CN116793216B - 一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法及系统，涉及隧道施工测量技术领域，包括获取圆形隧道的基础信息；其中，所述圆形隧道的基础信息包括：圆形隧道的施工类型、圆形隧道的隧道中心线、圆形隧道轨道施工信息；根据圆形隧道的基础信息，获取圆形隧道的设计截面信息；根据圆形隧道的设计截面信息，进行构建测量对照位，并在测量对照位采用激光映射设置有测量对照点，并利用测量对照位和测量对照点构建基准线。本发明在实施例中通过根据圆形隧道轨道的各设计要点的位置关系，计算设计出接触网在隧道内的悬挂中心点，不受基桩控制网CPⅢ数据影响，整体适用性强、精度高、且测量速度快，有效的解决了现有技术中的技术问题。

Description

一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法及系统

技术领域

本发明涉及隧道施工测量技术领域，尤其涉及一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法及系统。

背景技术

在传统的有轨电车系统中，接触网是由钢轨和电缆组成的。为了确保电车运行的平稳和安全，接触网必须安装在正确的位置和高度，并且与铁轨的距离也必须符合规定的标准。除此之外，还需要测量网格线的张力、线缆的直线和水平度等关键参数。

为了有效克服地铁接触网施工中工期紧张、施工交叉干扰大影响施工效率等问题，通常会采用无轨测量施工，相比较于有轨施工，能大大减少施工周期，降低各个专业交叉施工干扰，使接触网架设与铺轨铺设同步推进。在这种情况下，无轨测量技术的应用变得十分必要。常见无轨测量方法主要为全站仪或模拟钢轨方法进行测量，但采用全站仪或模拟钢轨方法进行测量，容易受基桩控制网CPⅢ数据影响，导致测量步骤繁琐、整体工程施工测量进度缓慢。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的技术问题，而提出的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，包括：

获取圆形隧道的基础信息；

其中，所述圆形隧道的基础信息包括：圆形隧道的施工类型、圆形隧道的隧道中心线、圆形隧道轨道施工信息；

根据圆形隧道的基础信息，获取圆形隧道的设计截面信息；

根据圆形隧道的设计截面信息，进行构建测量对照位，并在测量对照位采用激光映射设置有测量对照点，并利用测量对照位和测量对照点构建基准线，利用基准线与圆形隧道的隧道中心线、圆形隧道轨道施工信息的设计关系，进行确定接触网悬挂中心点；

根据确定接触网悬挂中心点，进行打孔预埋无轨架设接触网。

在一种可行的实施例中，所述进行确定接触网悬挂中心点的方法包括：

确定圆形隧道的施工类型为单洞单线，且圆形隧道施工区段为曲线区段处；

获取曲线区段圆形隧道的设计截面信息，根据曲线区段圆形隧道轨道施工信息，获得轨道线路中心线和轨道受电弓中心线；

根据曲线区段圆形隧道的设计截面信息，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值；

在曲线区段圆形隧道的设计截面信息中进行选取测量对照位，根据圆形隧道轨道施工信息、曲线区段圆形隧道隧道中心线，对测量对照位位置进行调平映射，获得测量对照点；

将测量对照点和测量对照位之间进行连线，获得基准线，并根据轨道线路中心线计算出测量对照点与线路中心线的距离；

根据曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值和测量对照点与线路中心线的距离，计算出测量对照点的应偏移值；

根据测量对照点的应偏移值对测量对照点处的设置位置进行调节，获得曲线区段圆形隧道接触网悬挂中心点。

在一种可行的实施例中，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值的方法包括：

根据圆形隧道的设计截面信息，获取轨道道床参数和钢轨连线参数；

根据轨道道床参数和钢轨连线参数以及测量对照点，获得测量对照点与钢轨连线之间的净空高数据信息；

根据圆形隧道的设计截面信息，测量获得轨道连线的超过水平面的超高值数据信息；

根据圆形隧道的设计截面信息，测量获得轨道连线中两个钢轨之间中心间距数据信息；

根据所述净空高数据信息、所述超高值数据信息、所述中心间距数据信息，进行计算求出基准线与曲线区段圆形隧道的轨道线路中心线的距离。

在一种可行的实施例中，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值的方法还包括：

设在曲线区段圆形隧道隧道中心线和轨道线路中心线存在偏移值为E，则：

E＝B*h/L (式1)

