CN113405525A - 一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法 - Google Patents

Abstract

一种地铁盾构区间通信系统设备及支架定位方法，属于地铁建设技术领域，包括在地铁盾构区间内进行标识、在相应里程位置计算出两股相对于加密基标高度的基准股轨面高度H1和H2、计算出相对于加密基标高度的轨面中心高度H、计算出各支架相对于加密基标高度的标高D、利用测量工具进行各支架的测量定位并确定各支架安装高度、计算各支架高度测量误差，建立一个偏差分析公式六个步骤。本发明可以在无轨隧道中进行通信系统的设备及支架安装高度的测量，确定通信支架和设备相对于加密基标高度的标高，解决了现有技术中通信系统需要依赖铺轨单位进度且施工效率低的问题，可有效利用洞通铺轨前的空闲时间段，减少抢工的情况，节省劳动力，节省成本。

Description

一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法

技术领域

本发明属于地铁建设技术领域，涉及一种通信系统的设备及支架定位方法，特别是涉及一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法。

背景技术

地铁通信工程中，区间施工通信支架和设备安装占总体工作量70%的比重，施工工作量大，具备施工条件成型晚，主要是受限于轨面标高影响，通信支架和设备安装标高以轨面标高为基准点。根据以往工程，轨面标高需在短轨铺设完成后才能确定。铺轨开始时间晚是主要受限条件之一，从洞通到铺轨开始，中间往往有5个月左右的空闲时间，在这段时间里，因轨面标高未形成，通信工程只能做区间长度定测工作，整体施工时间被无形压缩。铺轨施工一旦开始，往往在几个月内就可以铺设完成，形成大面积施工条件，而且多个专业交叉作业导致整体施工效率不高。而轨通后通信施工一般只有3到5个月的时间，为了按期完成施工任务，只能投入3到5倍的人力、物力，造成被动抢工局面，从而造成整体工程成本的大量增加，同时也增大了现场施工安全隐患。为了能增取更多的施工时间，洞通铺轨前空闲时间段，是理想的挖掘时间，因此寻找一种适合无轨区间进行通信支架和设备安装的施工技术显得尤为重要。

因此，为了解决这些问题，本发明提供了一种基于多地形测量工具（CN201821038416.2）的通信支架和设备无轨测量安装的施工方法，在无轨隧道中进行高度测量，确定通信支架和设备标高，用于解决现有技术中通信系统设备及支架的定位和安装依赖铺轨单位进度且施工效率较低的问题，减少抢工情况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，用于解决现有技术中地铁盾构区间内通信系统设备及支架的定位和安装依赖铺轨单位进度且施工效率较低的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，包括以下步骤：

步骤一，在地铁盾构区间内进行基准点标识；

步骤二，每隔5米，在相应里程位置，计算出相对于加密基标高度的基准股轨面高度H1和另一股相对于加密基标高度的轨面高度H2；

步骤三，根据步骤二的计算结果计算出相对于加密基标高度的轨面中心高度H，其计算公式为：H=1/2（H1＋H2）

步骤四，计算出各支架相对于加密基标高度的标高D，其计算公式为：D=a－b±1/2h+c，其中，

a为基准股顶面高程，

b为加密基标高程，

h为曲线超高，

c为相对于轨面中心的各支架设计标高；

曲线超高h的计算公式为：

h=11.8*V²/R ，

V=0.8V_Max ，

h=7.6*V_Max ²/R，其中，

V为列车平均速度，

V_Max为列车设计最大行车速度（km／h），

R为线路半径（m）。

步骤五，根据步骤四中计算出的各支架标高，利用测量工具进行各支架的测量定位，确定各支架安装高度，并进行实测高程及各支架安装位置的标识。

步骤六，根据测量工具的可升降测量杆倾斜角度计算各支架高度测量误差，建立一个偏差分析公式，并形成倾斜10°以内的测量高度的偏差系数表，可根据偏差系数表换算高度偏差进行纠偏。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤二中，

H1=a－b；

H2= H1±h。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤二中，H2的计算公式为：

当另一股处于外轨时，H2= H1＋h，

当另一股处于内轨时，H2= H1－h，

当轨道处于直线段时，H2= H1。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤三中，H=1/2（H1＋H2），基于H1=a－b，H2= H1±h替换可得，

