“非接触式高速铁路路外施工自动化监测技术研究”
科研实验圆满完成

     科技日新月异，如何利用新设备、新方法、新技术，对原有技术手段优化升级，在保证安全的前提下，提升高速铁路路外施工监测自动化程度，实时监测铁路构筑物变形量，及时预警，保障铁路安全运营是当下热点问题。自动化监测技术的应用提出了以下难题：
①研究确定静力水准仪在高速铁路沉降观测过程中的观测方式、观测过程、精度控制、数据处理，从而改进传统沉降观测方法，提高观测效率，降低劳动强度；  
②通过分析列车通过及铁路周边环境对静力水准仪数据的影响程度，确定其使用方法和适用条件；
③实现静力水准仪和传统水准仪配合使用，优势互补，发挥各自特点，确定配合使用方案。
为了攻克这一难关，东网空间地理信息有限公司联合中国铁路郑州局集团有限公司工电检测所进行了非接触式高速铁路路外施工自动化监测技术研究的科研实验，并制定了年度目标。
一季度：调研设备，选择仪器型号；
二季度：确定实施现场，安装调试设备；
三季度：收集数据、改进方案，控制精度，同步进行传统测量；
四季度：数据处理，对比分析，判断新设备使用方法、适用条件以及如何剔除干扰因素，提高效率和精度，得出结论。 2020年度均按该计划完成课题目标，安装了三处工点进行实验。贾鲁河综合治理工程下穿徐兰高铁跨南水北调总干渠特大桥、新乡平原示范区天然一支排渠、闫坡排渠下穿京广高铁交叉工程。各工点采用人工监测符合精度，人工沉降监测采用徕卡DNA03高精度水准仪监测，精度0.3mm，采用二等水准测量进行施测。与静力水准仪相比，传统人工监测做为参考值。 通过将静力水准测量成果与传统人工测量成果相对比，确定了静力水准仪在高速铁路沉降观测过程中的观测方式、精度控制，及其使用方法和适用条件，以及与传统水准仪的配合使用方案等，目标完成率为100%。
（1）主要技术经济指标为：
测量精度：0.1mm；
测量频次：24H不间断。
（2）解决的关键技术
项目实验前，设备的安装位置需要确定下来，由于静力水准仪受温度影响很大，且高铁管控严格，桥梁外禁止有通信线路裸露情况，基于这个原因，我们要让静力水准仪通信线路和通液通气管等沿箱梁布设，需要制作专用支架将设备升高到高铁桥箱梁里。另一方面，设备安装时，通液管里的气泡会造成设备测量的不准确性，所以在灌液过程中，需要匀速倒入防冻液，灌液完成后需要排出通液管内的空气。
（3）取得的重大成果
通过实验，学会了设备的安装，按照通信协议修改设备地址，云平台上设备的串联。高铁行车产生很大的振动，此时设备采集的数据存在很大误差，需要人工剔除，为了真实的反映桥墩的沉降情况，可采用夜晚天窗点时采集的数据。
（4）整体水平及配套性
实验结果显示，静力水准仪采集的精度高，可靠性强，与人工测量数据对比差距在误差允许范围之内，且桥墩的沉降情况大致相同，这种非接触式测量能大大减少人工成本，避免人工长期处于危险环境，尤其在人工达不到的地方拥有无与伦比的优势。与传统测量方式相比静力水准能全天候测量，可实时得到数据，获得桥墩的实时沉降量；非接触法测量方式可以设置预警值，项目预警后能直接传到用人单位的手机上，预警及时通知，及时采取措施，避免工地发生重大安全事故。
（5）技术成果应用
该技术运用于京港澳高速航空港区双湖大道互通式立交新建工程下穿城际铁路工程变形监测，共5个监测点，1个基准点，同时布设压差式静力水准仪和磁致式静力水准仪，根据获取数据、计算、分析桥墩的变形量，协助施工单位施工，保障高速铁路投入使用后的运营安全，大大节省了人工成本，提高了工作效率。
（6）课题完成后形成的技术标准
①通过课题实验形成了自动化监测的作业流程，包括前期工作准备，现场设备安装，云平台的配置，设备调试，数据采集，到最后设备拆除整个流程。
②根据静力水准仪测量值与温度变化情况，得到静力水准温度修正模型。设温度变化△T引起液体的体积由V1变成了V2，原来液面高度为h，修正模型为：△h温度=h深*β*△T（β为线膨胀系数）。
附部分成果图：