式1中：B——圆形隧道圆心与钢轨平面的距离(mm)；

h——轨道超高值(mm)；

L——钢轨中心间距(mm)。

在一种可行的实施例中，所述计算出测量对照点的应偏移值的方法包括：

根据圆形隧道的设计截面信息，获取圆形隧道圆心与钢轨连线平面的距离；

根据圆形隧道的设计截面信息，测量获得轨道连线的超过水平面的超高值数据信息；

根据圆形隧道的设计截面信息，测量获得轨道连线中两个钢轨之间中心间距数据信息；

根据所述圆形隧道圆心与钢轨连线平面的距离、所述超高值数据信息、所述中心间距数据信息，进行计算求出基准线与曲线区段圆形隧道的轨道线路中心线的距离。

在一种可行的实施例中，所述计算出测量对照点的应偏移值的方法还包括：

设测量对照点与线路中心线的距离为C：

C＝H*h/L (式2)

式2中：H——测量对照点与钢轨连线之间的净空高(mm)；

h——轨道超高值(mm)；

L——钢轨中心间距(mm)；

则根据式1和式2，测量对照点的应偏移值为Y：

Y＝C-E(式3)。

在一种可行的实施例中，所述曲线区段圆形隧道的隧道圆心处于受电弓中心线上。

本发明第二方面提供了一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量系统，采用了上述第一方面中任一项所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，所述测量系统还包括：

激光测量设备，所述激光测量设备用于设置于测量对照位进行映射测量点。

在一种可行的实施例中，所述测量系统还包括：

所述激光测量设备在无轨测量时采用接触网激光测量仪。

本发明的有益效果为：

本发明在实施例中通过根据圆形隧道轨道的各设计要点的位置关系，计算设计出接触网在隧道内的悬挂中心点，不受基桩控制网CPⅢ数据影响，整体适用性强、精度高、且测量速度快，有效的解决了现有技术中的技术问题。具有很大的推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法的整体结构示意图(曲线区段圆形隧道截面)；

图2为本发明实施例中提供的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法的整体结构示意图(曲线区段采用接触网激光测量仪)。

图中附图标记为：

1、轨道道床；11、受电弓中心线；

2、钢轨连线；21、线路中心线；

3、隧道中心线；31、隧道圆心；

4、测量对照位；41、基准线；42、测量对照点；43、悬挂中心点；431、激光发射线；432、接触网激光测量仪；4321、调平气泡。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

参照图1-图2，本发明为了实现解决上述现有技术中的技术问题，而提出了一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，所述测量方法通过根据圆形隧道轨道的各设计要点的位置关系，计算设计出接触网在隧道内的悬挂中心点43，不受基桩控制网CPⅢ数据影响，整体适用性强、精度高、且测量速度快，有效的解决了现有技术中的技术问题。具有很大的推广价值。

具体的，本发明第一方面提供了一种圆形盾构隧道接触网无轨测量方法，包括：

获取圆形隧道的基础信息；

其中，所述圆形隧道的基础信息包括：圆形隧道的施工类型、圆形隧道的隧道中心线3、圆形隧道轨道施工信息(包括但不限于：轨道道床1和钢轨连线2)；

根据圆形隧道的基础信息，获取圆形隧道的设计截面信息(即隧道轮廓为圆形的曲线区段圆形隧道设计信息参照图1和图2里面的隧道轮廓图)；

根据圆形隧道的设计截面信息，进行构建测量对照位4，并在测量对照位4采用激光映射设置有测量对照点42，并利用测量对照位4和测量对照点42构建基准线41，利用基准线41与圆形隧道的隧道中心线3、圆形隧道轨道施工信息的设计关系，进行确定接触网悬挂中心点43；

根据确定接触网悬挂中心点43，进行打孔预埋无轨架设接触网。

参照图1和图2，在本实施例中，为了便于理解，在圆形隧道施工区段为曲线区段处时，所述进行确定接触网悬挂中心点43的方法包括：

确定圆形隧道的施工类型为单洞单线，且圆形隧道施工区段为曲线区段处；

获取曲线区段圆形隧道的设计截面信息(即隧道轮廓为圆形的曲线区段圆形隧道设计信息参照图1和图2里面的隧道轮廓图)，根据曲线区段圆形隧道轨道施工信息(包括但不限于：轨道道床1和钢轨连线2)，获得轨道线路中心线21和轨道受电弓中心线11；

根据曲线区段圆形隧道的设计截面信息，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间的偏移值；即将钢轨连线2中心为起点竖直作线作为轨道线路中心线21，而后求出曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间之间的偏移值。所述偏移值根据圆形隧道圆心31与钢轨连线2平面的距离、轨道连线的超过水平面的超高值、以及两个钢轨中心间距进行计算求出(可通过隧道轨道施工信息求出)。

