运营高速铁路精测网复测评估方法研究

收稿日期:20181016基金项目:成都市科技项目(2015⁃RK00⁃00218⁃ZF;上海铁路局横向课题(LR01HX1135Y16035)㊂第一作者简介:张宇昕(1993 ),女,西南交通大学在读硕士研究生㊂文章编号:16727479(2019)01001805运营高速铁路精测网复测评估方法研究张宇昕1　张献州1,2　叶一鸣3　罗文彬1,2　李京强1(1.西南交通大学地球科学与环境工程学院,四川成都　611756;2.西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室,四川成都　611756;3.上海铁路经济开发有限公司,上海　200071) 摘　要:为提高运营期高速铁路精测网复测评估工作的规范性及标准化,基于十余条运营高铁精测网复测的评估实践,对其工作流程㊁评估规程及各个质量控制环节进行分析,建立测量项目全过程咨询评估体系:(1)在项目启动初期,应完善内部管理制度,制定作业指导书㊁评估大纲㊁各类补充规定,并进行方案审核及作业培训;(2)项目实施过程中,应严格执行实施方案㊁作业指导书和技术规程;(3)在项目后期,应对精测网复测成果进行精确验算与数据质量检查,提出评估结论建议㊂研究表明,评估的重难点问题为基准选取㊁复测成果更新及变形分析,并得出以下结论:基准点的选用应经过稳定性和兼容性检验;平面成果更新应结合原复测坐标较差㊁异常区段复测㊁横向变形等结果进行综合分析;高程成果更新应通过首次整网平差与二次平差确定;变形分析中需首先分析异常变形情况,必要时进行二次复测,并结合工程特点与结构特征进一步分析其对轨道平顺性的影响㊂关键词:高铁运营期;精测网复测;基准维护;评估技术体系;重难点评估中图分类号:P258 文献标识码:B DOI:10.19630/ki.tdkc.201810160003Research on Evaluation Method of Re⁃measurement of High⁃speed Railway Precision Measurement Control NetworkZhang Yuxin 1　Zhang Xianzhou 1,2　Ye Yiming 3　Luo Wenbin 1,2　Li Jingqiang1(1.Faculty of Geosciences and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University.Chengdu,Sichuan 611756,China;2.National and Local Joint Engineering Laboratory of High⁃speed Railway Operation Safety Space Information Technology,Southwest Jiaotong University.Chengdu,Sichuan 611756,China;3.Shanghai RailwayEconomic Development Co.,Ltd.Shanghai 200071,China)Abstract :In order to improve the standardization of the evaluation of the retesting work of the high⁃speedrailway precision measurement network during the operation period,based on the evaluation practice of the re⁃measurement of the precision measurement network for more than ten high⁃speed railways,this paper analyzes their work flows,evaluation procedures and various quality control links,and establishes a consultation evaluation system for the whole process of measurement projects:(1)At the initial stage of the project,the evaluation unit shall improve the internal management system,formulate operation instructions,evaluation outlines,various supplementary regulations,review the measurement plan and conduct operation training;(2)During the implementation