H= a－b±1/2h。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤四中，基于D=a－b±1/2h+c，H= a－b±1/2h替换可得，D= H+c。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤五中，利用测量工具进行各支架的测量定位的方法为：通过调整测量工具中可升降测量杆的高度，使激光水平仪发射到墙上的激光位置为各支架安装高度位置。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤五中，进行实测高程及各支架安装位置的标识的方法为：在激光水平仪确定安装高度位置后，通过粉笔定位，每5米定一次位，然后通过弹墨线定打孔线，然后通过电镐在打孔线上打孔，水平间距1米打一个孔。

在上述任意技术方案中优选的是，所述步骤六中，施工时可升降测量杆倾斜包括倾斜模式和水平模式两种，其中，

倾斜模式为将激光水平仪的射线调整为与可升降测量杆完全垂直，待调整可升降测量杆倾斜时，激光水平仪的射线随可升降测量杆的倾斜而倾斜；

水平模式为激光水平仪的射线一直处于水平状态，不随可升降测量杆的倾斜而倾斜。

在上述任意技术方案中优选的是，在倾斜模式中，偏差分析公式为：

e= d* tanθ，

e为高度测量误差，

d为可升降测量杆总高，

θ为测量工具中可升降测量杆相对于可升降测量杆处于完全竖直状态时的倾斜角。

在上述任意技术方案中优选的是，在水平模式中，偏差分析公式为：e=d－d* cosθ。

如上所述，本发明的一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，具有以下有益效果：本发明中可以在无轨隧道中进行通信系统的设备及支架安装高度的测量，确定通信支架和设备相对于加密基标高度的标高，解决了现有技术中通信系统需要依赖铺轨单位进度且施工效率低的问题，可有效利用洞通铺轨前的空闲时间段，减少抢工的情况，节省劳动力，从而节省成本。

附图说明

图1显示为现有技术中的测量工具的结构示意图。

图2显示为定位原理图。

图3显示为倾斜模式下的偏差分析图。

图4显示为水平模式下的偏差分析图。

元件标号说明

1-底座，2-第一固定杆，3-第二固定杆，4-活动套管，5-第三固定杆，6-第二旋转手柄，7-第一旋转手柄，8-锁定螺杆，9-左右水平调节螺杆，10-前后水平调节螺杆，11-测量杆套管，12-可升降测量杆，13-左右水平尺，14-前后水平尺，15-激光水平仪，16-螺杆螺母。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-4，为了解决现有技术中地铁通信工程中，区间施工通信支架和设备的安装受限于轨面标高影响，而轨面标高需要在短轨铺设完成后才能确定，从而导致通信支架和设备的安装只能在轨通后进行，这就造成了被动抢工的局面，施工需要大量的人力物力，施工成本大且现场安全隐患大的技术问题，本实施例提出了一种利用多地形测量工具在无轨隧道进行高度测量，确定通信支架和设备标高的方法，具体为，本发明提供一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，包括以下步骤：

步骤一，在地铁盾构区间内进行轨面中心、曲线超高、起道量、轨面中心线及5米加密基标的位置标识；

步骤二，在相应里程位置计算出相对于加密基标高度的基准股轨面高度H1和另一股相对于加密基标高度的轨面高度H2；

步骤三，根据步骤二的计算结果计算出相对于加密基标高度的轨面中心高度H，其计算公式为：H=1/2（H1＋H2）

步骤四，计算出各支架相对于加密基标高度的标高D，其计算公式为：

D=a－b±1/2h+c，其中，

a为基准股顶面高程，

b为加密基标高程，

h为曲线超高，

c为相对于轨面中心的各支架设计标高；

曲线超高h的计算公式为：

h=11.8*V²/R ，

V=0.8V_Max ，

h=7.6*V_Max ²/R，其中，

V为列车平均速度，

V_Max为列车设计最大行车速度（km／h），

R为线路半径（m）。

步骤五，根据步骤四中计算出的各支架标高，利用测量工具进行各支架的测量定位，确定各支架安装高度，并进行实测高程及各支架安装位置的标识。

步骤六，根据测量工具的可升降测量杆倾斜角度计算各支架高度测量误差，建立一个偏差分析公式，并形成倾斜10°以内的测量高度的偏差系数表，可根据偏差系数表换算高度偏差进行纠偏。

