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1、地铁屏蔽门安装前的设计测量实施摘要:上海地铁一号线屏蔽门设计工程的测量共有12个站台,每个站台采用独立坐标系,用威特Ｎ3水准仪联测起算水准点,用徕卡ＴＣ2003全站仪联测起算平面点。用徕卡ＴＣ2003采集各特征点,采用不量仪器高,固定棱镜高的方法推算各特征点的高程;采用徕卡公司定做的标杆测量铁轨,利用徕卡测距仪测量多个距离进行检测。关键词:地铁屏蔽门;徕卡ＴＣ2003全站仪;Ｎ3水准仪0前言为了市民乘车安全和节能,上海地铁总公司决定在地铁站台安装屏蔽门。首先进行的是上海地铁一号线上海火车站至上海南站十二个站台屏蔽门的安装工程。这十二个站
2、分别是:上海火车站、汉中路、新闸路、人民广场、黄陂南路、陕西南路、常熟路、衡山路、徐家汇、上海体育馆、漕宝路以及上海南站。本次工程的前期设计和测量工作由新加坡ＷＩＳＥＳＣＡＮ公司和本公司承当,我公司负责各站台现场情况的测量,采集外业数据,再将外业数据通过Ｅ＿ｍａｉｌｌ发给新方公司,新加坡公司进行数据处理和站台屏蔽门的设计。按照上海地铁总公司的要求:点位平面精度为±5ｍｍ,高程精度±5ｍｍ。这些都是站台屏蔽门设计需要的设施间相对的精度。我们把它们统一到相对于控制点的精度。1测量控制点名称与站台方向的定义上海地铁公司定义:通往上海火车站方向
3、为上行,通往莘庄方向为下行。我们在测量定义方向时也沿袭了这种说法。在站台上,面向着上海火车站方向,右手为上行,左手为下行,相应的我们在测量站台上行这边时,控制点名称中含有字母Ｒ(ＲＩＧＨＴ),测量站台下行这一边时控制点名称中含有字母Ｌ(ＬＥＦＴ)。由于各站台的测量是独立的,所以我们采用的是独立坐标系和高程系。在上行和下行的轨道中间各选两个地钉作为平面控制点,另外在这两个平面控制点附近再分别选两点作为高程控制点。控制点的命名是按方向的顺序命名为“1”和“2”,平面控制点命名为“?Ｒ1”、“?Ｒ2”、“?Ｌ1”和“?Ｌ2”,高程控制点对应的
4、命名为“?ＢＭ1Ｒ”、“?ＢＭ2Ｒ”、“?ＢＭ1Ｌ”和“?ＢＭ2Ｌ”,其中“?”为各站台的拼音代码,各不相同。各站台的拼音代码见表1,站台命名示意图如图1所示。2屏蔽门测量的原理及精度分析本次测量其实是把站台的实际情况反映到设计图上,也就是测量安装屏蔽门时站台各相关位置和设施在设计中所采用的点的三维坐标。前面我们已经定义了各个控制点,这些控制点在实地选择时是有讲究的,为了保证采集时照准精度,视距控制在6～95ｍ之间,因而此次测量每个站台的上下行均布置了一对控制点,且每边两个点均在站台整体长度的1/4和3/4处的轨道中间,相应的高程控制点
5、距各自最近的平面控制点约6～8ｍ(如图1)。控制点均是利用现有的地铁监测点。用ＴＣ2003全站仪采用三联脚架法把四个平面控制点按导线测量的方法联测,使用Ｎ3水准仪按照二等水准测量的要求联测各高程控制点。由于地铁隧道内的各种外部条件稳定,所以外部环境对仪器的影响较小。用ＴＣ2003采集现场碎部点的三维坐标。平面坐标是用极坐标法(假定已知点坐标)来计算获得;高程数据在不量仪器高的情况下先用徕卡的小棱镜(固定高为0.10ｍ)作为传递的起始,采集碎部点高程时再用已知高度的棱镜(出厂时已经把杆的长度很精确的测定)进行打点,然后根据差值计算获得。经
6、过推导,假设传递高程起始时测量小棱镜的距离为Ｓ0,天顶距为Ｔ0,那么高程起算点到测站的高差为:ΔＨ0=Ｉ-0.1+Ｓ0×ｃｏｓＴ0(1) 其中Ｉ为测站仪器高,0.1为小棱镜的镜高。采集碎部点时测量的距离为Ｓ1,天顶距为Ｔ1,那么碎部点到测站的高差为:ΔＨ1=Ｉ-Ｖ+Ｓ1×ｃｏｓＴ1(2) Ｉ为测站仪器高,Ｖ为碎部点镜高,杆在出厂时就较精确确定了长度,无需量取。所以碎部点到起算点的高差ΔＨｓ为:ΔＨｓ=ΔＨ1-ΔＨ0=Ｉ-Ｖ+Ｓ1×ｃｏｓＴ1-(Ｉ-0.1+Ｓ0×ｃｏｓＴ0)=0.1+Ｓ1×ｃｏｓＴ1-(Ｖ+Ｓ0×ｃｏｓＴ0)(3)
7、 因为采点使用的支撑杆为徕卡厂家直接加工,精度较高,在不量仪器高的情况下认为高程的精度决定于全站仪测量天顶距和测量距离的精度。ＴＣ2003测角中误差为±0.5″,测距为±1ｍｍ+1ｐｐｍ。对(1)式进行微分:ｄ(ΔＨｓ)=ｄ(Ｓ1)×ｃｏｓＴ1-Ｓ1×ｓｉｎＴ1×ｄ(Ｔ1)/ρ-ｄ(Ｓ0)×ｃｏｓＴ0+Ｓ0×ｓｉｎＴ0×ｄ(Ｔ0)/ρ(4)根据实际情况,本次测量最大的Ｓ1为92ｍ,最大的Ｓ0为8ｍ,所有的正弦和余弦值均取为1,ρ=206265,将微分写为中误差,则仪器直接带来的高程中误差(最不利情况):ｍｈ=±0.12ｍｍ 实际用Ｎ3
8、水准仪检测,各相关位置高差与ＴＣ2003采集计算的高差较差在±1ｍｍ以内,优于设计要求(设计要求±5ｍｍ)。对于平面坐标:ΔＸ=ｃｏｓα×Ｓ(5)ΔＸ=ｓｉｎα×Ｓ(6) 式中:α为坐标方位角,Ｓ为水平距离
