自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在運(yùn)營(yíng)地鐵線路中的應(yīng)用探討

（1 遼 寧省有色地質(zhì)局一 〇七隊(duì) 遼寧大連116113；2大連市自來水集團(tuán)設(shè)計(jì)有限公司 遼寧大連116011）

（1 遼 寧省有色地質(zhì)局一 〇七隊(duì) 遼寧大連116113；2大連市自來水集團(tuán)設(shè)計(jì)有限公司 遼寧大連116011）

傳統(tǒng)的人工檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)地鐵線路的變形監(jiān)測(cè)已非常局限，本文將傳統(tǒng)的人工檢測(cè)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了比較，重點(diǎn)介紹了全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。

人工監(jiān)測(cè)全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)

1 引言

截至到2015年底，大連軌道交通的總運(yùn)營(yíng)里程累計(jì)達(dá)到170公里，主要有地鐵1號(hào)線、地鐵2號(hào)線、快軌3號(hào)線、快軌旅順南路、快軌九里線等5條軌道交通線路。鑒于地鐵在國(guó)民生活和生產(chǎn)中的重要性，以及地鐵事故所可能造成的重大后果，如何保障地鐵在運(yùn)營(yíng)期間的安全成為地鐵運(yùn)營(yíng)部門面對(duì)的一個(gè)重要任務(wù)。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，運(yùn)營(yíng)中地鐵變形是城市管理不可忽視的重要環(huán)節(jié)，我們必須對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)、現(xiàn)代、專業(yè)的監(jiān)測(cè)，確保公共場(chǎng)所及重大建筑的安全運(yùn)營(yíng)，保障社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 傳統(tǒng)檢測(cè)的局限

傳統(tǒng)的人工檢測(cè)均由人工定期用常規(guī)儀器到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)工作量大，受人工、天氣、現(xiàn)場(chǎng)條件等因素的影響，存在許多人為誤差。各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，匯總分析滯后，難以及時(shí)掌握地鐵運(yùn)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)和問題，這些都將影響地鐵的管理水平和安全運(yùn)營(yíng)。

由于地鐵隧道在一天中的三分之二以上的時(shí)間是處于全封閉的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，絕對(duì)不允許檢測(cè)人員進(jìn)入隧道內(nèi)工作，所以要求必須在隧道內(nèi)設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)代替人工操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道水平、垂直位移的連續(xù)、精確監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)檢測(cè)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)比較

3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在運(yùn)營(yíng)地鐵線路中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有近景攝像測(cè)量系統(tǒng)、光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多通道無線遙測(cè)系統(tǒng)、巴賽特結(jié)構(gòu)收斂系統(tǒng)。以下主要介紹全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3.1 全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一個(gè)完整的全站儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指在無需操作人員干預(yù)的條件下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)、記錄、處理、存儲(chǔ)、報(bào)表編制、預(yù)警預(yù)報(bào)等功能，它由一系列的軟件和硬件構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)配置包括：自動(dòng)化全站儀、棱鏡、通訊電纜及供電電纜、計(jì)算機(jī)與專用軟件。

自動(dòng)化全站儀能夠自動(dòng)整平、自動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)正倒鏡觀測(cè)、自動(dòng)進(jìn)行誤差改正、自動(dòng)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)。以瑞士徠卡公司生產(chǎn)的TCA系列自動(dòng)全站儀為例，它又被稱為“測(cè)量機(jī)器人”，其獨(dú)有的ATR模式，使全站儀能進(jìn)行自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，操作人員一旦粗略瞄準(zhǔn)棱鏡后，全站儀就可搜尋到目標(biāo)，并自動(dòng)瞄準(zhǔn)，不再需要精確瞄準(zhǔn)和調(diào)焦，大大提高工作效率。具體觀測(cè)方法為：通過控制軟件，在每個(gè)觀測(cè)周期開始前，利用布設(shè)好的基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)四個(gè)測(cè)回推算出測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，然后，對(duì)所有的點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，得到觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)營(yíng)期間24h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件GeoMos?Monitor是專門用于監(jiān)測(cè)的，與TCA全站儀配套的變形測(cè)量軟件，它既可按操作者設(shè)定的測(cè)量過程和選定的基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量處理，也可快速建立三維坐標(biāo)、位移量以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)、檢索、編輯，可實(shí)時(shí)顯示量測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或后處理，能實(shí)時(shí)或事后顯示圖形。利用和GeoMos的軟件接口，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，按要求的格式將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變化轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)圖表的形式直觀地表達(dá)出來，繪制出監(jiān)測(cè)報(bào)表和位移曲線，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報(bào)警以及報(bào)表生成的功能。

3.2 靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

靜力水準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是依據(jù)連通管原理的方法，用電容傳感器，測(cè)量每個(gè)測(cè)點(diǎn)容器內(nèi)液面的相對(duì)變化，再通過計(jì)算求得各點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的相對(duì)沉陷量。

該系統(tǒng)主要有測(cè)量、數(shù)據(jù)發(fā)射和數(shù)據(jù)采集及分析三個(gè)部分組成。靜力水準(zhǔn)儀安裝后，將各靜力水準(zhǔn)儀導(dǎo)線聯(lián)接至數(shù)據(jù)箱，通過無線傳輸或網(wǎng)線直接聯(lián)接至電腦（可多臺(tái)電腦同時(shí)查看），隨時(shí)輸出測(cè)量指令或設(shè)定定時(shí)測(cè)量指令，靜力水準(zhǔn)儀自動(dòng)測(cè)量容器內(nèi)的水位變化情況，通過一定的公式，解算為水位的升降量，從而形成報(bào)表。靜力水準(zhǔn)儀采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，通過數(shù)據(jù)處理及分析軟件得出監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的沉降變化量及變化速率，之后繪出累計(jì)變沉降量-時(shí)間曲線和變化速率-時(shí)間曲線，進(jìn)而分析運(yùn)營(yíng)地鐵的變形情況。?

靜力水準(zhǔn)儀用于沉降的精密監(jiān)測(cè)，靈敏度高，精度高。其缺點(diǎn)是易受外界影響，如列車振動(dòng)、溫度變化幅度大引起數(shù)據(jù)漂移等；安裝調(diào)試復(fù)雜（系統(tǒng)距離愈長(zhǎng)調(diào)試愈復(fù)雜）。由于采用連通管原理，系統(tǒng)的距離與數(shù)據(jù)的滯后性也有一定得關(guān)系。另由于長(zhǎng)期使用，儀器內(nèi)需要及時(shí)補(bǔ)液。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有集成化、一體化的特征，并具有遙測(cè)、遙控、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、預(yù)警、一體化網(wǎng)絡(luò)功能。通過自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)既有線的地鐵運(yùn)營(yíng)異常、潛在或突發(fā)事故實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至監(jiān)測(cè)中心,進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和比較驗(yàn)證，借助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配套軟件,可迅速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)運(yùn)營(yíng)線結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)向運(yùn)營(yíng)單位反饋信息,確保地鐵安全、不間斷運(yùn)營(yíng)。

[1]JGJ8—2007.《建筑變形測(cè)量規(guī)范》 [S].?

[2]GB50308-99.《地下鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范》 [S].

[3]劉軍，張飛進(jìn)，高文學(xué)，等.遠(yuǎn)程自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在復(fù)雜地鐵工程中的應(yīng)用［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2013,28（3）：140-144.

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在運(yùn)營(yíng)地鐵線路中的應(yīng)用探討

■陳輝1趙洪峰2

X830.2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-243-1