楊赫 丁道祥

摘 要：鐵路沿線建筑限界是直接影響行車安全的基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)，尤其是對于橋梁、隧道及相關(guān)設(shè)備等限界需要經(jīng)常測量，一般采用在線路上測量的方式。隨著高鐵建設(shè)、既有線路改造等一系列工程的實(shí)施，如采用原有測量方式，不僅測量困難，而且容易造成人身安全隱患，影響行車安全。因此，研制一種在線路外側(cè)進(jìn)行建筑限界測量的裝置十分必要。

關(guān)鍵詞：鐵路；橋梁； 隧道；建筑限界檢測

鐵路沿線建筑限界是直接影響行車安全的基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)，尤其是對于橋梁、隧道及相關(guān)設(shè)備等限界需要經(jīng)常測量，一般采用在線路上測量的方式。隨著高鐵建設(shè)、既有線路改造等一系列工程的實(shí)施，如采用原有測量方式，不僅測量困難，而且容易造成人身安全隱患，影響行車安全。因此，研制一種在線路外側(cè)進(jìn)行建筑限界測量的裝置十分必要。

目前我國鐵路沿線建筑物如橋梁、隧道及相關(guān)設(shè)備等建筑限界檢測手段主要采用手工測量和手持測距儀測量。前者不僅速度慢、誤差大，而且安全系數(shù)低，已不能滿足現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的需要；后者由于研發(fā)并非針對鐵路建筑限界測量，仍需采用人工方式在線路上測量，安全性也有很大局限。本文設(shè)計(jì)了一種符合鐵路相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)在軌道線路外側(cè)測量鐵路建筑限界的方案以達(dá)到在不影響列車正常運(yùn)行的情況下對橋梁、隧道及相關(guān)設(shè)備等進(jìn)行測量的目的。

1、系統(tǒng)的工作原理及組成

鐵路建筑種類繁多，無統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分布范圍廣，因此檢測難度非常大。其主要難點(diǎn)是如何在線路外側(cè)安全范圍內(nèi)，采用非接觸方式檢測同一斷面上距離軌道線路中心距離最小的建筑限界值。所以，考慮研制一套能夠在同一時(shí)刻快速檢測同一斷面上的各點(diǎn)尺寸的裝置，將其安裝在能夠便攜的支架上，組成線路外非接觸建筑限界檢測裝置。該檢測裝置輕便、靈活、精度高，符合我國鐵路管理模式，避免影響列車正常運(yùn)行。

1.1系統(tǒng)的檢測原理是：應(yīng)用經(jīng)緯儀確定待測斷面位置，利用激光測距儀和三角函數(shù)計(jì)算線路中心與檢測裝置距離，測量建筑物（如橋梁、隧道）或設(shè)備（如隧道內(nèi)接觸網(wǎng)）距離線路中心最小值，利用計(jì)算機(jī)保存測量數(shù)據(jù)，從而解決鐵路沿線建筑物或設(shè)備的限界檢測問題。

1.2測量原理及應(yīng)用

非接觸線路方式的建筑限界測量對鐵路沿線建筑的限界測量應(yīng)用三角函數(shù)原理，可實(shí)現(xiàn)對橋梁、隧道內(nèi)接觸網(wǎng)等多種建筑及設(shè)備測量。

1、橋梁

2、隧道內(nèi)接觸網(wǎng)

x=l×sinβ；

x =l1×sinα-717.5-x；

y =l×cosβ+l1×cosα；

3、測量儀與鋼軌最近距離測量

再根據(jù)三角形面積計(jì)算原理求鋼軌距離h：

當(dāng)測量儀與鋼軌測量值等于計(jì)算值h時(shí)，測量儀所發(fā)射激光線就與鋼軌處于垂直平面上。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件部分主要完成測量點(diǎn)定位和數(shù)據(jù)采集功能，這部分由經(jīng)緯儀、激光測距儀和計(jì)算機(jī)設(shè)備組成。

經(jīng)緯儀通過對水平和垂直兩個(gè)平面的測量，確定待測點(diǎn)所在平面與鋼軌中心線所在平面分別處于兩個(gè)垂直平面內(nèi)。測量平面確定后，利用激光測距儀測量鋼軌內(nèi)沿距離測距儀實(shí)際距離及角度，然后再測量待測點(diǎn)與測距儀的實(shí)際距離及角度。通過函數(shù)運(yùn)算計(jì)算求出待測點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)思想，在整體框架內(nèi)對于不同功能按照層次進(jìn)行劃分，以模塊化的功能設(shè)計(jì)方法使復(fù)雜問題簡單化，以便降低開發(fā)難度，提高工作效率。

根據(jù)限界檢測系統(tǒng)的功能要求，以人性化操作為基礎(chǔ)，將檢測時(shí)涉及到的相關(guān)信息，如待測建筑物（設(shè)備）名稱、所在線路名稱、中心里程等顯示在界面上，便于操作者實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行情況。

系統(tǒng)軟件部分的工作流程如下：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，首先對經(jīng)緯儀、測距儀等硬件進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置，接著載入待檢測建筑物（設(shè)備）信息，然后使用者可以對初始信息進(jìn)行設(shè)定，軟件會自動進(jìn)行保存，之后系統(tǒng)等待測量指令，當(dāng)收到測量指令后程序采集并保存測量值。采集到的測量值經(jīng)過幾何變換等處理，得出實(shí)際尺寸，最后再利用前面提出的算法針對不同建筑或設(shè)備求得距離線路中心線的實(shí)際尺寸并保存。

4、結(jié)束語

鐵路沿線建筑物及設(shè)備限界是鐵路的重要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一，它關(guān)系到列車在線路上能否高速、安全的運(yùn)行，也關(guān)系到相關(guān)設(shè)備和測量人員的安全，對鐵路運(yùn)營具有重要意義。本文提出的通過對鐵路沿線建筑物或設(shè)備進(jìn)行非接觸線路方式的

建筑限界測量技術(shù)的求值方法為解決這一難題提供了一個(gè)操作方便、高穩(wěn)定性、高精度的可行方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國鐵路總公司 ，鐵路技術(shù)管理規(guī)程，中國鐵道出版社，2014.