of the project,the measurement unit shall carry out the measurement strictly according to the plan,operation instructions and technical regulations;(3)In the later stage of the project,the evaluation unit shall conduct accurate verification and data quality checking on the retesting results of theprecisionmeasurementnetwork,andproposeevaluation conclusions.The research shows that the difficult problemsintheevaluationarethebenchmark selection,the retesting results update and the deformation analysis,and the following conclusions are drawn:The selection of the reference point should be checked by stability and compatibility test;the update of the plane results should be combined with the difference between the original and re⁃measurement coordinates,the abnormal section retest results,and the lateral deformation;the elevation update should be determined by the first whole network adjustment and the second adjustment;in the deformation analysis,it is necessary to analyze the abnormal deformation first,and if necessary,perform the second re⁃measurement, and further analyze the influence of the deformation on the track smoothness by combining the engineering characteristics and structural features.Key words:High⁃speed rail operation period;Re⁃measurement of precision measurement network; Benchmark maintenance;Evaluation technology system;Evaluation focus 高速铁路精密测量控制网是勘测㊁施工㊁运营维护阶段测量工作的基准,影响高速铁路测量工作的精度及可靠性[1]㊂在运营阶段,需进行高速铁路精测网复测,并对其进行维护及更新㊂目前,高速铁路测量工作存在项目庞大㊁文件混乱㊁监管不当㊁标准化程度差等现象[2]㊂对复杂㊁海量的高速铁路测量数据,应进行合理有效的质量控制与管理,才能保障高速铁路行车安全与平稳[3]㊂对运营期高速铁路复测工作全过程进行咨询评估及验收工作,是高速铁路测量控制的关键环节之一[45]㊂1　运营高铁精测网复测内容及重要性高速铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数,传统铁路测量方法已不能满足高速铁路建设的要求[6]㊂我国的高速铁路工程测量体系在不断探索中逐渐完善,现已形成分级布设㊁三网合一的高铁测量体系㊂三网即勘测控制网㊁施工控制网㊁运营维护控制网,统称为高速铁路精密测量控制网(简称精测网)[7]㊂全线定期复测内容包括CPⅠ㊁CPⅡ㊁CPⅢ㊁线路水准基点控制网和线上加密水准点的测量㊂复测周期不宜超过3年(最长不应超过5年)㊂其中,线路水准基点㊁线上加密水准点㊁CPⅢ高程网在开通运营后两年内复测一次[8]㊂目前的高速铁路精测网复测评估方法主要针对建设期[9],而对运营期高速铁路精测网复测评估的研究较少㊂以下依托某铁路局运营期高速铁路精测网复测咨询评估项目开展研究,主要包含运营高铁正线㊁站线及相关联络线的精测网平面复测(CPⅠ㊁CPⅡ㊁CPⅢ平面控制网),精测网高程复测(线路变形监测基准网㊁构筑物监测点及线上CPⅢ高程控制网),基础变形监测(CPⅢ平面不定期复测㊁断面沉降监测㊁横向变形监测)等咨询评估工作㊂该项目涉及十几条运营铁路(总运营里程达3162km),具有规模庞大㊁涉及测量项目部及线路众多㊁线路情况复杂多样㊁数据类型丰富㊁数据量大等特点,给咨询评估工作带来巨大的挑战㊂2　