本实施例中，所述步骤一中，在地铁盾构区间内进行基准点标识，基准点为由轨道单位提供的5米加密基标永久标识，即每隔5米间距进行一个加密基标标识。同时，在此过程中还需要标识轨面中心、曲线超高、起道量及轨面中心线等参数来作为本发明的计算原理参数。其中，轨面中心、曲线超高、起道量及轨面中心线等参数的获取均属于现有技术，本实施例中不再对其做进一步的赘述。

本实施例中，所述步骤二中，根据提供的基准股顶面高程、加密基标高程、并结合曲线超高公式，每隔5米，在相应里程位置，计算出相对于加密基标高度的基准股轨面高度H1和另一股相对于加密基标高度的轨面高度H2，其中，H1=a－b；H2= H1±h。

当另一股处于外轨时，取“＋”，H2= H1＋h，

当另一股处于内轨时，取“－”，H2= H1－h，

当轨道处于直线段时，直线段曲线的曲线超高h=0，因此，H2= H1。

其中，轨道设计部门对应里程，每5米提供一个基准股顶面高程a和曲线超高h的数据。在提供基准股顶面高程a的时候，左线轨道提供左股钢轨的顶面高程，右线轨道提供右股钢轨顶面高程。

轨道标部门对应里程，每5米提供一个加密基标施工完成后的测量数据，即加密基标高程b。

本实施例中，所述步骤三中，根据步骤二的计算结果计算出相对于加密基标高度的轨面中心高度H，其计算公式为：

H=1/2（H1＋H2），

基于H1=a－b，H2= H1±h，替换可得，

H=1/2（a－b＋a－b±h），即H= a－b±1/2h。

由于设计要求通信系统的设备及支架的高度均是基于轨面中心高度的，因此，只有在未铺轨的情况下确定轨面中心高度才能准确的对通信设备及支架进行定位。本实施例中的定位方法通过计算得到的高度等于轨面中心高度，从而便于根据计算得到的高度对各支架的安装高度进行计算确定，实现在未铺轨的条件下进行支架及设备的高度测量，确定通信支架和设备标高，解决现有技术中通信支架和设备的定位安装依赖铺轨单位进度且施工效率低的问题，减少抢工的情况。

本实施例中，所述步骤四中，在每隔5米的相应里程位置计算出各支架相对于加密基标高度的标高D，其计算公式为：

D=a－b±1/2h+c，基于H= a－b±1/2h，替换可得，D= H+c。

具体为：

相对于加密基标高度的电缆支架标高D1=a－b±1/2h+c1，即D1= H+c1，

相对于加密基标高度的AP天线支架标高D2=a－b±1/2h+c2，即D2= H+c2，

相对于加密基标高度的漏缆支架标高D3=a－b±1/2h+c3，即D3= H+c3，

其中，c1为相对于轨面中心的电缆支架设计标高，c2为相对于轨面中心的AP天线支架设计标高，c1为相对于轨面中心的漏缆支架设计标高。c1、c2、c3均由通信设计部门对应里程，每5米提供一个数据。

本实施例中，所述步骤五中，根据步骤四中计算出的各支架标高，利用测量工具在相应里程位置进行各支架的测量定位，确定各支架安装高度，并进行实测高程及各支架安装位置的标识。

测量工具的测量原理为：根据该里程支架相对于加密基标高度的高度数据，调整测量工具中可升降测量杆的高度，使可升降测量杆的高度（含激光水平仪红外激光以下设备部分及基标以下底座部分）等于各支架相对于加密基标的高度，然后以加密基标的角为基准，调整可升降测量杆完全竖直，即垂直于水平面，红外射线标识的高度即为各支架的标高，从而测出电缆支架、AP天线支架及漏缆支架的标高。

