铁路中线

铁路中线(center line of railway)又称铁路线路中心线。是指在铁路路基横断面上，距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线的交点沿线路纵向的连线。其空间位置用线路平面和纵断面表示。铁路中线放样工作是铁路定测过程中一项重要的工作，是路基断面、地质钻孔、桥涵隧道工点、各专业调查等后续工作开展的基础，因此，中线勘测的进展与否对整个勘测周期的长短产生决定影响1。

简介铁路中线(center line of railway)又称铁路线路中心线。在铁路路基横断面上，距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线的交点沿线路纵向的连线。其空间位置用线路平面和纵断面表示。从平面上看，在直线地段，它就是两股钢轨或路基顶面的中心线；在曲线地段，路基在中线外侧加宽，而轨距在中线内侧由内轨内移实现加宽，都不对称于中心线。从纵断面上看，其高程为路肩高程。在铁路勘测设计以及铁路测设和施工中，线路及有关建筑物的位置都由它控制。

铁路中线放样工作是铁路定测过程中一项重要的工作，是路基断面、地质钻孔、桥涵隧道工点、各专业调查等后续工作开展的基础，因此，中线勘测的进展与否对整个勘测周期的长短产生决定影响1。

交切法采用交切法进行中线放样时，首先根据纸上定线方案，按照直线边和交点的设计位置出一份交切放样示意图，根据放样示意图做贯通交切导线控制，为保证该导线的勘测精度，每隔5Km左右与GPS或导线点联测进行闭合计算，当计算结果满足精度要求时，按交切实测角度、距离、曲线要素出中线放样资料，根据交切控制点选择合适的置镜点进行完整的中线放样。

采用交切法中线放样时不需要布设高等级导线点，勘测时设备只需要全站仪即可，对测量环境要求相对较低，因此，普通铁路勘测均采用这种放样方法。但随着铁路标准的提高，对长直线边的中线放样显示出其局限性。长直线放样有一定的误差，以5Km直线为例，在交切放样时拨角与理论偏角相差10”，则直线边横向误差最大为0.24m，同时该放样方法在一个闭合段落内误差积累，若受地形地物限制增加转点，误差会进一步加大，最终的勘测曲线偏角与当初设计有较大的出入，与原设计意图不太相符；在遇到隧道尤其较大隧道时就更加困难，交切沿隧道顶全线贯通，遇较陡山体时进度较慢，且进度有所下降。此外，交切法需要在整个闭合段落交切精度满足测量规范的基础上才能进行中线放样作业，在一定程度上影响勘测进度。此办法在铁路勘测中使普遍，在很长一个时期均采用此办法，在宝（鸡）兰（州）二线、广西黎（塘）钦（州）线、青藏线格拉段等线均采用此方法1。

极坐标法采用极坐标法进行中线放样时，首先需要沿设计线路布设一条高等级导线（一般为一级），然后将设计线路进行中线逐桩坐标计算，根据现场地形地物选择合适的导线点置镜，用坐标反算的原理解出置镜点与待测点之间的偏角、距离来完成整个中线放样作业。极坐标法勘测方法各放样点相对独立，误差各段不会积累，放样工作全在高等级导线的基础上展开，各作业小组之间不存在相互制约，且导线在项目初测时进行布设，在定测阶段中线放样时的制约减少，工作效率较高，在任何地形及通视条件较差地段均适应。但是该方法进行中线勘测时，需要事先沿设计方案布设导线，投入相对较大，当定测方案与初测有较大变化时，需要重新布设高等级导线，造成一些不必要的浪费。此方法在拉（萨）日（喀则）线勘测时采用，线路方案雅鲁藏布江河对岸，交通困难，采用极坐标法显示出其优越性，沿公路布设一级导线，选择合适导线点置镜，中线放桩人员过河进行作业即可，既方便又快速，保证项目正常勘测2。

GSP- RTK随着科学技术的不断发展以及铁路等级的不断提高，铁路勘测手段也在不断更新、发展，GPS技术的应用更加成熟，越来越多的铁路中线放样采用GPS RTK方法进行勘测。其勘测原理与极坐标法类似，基本原理如下：

RTK技术又称载波相位动态实时差分技术，是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的技术。它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标，并达到cm级精度要求。RTK测量系统一般由以下三部分组成：

（1）GPS接收设备。

（2）数据传输设备：即数据链，是实现实时动态测量的关键性设备。

（3）软件解算系统：对于保障实时动态测量结果的精确性与可靠性，具有决定性作用。

RTK 定位技术的作业原理是将基准站采集的GPS卫星载波相位观测量通过调制解调器进行编码和调试，经电台数据链发射出去。而移动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收来自基准站的电台信号。移动站通过解调得到基准站的载波相位观测量，再利用OTF技术对由基准站和移动站采集的载波相位观测量所确定的差分改正数动态求解整周模糊度。在整周未知数解固定后，即对每个历元进行实时处理。只要能保证4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的卫星几何图形，移动站可根据给定的转换参数进行坐标系统的转换，从而实时给出cm级的定位结果。

采用GPS- RTK进行中线放样时，需要在勘测范围内按每隔4Km左右布设GPS控制网，合理选择控制网中已知的WGS84和设计图的网格坐标以及高程的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：

（1）要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；

（2）为提高转化精度，最好选3 个以上的点，利用最小二乘法求解转换参数；

（3）中线放样段落必须在所选控制点范围之内。

GPS RTK 勘测方法各测点精度相对独立，各作业小组互不干扰。基准站至流动站服务半径大（可达7Km），在一个基准站下可增加流动站（一般2个流动站作业），从而提高GPS RTK中线放样的工作效率，在能够接收GPS卫星信号的任何地方，可进行全天候作业，放样精度可达到厘米级，误差不累积；实时提供测点三维坐标，现场及时对观测质量进行检查，避免外业出现返工。RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着RTK技术的提高，这项技术已经逐步应用到测图工作中。通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度，因此RTK技术在铁路勘测设计领域有广阔的应用前景。但是RTK测量对环境要求比较高，要求勘测现场视野开阔，对天通视良好，高度角15°以上无障碍物阻挡卫星信号；远离大功率无线电发射源、高压输电线等。在深沟、树木茂盛、建筑物密集等地方勘测精度很难保证。在兰（州）渝（重庆）线、兰（州）新（疆）第二双线定测过程中采用RTK勘测方法3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学