运营高铁精测网复测内容及重要性2.1　咨询评估流程分析以上述项目为例,测量工作由各测量项目部完成,咨询评估单位对测量作业过程及成果进行审查评估,同时协助测量公司对测量项目部进行管理㊂咨询评估工作主要流程如图1所示㊂由图1可知,高速铁路精测网复测成果存在三重质检环节:①测量项目部内部质检;②测量公司对项目部提交的成果进行质检;③评估单位对测量成果进行审查㊁评估㊂三重质检合格后的测量成果方能提交工务部门,作为铁路调轨㊁调速等工作的依据㊂其中,咨询评估工作还涉及方案审查㊁过程指导㊁成果评估㊁问题反馈等环节,可对测量的全过程进行质量把控制[10]㊂2.2　评估规程及要求评估规程㊁标准制定在整个测量项目中尤为重要,是测量及评估工作的纲领㊂在项目启动之初,咨询评估单位应制定相应的作业指导书㊁评估大纲㊁各类补充规定等,为测量工作的开展提供依据及指导,并且应根据项目进展情况,及时对指导性文件进行补充及完善[11]㊂(1)评估技术标准建设在该项目中,评估单位制定的主要指导性文件如表1所示㊂(2)其他精细化质量控制方法根据该项目情况,评估单位还制定了一系列具体要求,如:‘测点编号㊁原始数据命名㊁原始数据提交要求及补充说明“㊁‘测量成果提交要求及说明“㊁‘测量作业项目部技术总结报告模板“㊁‘各类监测成果-入库模板“㊁‘各类构筑物㊁监测点属性信息-入库模板“等㊂各类评估要求㊁数据提交模板的制定,可有效地规范数据提交形式,减少格式不一致㊁数据混乱㊁文档归类混乱等情况㊂图1　运营高铁精测网复测咨询评估主要流程表1　咨询评估单位在该项目中制定的主要指导性文件序号名称内容作用1‘精测网复测与基础变形监测作业指导书“详细规定各类监测项目的作业方法㊁作业流程及相关要求为外业测量工作提供技术指导2‘咨询评估实施细则(评估大纲)“详细规定测量作业技术要求㊁评估内容㊁评估要点等保障评估工作顺利开展3‘咨询评估评分技术规程“详细规定了成果质量检验的检验方法㊁检验内容和质量评定方法为成果质量评定提供依据4‘咨询评估评分细则“规定各项工作质量评定的分值分配及详细得分点㊁扣分点测量工作规范性的评分依据3　质量控制环节3.1　评估单位内部管理高速铁路精测网复测项目规模大㊁涉及作业项目部与线路众多㊁数据量大㊁文件类型丰富,咨询评估单位的内部管理对评估工作的有序开展至关重要㊂针对该项目的具体情况,咨询评估单位应形成以下管理制度㊂(1)专人专项专人专项制度即一个评估人员负责某条线路某项监测工作的评估,利于掌握该线路的长期监测情况㊂(2)多级审核评估报告㊁问题反馈均由技术人员进行复核,最终由项目负责人审核,多级审核制度能提高评估结论的可靠性㊂(3)每周会议对典型问题或疑难问题进行讨论,编写会议纪要并存档,形成阶段性评估意见㊂(4)及时评估评估单位应于收到成果后1周内进行评估,对于应急测量成果应在1~3日内评估,评估单位要严格控制评估进度,以保证评估结论的及时性㊂(5)沟通反馈对评估过程中发现的问题及时沟通反馈,保证评估过程中的数据质量㊂(6)信息化管理可采用B/S架构开发精测网数据管理系统,实现各层级单位之间的数据传输㊁存储㊁查询与数字化管理[12]㊂3.2　方案审核及作业指导在施工测量质量监控中,要坚持事前控制的原则,在实施方案审核中应加强测量技术质量管理[13],着重检查内容的完整性㊁合理性㊁规范性㊁逻辑一致性㊂实施方案评估要点包括:项目方案概述明确㊁技术标准正确㊁范围清晰㊁依据充分;方案需结合高速铁路特点及特定的工程需要,有较强的针对性;对外业测量及内业数据处理方法进行合理优化,使其符合规范要求;突出工作重点㊁难点,针对重难点提出解决方案;安全㊁质量保障体系健全,工作制度及工作计划完备㊂实施方案评估可有效地提高技术方案的合理性㊁规范性㊂‘精测网复测与基础变形监测作业指导书“详细规定了各项测量工作的方法及相关指标,可为内外业工作提供指导,也可采用技术培训㊁旁站指导㊁邮件往来等方式进行作业指导㊂3.3　成果质量检查(1)数学精度检核使用不同数据处理软件独立验算每千米偶然中误差㊁每千米全中误差㊁最弱点高程中误差㊁附合路线或环闭合差的符合性[14]㊂(2)观测质量仪器类型与测量等级的符合性;观测条件㊁观测方法㊁间歇与检测方法㊁水准联测和接测方法的正确性;测站观测误差的符合性;测段㊁区段㊁路线闭合差的符合性;测站㊁测段数据计算的正确性㊂(3)计算质量高程系统采用的正确性;起算点等级㊁个数及分布情况;起算点数据正确性㊁起算点兼容性;高差改正方法正确性㊁齐全性;计算方法及结果的正确性;验算指标符合性及齐全性㊂(4)选点质量网形结构及点位密度合理性;测段长度及区段长度的符合性;控制网㊁环线㊁路线图的完整性和正确性;观测条件㊁地质条件㊁稳定性条件㊁永久性条件的符合性;选点照片或影像资料的完整性㊁正确性;点名㊁点号㊁概略位置正确性;点位说明的正确性㊂(5)埋石质量埋石坑位的规范性和尺寸的符合性;标石㊁标志类型㊁规格和预制的规整性;标石的埋设和外部整饰的规范性;水准点埋石照片或影像资料的完整性㊁正确性;委托保管手续㊁内容的齐全性和正确性㊂(6)资料完整性技术总结㊁检查报告及成果资料的完整性,资料装订的规整性㊁资料的正确性㊂评估单位应依据相关规范与技术规程对精测网复测成果进行精确验算(可对全部数据进行解算,也可按一定批次随机抽验,必须保证抽检符合随机概率要求),并及时反馈问题㊂测量项目部应对不合格数据进行补测㊁重测或说明,从而提高成果的规范性与可靠性㊂3.4　