其中，测量工具为基于多地形测量工具（CN201821038416.2），如图1所示，测量工具包括底座1、测量杆套管11、测量杆和激光水平仪15，还包括第一固定杆2、第二固定杆3、第三固定杆5；所述测量杆是可升降测量杆12；所述第一固定杆2两端分别与所述底座1和所述测量杆套管11固定连接，所述测量杆套管11一端与所述底座1一端固定连接且垂直于所述底座1上表面；所述第二固定杆3一端与所述测量杆套管11可拆卸连接，另一端与所述第三固定杆5活动连接，所述第三固定杆5一端与所述底座1固定有测量杆套管11的一端可拆卸连接；所述可升降测量杆12插入所述测量杆套管11内并能通过锁定螺杆8固定；所述激光水平仪15可拆卸地设置在所述可升降测量杆12顶部。所述第二固定杆3通过活动套管4与所述第三固定杆5连接，第二固定杆3与所述活动套管4之间、所述活动套管4与所述第三固定杆5之间通过锁定螺杆8连接。所述可升降测量杆12和所述测量杆套管11之间通过两个锁定螺杆8固定。所述测量工具还包括水平尺，所述水平尺可拆卸安装在所述可升降测量杆12上，通过感测水平尺的起泡，使测量杆处于垂直状态。所述水平尺包括前后水平尺14和左右水平尺13，所述前后水平尺14主体平行于所述第三固定杆5，所述左右水平尺13主体平行于所述底座1。所述底座1另一端设有左右水平调节螺杆9，所述左右水平调节螺杆9穿透所述底座1，且所述左右水平调节螺杆9通过螺杆螺母16与第一旋转手柄7连接。所述第三固定杆5另一端连接旋转手柄安装座，所述旋转手柄安装座上设置前后水平调节螺杆10，所述前后水平调节螺杆10穿透所述旋转手柄安装座，且所述前后水平调节螺杆10通过螺杆螺母16与第二旋转手柄6连接。所述底座1下表面与所述测量杆套管11对应的位置设置加密标桩。

利用测量工具进行各支架的测量定位的方法为：在每隔5米的相应里程位置通过调整测量工具中可升降测量杆的高度，使激光水平仪发射到墙上的激光位置为各支架安装高度位置。

进行实测高程及各支架安装位置的标识的方法为：在激光水平仪确定安装高度位置后，通过粉笔定位，每5米定一次位，然后通过弹墨线定打孔线，然后通过电镐在打孔线上打孔形成设备及支架的安装孔，水平间距1米打一个孔。打孔距离不限于为1米，可根据实际情况进行相应的调整。

其中，测量工具不限于使用基于多地形测量工具（CN201821038416.2），其他能够实现在无轨区域进行测量的测量工具均可。

本实施例中，所述步骤六中，施工时，可升降测量杆未调整成完全竖直时会对支架定位结果造成一定偏差，如果不进行纠偏可能会造成支架高度定位的偏差，从而影响定位的准确性。因此，本实施例中，根据测量工具的可升降测量杆倾斜角度计算，建立了一个偏差分析公式，并形成倾斜10°以内的测量高度的偏差系数表，可根据偏差系数表换算高度偏差进行纠偏。具体为：施工时可升降测量杆未调整成完全竖直，即可升降测量杆倾斜包括倾斜模式和水平模式两种，其中，倾斜模式为：将激光水平仪的射线调整为与可升降测量杆完全垂直，待调整可升降测量杆倾斜时，激光水平仪的射线随可升降测量杆的倾斜而倾斜。当可升降测量杆倾斜角为θ时，那么激光水平仪的红外射线射向隧道壁也偏差θ，一般施工垂直度控制误差远小于10°，因此，可以将测量工具与隧道壁之间的模型近似为直角三角形，根据图形，如图3所示，可以计算出，此情况下，高度测量误差=可升降测量杆总高*tanθ，即e= d* tanθ。

水平模式为：激光水平仪的射线一直处于水平状态，不随可升降测量杆的倾斜而倾斜。若可升降测量杆倾角为θ时，如图4所示，可以计算出，高度测量误差=可升降测量杆总高-可升降测量杆总高* cosθ，即e=d－d* cosθ。

根据倾斜模式和水平模式下的高度测量误差公式进行两种模式下的高度偏差计算，并形成如表1所示的偏差系数表。

表1中，测量高度偏差系数=高度偏差/测量高度，因此，倾斜模式时测量高度偏差系数=（d* tanθ）/d，即倾斜模式时测量高度偏差系数= tanθ；水平模式时测量高度偏差系数=（d－d* cosθ）/d，即水平模式时测量高度偏差系数=1－cosθ。