在曲线区段圆形隧道的设计截面信息中进行选取测量对照位4，根据圆形隧道轨道施工信息、曲线区段圆形隧道隧道中心线3，对测量对照位4位置进行调平映射，获得测量对照点42；

将测量对照点42和测量对照位4之间进行连线，获得基准线41，并根据轨道线路中心线21计算出测量对照点42与线路中心线21的距离，所述测量对照点42与线路中心线21的距离可根据测量对照点42与钢轨连线2之间的净空高、轨道连线的超过水平面的超高值、以及两个钢轨中心间距进行计算求出；

根据曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间的偏移值和测量对照点42与线路中心线21的距离，计算出测量对照点42的应偏移值；

根据测量对照点42的应偏移值对测量对照点42处的设置位置进行调节，获得曲线区段圆形隧道接触网悬挂中心点43。

在本实施例中，所述曲线区段圆形隧道的隧道圆心31处于受电弓中心线11上。

在一种可行的实施例中，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间的偏移值的方法包括：

设在曲线区段圆形隧道隧道中心线3和轨道线路中心线21存在偏移值为E：

E＝B*h/L (式1)

式1中：B——圆形隧道圆心31与钢轨平面的距离(mm)；

h——轨道超高值(mm)；

L——钢轨中心间距(mm)。

在一种可行的实施例中，所述计算出测量对照点42的应偏移值的方法包括：

设测量对照点42与线路中心线21的距离为C：

C＝H*h/L (式2)式2中：H——测量对照点42与钢轨连线之间的净空高(mm)；

h——轨道超高值(mm)；

L——钢轨中心间距(mm)；

则根据式1和式2，测量对照点42的应偏移值为Y：

Y＝C-E (式3)。

参照图1和图2，在本实施例中，为了便于理解，在圆形隧道施工区段为曲线区段处时，如何测量得到接触网的悬挂中心点43的，在此进行如下举例：

参照图2，在圆形盾构隧道为曲线情况下，受圆形隧道中轨道超高影响，轨道设计的钢轨连线2的垂直线路中心线21与圆形隧道垂直的隧道中心线3并不重合，此时采用上述方法接触网激光测量仪432(DJJ-7)激光所定位的位置与接触网悬挂点存在一定偏移值，因此需要根据圆形隧道基础参数，钢轨连线2参数，轨道道床1参数进行调整，具体的如下：

根据曲线区段圆形隧道的设计截面信息(具体参照图2中隧道轮廓图)，获得获得曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21(即位于轨道道床1上的钢轨连线2的垂直中心线)之间的偏移值E；

如图2所示，将接触网激光测量仪432(DJJ-7)横向放置在圆形隧道的断面隧道轮廓图中的测量对照位4(优选的在图2中隧道轮廓图中的底部)，首先利用调平气泡4321将接触网激光测量仪432(DJJ-7)调平，根据接触网激光测量仪432(DJJ-7)照射出来的激光线，在隧道轮廓图上照射定位到测量对照点42(激光点)，而后根据测量对照点42与钢轨连线2之间的净空高、轨道连线的超过水平面的超高值、以及两个钢轨中心间距进行计算求出激光发射线431(即基准线41)与曲线区段圆形隧道的轨道线路中心线21的距离(即为图中C)，同时根据圆形隧道圆心31与钢轨连线2平面的距离、轨道连线的超过水平面的超高值、以及两个钢轨中心间距进行计算求出曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间的偏移值E,继而根据曲线区段圆形隧道隧道中心线3与轨道线路中心线21之间的偏移值E、激光发射线431(即基准线41)与曲线区段圆形隧道的轨道线路中心线21的距离求出计算出测量对照点42的应偏移值。再根据偏移值调节接触网激光测量仪432(DJJ-7)仪器头的架设位置，使其调节后的激光点所处位置即为接触网悬挂中心点43，并用测杆做该点进行标记。施工时按照测量所标记的悬挂点定位进行打孔预埋即可。也即在本实施例中，所述获得测量对照点42的方法包括：采用激光映射。即在本实施例中，所述测量对照点42可通过在测量对照位4进行架设激光测量设备，通过激光测量设备进行激光照射在隧道顶面处，以作为测量对照点42，而后根据测量对照点42设置位置进行调整接触网悬挂中心点43。