评估报告制度评估单位在项目进程中出具的评估报告包含以下三种类型㊂(1)具体监测报告例如某线路某年度精测网成果评估报告,提出评估分析㊁评估结论及合理化建议等㊂(2)周期性报告对本阶段的评估工作进行总结,并统一反馈本阶段发现的数据质量问题㊁评估不通过情况㊂(3)评估工作报告主要包含本阶段的测量工作量及评估工作量,以便测量公司及铁路局进行验工计价工作㊂3.5　工作量统计制度在实际评估工作中发现,工作量统计环节能对整个测量工作起到较好的监督作用㊂‘XXX工作量统计实施细则“详细规定了各项测量工作的统计原则以及评估单位的计价原则,并提供各个阶段的统计值,对测量总公司管理测量项目部起到很大的辅助作用㊂工作量统计原则有:精测网复测各项工作量一般在全线精测网复测工作结束后进行统计,基本与全线长度一致;重点地段变形监测实测里程以起算点间里程为准;线形测量实测里程以监测成果表的起止里程为准等㊂工作量统计中的规范性避免了工程中一些虚报工作量㊁工作量统计混乱㊁进度管理不当等情况,有助于工程进度的推进㊂评估计费中的系数计费法:重复评估时按重复次数对应的系数乘以单价计算评估费用;延迟提交时按延迟周数对应的系数乘以单价计算费用㊂3.6　评审验收环节评审验收环节为各单位交流㊁阶段性工作总结㊁下一阶段工作部署的重要环节,届时将由测量公司组织各测量项目部㊁评估单位㊁专家评审委员进行工作验收㊂评估单位在验收会之前会准备大量评估材料㊁评估结论意见等,并在会议期间提出近期评估工作中发现的典型问题,其对下一阶段测量工作的规范性有着重要影响㊂4摇重难点分析该项目评估过程中的重难点问题集中在各级控制网的基准选取㊁复测成果更新㊁变形情况分析等方面㊂4.1　基准选取应检查起算点的兼容性㊁分布的合理性以及标石的稳定性和完好性[15]㊂评估单位应对测量项目部选取的起算点进行稳定性与兼容性检查,并结合线路情况进行分析,以判断基准选取是否合理㊂4.2　复测成果更新复测成果更新包含平面成果更新及高程成果更新,平面成果更新一般指CPⅠ㊁CPⅡ复测坐标成果更新,高程成果更新一般指线路水准基点高程㊁CPⅢ高程成果更新㊂复测更新是精测网复测最大的难点,评估单位根据项目及线路情况,提出运营高速铁路平面及高程复测更新处理的一般方法,运营高铁精测网平面复测成果更新流程如图2;运营高铁精测网高程复测成果更新流程如图3㊂图2　精测网平面复测成果更新流程图3　精测网高程复测成果更新流程4.3　变形分析变形分析中,咨询评估单位应重点检查测量报告中有无对异常变形情况进行说明,若存在异常变形需查明情况,必要时进行二次复测㊂根据变形分析结果,结合工程特点与结构特征,进一步分析变形情况对线路结构㊁轨道平顺性造成的影响,如路堤区段沉降变形平均速率最大,路堑区段次之,过渡段最小,但过渡段区段路基容易产生差异沉降等[16]㊂其他评估重点:技术方案的编制㊁控制点布网埋石㊁外业测量数据质量㊁测量成果精度及可靠性;技术报告中是否表述清楚㊁内容完整㊁说明充分㊁格式正确;监测日期是否符合要求;上传日期㊁审核日期是否在限期内,问题反馈是否及时等㊂5　结束语基于某大型运营期高速铁路精测网复测长期评估经验,对评估技术体系㊁评估流程㊁评估规程㊁重难点问题及各个质量控制环节进行分析,得出以下结论㊂(1)流程化㊁规范化的评估工作是精测网复测顺利开展的基础㊂(2)测量项目全过程咨询评估是测量数据质量控制的重要保障㊂(3)运营高铁精测网复测评估工作的重难点问题集中在各级控制网的基准选取㊁复测成果更新㊁变形情况分析等方面㊂参考文献[1]　苏全利.论高速铁路测量网布设技术[J].铁道勘察,2010,36(6):14.[2]　许张柱.高速铁路构筑物变形测量与评估信息化系统研究[J].测绘通报,2017(S2):168172.[3]　陈超,张献州,尚金光.高速铁路沉降观测数据生产过程质量控制与管理[J].高速铁路技术,2011,2(5):2529.[4]　周东卫.高速铁路精密工程测量管理关键控制环节及对策[J].工程勘察,2015,43(6):6672.[5]　苏文东,吴学智.大西客运专线测量咨询评估方法应用研究[J].铁道标准设计,2011(S1):4951.[6]　卢建康,刘华.高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点[J].铁道标准设计,2010(S1):7073.[7]　TB10601 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