通过对比表1可得，采用水平模式下，高度测量误差远小于倾斜模式下的误差，因此，在实际施工测量定位时，激光水平仪应设置为水平模式。

在水平模式下，当可升降测量杆倾斜5°时，高度测量误差还不及1cm，远小于施工误差（钢筋避让距离）。因此，本实施例中通信系统的设备及支架定位方法定位准确性高。

在水平模式下，进行通信系统的设备及支架定位过程中，利用表1中的水平模式时测量高度偏差系数*可升降测量高的高度即可得到水平模式下的高度偏差，根据计算得到的高度偏差进行纠偏即可，从而可有效提高通信系统的设备及支架定位的准确性，节省时间，提高施工效率。

综上所述，本发明可以在无轨隧道中进行通信系统的设备及支架安装高度的测量，确定通信支架和设备相对于加密基标高度的标高，解决了现有技术中通信系统需要依赖铺轨单位进度且施工效率低的问题，可有效利用洞通铺轨前的空闲时间段，减少抢工的情况，节省劳动力，从而节省成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在地铁盾构区间内进行基准点标识；

步骤二，每隔5米，在相应里程位置计算出相对于加密基标高度的基准股轨面高度H1和另一股相对于加密基标高度的轨面高度H2；

步骤三，根据步骤二的计算结果计算出相对于加密基标高度的轨面中心高度H，其计算公式为：H=1/2（H1＋H2）

步骤四，计算出各支架相对于加密基标高度的标高D，其计算公式为：

D=a－b±1/2h+c，其中，

a为基准股顶面高程，

b为加密基标高程，

h为曲线超高，

c为相对于轨面中心的各支架设计标高；

步骤五，根据步骤四中计算出的各支架相对于加密基标高度的标高D，利用测量工具进行各支架的测量定位，确定各支架安装高度，并进行实测高程及各支架安装位置的标识；

步骤六，根据测量工具的可升降测量杆倾斜角度计算各支架高度测量误差，建立一个偏差分析公式。

2.根据权利要求1所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤二中，

H1=a－b；

H2= H1±h。

3.根据权利要求2所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤二中，H2的计算公式为：

当另一股处于外轨时，H2= H1＋h，

当另一股处于内轨时，H2= H1－h，

当轨道处于直线段时，H2= H1。

4.根据权利要求2所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤三中，H=1/2（H1＋H2），基于H1=a－b，H2= H1±h替换可得，H= a－b±1/2h。

5.根据权利要求4所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤四中，基于D=a－b±1/2h+c，H= a－b±1/2h替换可得，D= H+c。

6.根据权利要求1所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤五中，利用测量工具进行各支架的测量定位的方法为：通过调整测量工具中可升降测量杆的高度，使激光水平仪发射到墙上的激光位置为各支架安装高度位置。

7.根据权利要求1所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤五中，进行实测高程及各支架安装位置的标识的方法为：在激光水平仪确定安装高度位置后，通过粉笔定位，每5米定一次位，然后通过弹墨线定打孔线，然后通过电镐在打孔线上打孔，水平间距1米打一个孔。

8.根据权利要求1所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，所述步骤六中，施工时可升降测量杆倾斜包括倾斜模式和水平模式两种，其中，倾斜模式为将激光水平仪的射线调整为与可升降测量杆完全垂直，待调整可升降测量杆倾斜时，激光水平仪的射线随可升降测量杆的倾斜而倾斜；水平模式为激光水平仪的射线一直处于水平状态，不随可升降测量杆的倾斜而倾斜。

9.根据权利要求8所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，在倾斜模式中，偏差分析公式为：

e= d* tanθ，

e为高度测量误差，

d为可升降测量杆总高，

θ为测量工具中可升降测量杆相对于可升降测量杆处于完全竖直状态时的倾斜角。

10.根据权利要求8所述的地铁盾构区间通信系统的设备及支架定位方法，其特征在于，在水平模式中，偏差分析公式为：e=d－d* cosθ。

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