另外，需要注意的是，接触网参数计算出不同轨道超高条件下，接触网激光测量仪432(DJJ-7)激光所定位的位置与接触网悬挂点偏移值数据大小，通过偏移值确定接触网施工所需要确认的悬挂中心点43。同时圆心隧道在曲线超高区段，受隧道净空较低影响，为确保车辆在曲线区段限界满足设计要求，应采用线路中心线21向隧道中心线3曲外侧偏移的方法，同时需要保证隧道圆心31始终在受电弓中心线11上。

在本实施例中，为了更进一步理解如何通过上述的无轨测量方法得出曲线区段的圆形隧道中测量对位点的应偏移量的，在此以某地区轨道交通6号线一二期接触网工程为例，圆形盾构隧道直径为5200mm，普通整体道床从隧道底部到轨面740mm，可推算出圆形隧道圆心31与钢轨平面的距离B为1860mm；钢轨中心间距L为1506mm；测量对照点42与钢轨连线2之间的净空高H取4600mm；计算结果如下表1：

表1圆形隧道曲线区段不同超高时偏移值Y(mm)

根据计算数据结果，可推算出偏移值Y与超高h之间的关系为：

Y＝2*h 公式4

其中，需要注意的是，公式4未考虑拉出值大小，实际计算应将拉出值考虑在内。

本发明第二方面提供了一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量系统，采用了上述第一方面中任一项所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，所述测量系统还包括：

激光测量设备，所述激光测量设备用于设置于测量对照位4进行映射测量点。

在本实施例中，所述测量系统还包括：无轨测量时接触网激光测量仪432。优选的，在进行无轨测量时的接触网激光测量仪432的型号为(DJJ-7)。

本发明第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面中任一项所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法

在一些实施方式中，所述测量系统可以利用诸如HTTP(Hyper Text TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的一些实施例的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smal ltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。即本发明第四方面提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法。

本发明第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如第一方面所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (2)

1.一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，其特征在

于，包括：

获取圆形隧道的基础信息；

其中，所述圆形隧道的基础信息包括：圆形隧道的施工类型、圆形隧道的隧道中心线、圆形隧道轨道施工信息；

根据圆形隧道的基础信息，获取圆形隧道的设计截面信息；

根据圆形隧道的设计截面信息，进行构建测量对照位，并在测量对照位采用激光映射设置有测量对照点，并利用测量对照位和测量对照点构建基准线，利用基准线与圆形隧道的隧道中心线、圆形隧道轨道施工信息的设计关系，进行确定接触网悬挂中心点；

根据确定接触网悬挂中心点，进行打孔预埋无轨架设接触网；

所述进行确定接触网悬挂中心点的方法包括：

确定圆形隧道的施工类型为单洞单线，且圆形隧道施工区段为曲线区段处；

获取曲线区段圆形隧道的设计截面信息，根据曲线区段圆形隧道轨道施工信息，获得轨道线路中心线和轨道受电弓中心线；

根据曲线区段圆形隧道的设计截面信息，计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值；

在曲线区段圆形隧道的设计截面信息中进行选取测量对照位，根据圆形隧道轨道施工信息、曲线区段圆形隧道隧道中心线，对测量对照位位置进行调平映射，获得测量对照点；

将测量对照点和测量对照位之间进行连线，获得基准线，并根据轨道线路中心线计算出测量对照点与线路中心线的距离；

根据曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值和测量对照点与线路中心线的距离，计算出测量对照点的应偏移值；

根据测量对照点的应偏移值对测量对照点处的设置位置进行调节，获得曲线区段圆形隧道接触网悬挂中心点；

计算获得曲线区段圆形隧道隧道中心线与轨道线路中心线之间的偏移值的方法还包括：

设在曲线区段圆形隧道隧道中心线和轨道线路中心线存在偏移值为E，则：

式1

式1中：B——圆形隧道圆心与钢轨平面的距离mm；

h——轨道超高值mm；

L——钢轨中心间距mm；

所述计算出测量对照点的应偏移值的方法还包括：

设测量对照点与线路中心线的距离为C：

式2

式2中：H——测量对照点与钢轨连线之间的净空高mm；

h——轨道超高值mm；

L——钢轨中心间距mm；

则根据式1和式2，测量对照点的应偏移值为Y：

式3。

2.根据权利要求1所述的一种圆形盾构曲线区段隧道接触网无轨测量方法，其特征在于，所述曲线区段圆形隧道的隧道圆心处于受电弓中心线上。