人的安设，需要做到对地铁结构监测的全面覆盖[1]。其他设备则需安设于控制箱内，具体包括工控机、温度传感器、远程电源开关。针对远程控制设备而言，主要是安设于控制中心的计算机、无线路由、显示器等[2]。
（二）软件系统
软件系统主要以自动监测数据处理系统为主，其子系统划分为：（1）数据通讯系统。（2）数据采集系统。（3）数据分析处理系统。
二、地铁保护管理中自动化监测技术的具体应用
本文以某城市地铁轨道交通项目为例，该线路地铁车辆运行时段为6：30-22：30，且在车辆运行期间实施隧道全封闭制度，意味着在车辆运营时段内，相关工作人员无法进入，故无法采用人工监测的形式进行结构的保护管理。再加上结构问题发生的突然性，相关维护人员难以做到在短时间内进行地铁结构变化的精准判断。对此，相关部门引进自动化监测技术，通过密集的数据采集与分析，实现对地铁结构变化征兆的全面掌握，为后续解决措施的制定提供精准依据。
（一）监测方法
（1）基准点布设
为实现对测站点三维坐标的实时、精准获取，该项目中对其监测区域进行四个基准点的设置，布设以变形区域为基准，分别将2基准点设置于大里程、小里程方向[3]。同时，该项目借助“COSA（科傻）”软件进行基准网模拟计算，最终得出最弱点精密度为0.3mm，若能在车辆运行过程中保持四个基准点的稳定运行，可实现对核测站坐标的计算[4]。
（2）监测点安置
依据对设计图纸的分析与观察，确定该项目中自动监测系统覆盖110米的地铁隧道长度。
在此基础上确定将18个监测断面设置于区域内左右线上，通常情况下，监测点布设的间隔需要控制在10~20m范围内，而因该区域存在特殊性，加之管理部门对地铁结构保护较高的重视度，故该项目中以5m长度为间隔进行监测点的设置，并保证在道床与其它结构上进行监测点的均匀设置，避免对地铁车辆运行产生影响，监测点布设如下图所示。
图1断面测量设备布置示意图
（3）监测方法
系统运行期间，会以基准网为基准进行数据采集，测量由基准点与测站点之间构成的基准网，通过计算其垂直交、水平角、垂直距离等来掌握地铁结构的动态基准。监测点在运行期间执行变形监测工作，采集角度、距离等数据参数，传至控制中心进行数据处理，精准计算出各监测点的三维坐标，在得出坐标值后，进行上一轮坐标值与本轮坐标值的差值比对，通过对每次差值的累积来确定检测区域内结构的变形、位移量[5]。
（4）监测项目
除地铁结构变形监测之外，该自动化监测系统还具备隧道净空收敛、道床沉降以及结构水平、垂直位移等项目的检测。对于净空收敛病害而言，主要表现为隧道横向变形增大，若未得到及时处理，极易导致隧道勾缝脱落、接缝张开等问题的发生，影响到地铁车辆的稳定运行[6]。对此，需进行隧道净空收敛监测，借助自动化监测系统进行数据采集；针对结构水平、垂直位移而言，倘若地铁隧道内部出现垂直或水平位移，轻则影响到地铁车辆的稳定运行，重则发生隧道塌陷等安全事故。所以，需利用自动化监测系统进行隧道两侧象限点的实时监测，判断其地铁结构是否出现水平、垂直位移问题；针对道床沉降而言，主要监测内容为隧道底板沉降的监测，通过不同监测频次采集的数据信息比对，判断隧道是否发生道床沉降或沉降程度，为后续安全运营工作的开展提供参考。
（二）成果分析
该运营路线采用自动化监测系统后，可做到对相关数据的实施、全面采集，并通过计算机处理系统进行采集数据的分析比较，判断地铁结构是否发生道床沉降、净空收敛、形变、垂直或水平位移等现象[6]。在实际运行期间，自动监测系统可以为相关操作人员提供精准的变形趋势图，帮助管理判断是否出现上述现象。同时，该系统可以将采集数据以Excel的形式导出，以便于管理人员进行地铁结构变化问题的上报。由此表明，利用自动化监测系统来取代以往人工监测手段，可以在保证监测精准性的同时，提升地铁结构监测效率，实现在第一时间为管理人员提供精准且全面的地铁结构数据，为地铁结构保护管理工作的开展提供帮助。
结束语：
综上所述，对比传统人工监测手段的应用，自动化监测系统能够做到对地铁结构参数信息的全天候实时监测，同时通过各频次数据差异的对比分析，判断隧道结构是否产生水平或垂直位移、道床沉降、变形、净空收敛等问题，并进一步提升地铁结构监测的精准度和效率，具有较高应用价值。
参考文献：
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[2]舒波, 吴泰桢. 关于轨道交通控制保护区既有结构监测的探讨[J]. 广东土木与建筑, 2019, 026(006):62-65.
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[4]谭伟. 基于AutoMos自动化监测系统在地铁工程中的应用与研究[J]. 土木建筑工程信息技术, 2020, v.12;No.58(02):31-39.
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[6]刘渭东, 张开朗. 测量机器人自动化监测系统在地铁结构变形监测中的应用[J]. 水电施工技术, 2019(2):31-32.