論手持GPS 在鐵路電力工程中的應(yīng)用

白 瑞

(中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300000)

鐵路電力工程主要由區(qū)間架空電力、站場(chǎng)電力組成，由于供電結(jié)構(gòu)原因，一般鐵路區(qū)間架空電力最高電壓等級(jí)為35 kV(以青藏鐵路電路為例)，檔距在200 m以內(nèi);站場(chǎng)電力由高壓環(huán)場(chǎng)供電系統(tǒng)(大、中型站場(chǎng))和低壓供電系統(tǒng)組成，為了充分利用場(chǎng)地空間，目前基本采取電纜線路(以西安鐵路集裝箱站為例，場(chǎng)地內(nèi)無架空電力線路)。

1 鐵路電力工程存在的主要問題

由于鐵路電力的特殊性，造成工程前期圖紙放樣、測(cè)量工作極為繁瑣，需要投入大量人力物力。主要問題如下:

1)架空線路定位較難，架空線路檔距基本為70 m～200 m之內(nèi)，10 kV線路居多，檔距為90 m，而施工現(xiàn)場(chǎng)普遍使用的測(cè)量?jī)x器為經(jīng)緯儀，前點(diǎn)配合人員無法控制距離精度，需要經(jīng)緯儀協(xié)助進(jìn)行多次調(diào)整方能達(dá)到精度。一點(diǎn)需要3次～5次定位才能確認(rèn)，嚴(yán)重浪費(fèi)時(shí)間。

2)電纜線路的測(cè)量，電纜線路由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，需要避讓建筑物、道路等，只能使用軟尺進(jìn)行大略測(cè)量，之后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加載余量系數(shù)，造成成本的不可控。

綜上所述，技術(shù)手段已經(jīng)落后于施工現(xiàn)場(chǎng)的需求。但如若引入工程全站儀等先進(jìn)工具，只能解決架空線路精度問題，而且前點(diǎn)人員手持反射棱鏡，同樣需要反復(fù)調(diào)整。電纜線路測(cè)量無法解決。

2 手持GPS應(yīng)用情況

經(jīng)過我們反復(fù)比對(duì)、調(diào)查相關(guān)測(cè)量用具，發(fā)現(xiàn)目前在國(guó)內(nèi)戶外用品市場(chǎng)個(gè)人手持GPS比較符合我們的要求，于是進(jìn)行了試用。情況詳述如下:

1)架空線路測(cè)量中，使用了Garmin佳明62SC GPS行業(yè)版手持機(jī)，其主要功能為:

a.具備北京54、西安80和CGCS2000等多種坐標(biāo)系統(tǒng)與格式轉(zhuǎn)換;

b.具備面積測(cè)量功能(航跡、航線測(cè)量模式);

c.航點(diǎn)2 000點(diǎn)(視記憶卡或內(nèi)存容量大小，可無限擴(kuò)充);

d.航跡10 000點(diǎn)(視記憶卡或內(nèi)存容量大小，可無限擴(kuò)充);

e.配置三軸(具有傾斜補(bǔ)償)電子羅盤，實(shí)時(shí)顯示精確方位角度;

f.氣壓式高度計(jì)詳細(xì)記錄高度與氣壓變化，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)地環(huán)境;

g.預(yù)裝導(dǎo)航電子地圖，40多項(xiàng)行程訊息;

h.機(jī)身堅(jiān)固扎實(shí)，防水防震防眩三防設(shè)計(jì)，適合GIS采集作業(yè);

i.高達(dá)14 h以上的連續(xù)作業(yè)時(shí)間。

測(cè)量中，前點(diǎn)人員握持，在架鏡點(diǎn)確認(rèn)第一航點(diǎn)。該手持機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示手持機(jī)距離架鏡點(diǎn)距離，利用此項(xiàng)功能可以較為精確的運(yùn)動(dòng)到設(shè)計(jì)距離架鏡點(diǎn)距離，之后要求經(jīng)緯儀確定距離及位置。尤其該手機(jī)可以將航點(diǎn)直接反映于所顯示地圖之上，在山區(qū)定點(diǎn)時(shí)可以大略確定位置，十分方便。

該機(jī)型與PC可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用的軟件為MAPSOURCE，在進(jìn)行架空測(cè)量之前，可以使用該軟件制作測(cè)量地區(qū)的等高線地圖，鐵路架空線路設(shè)計(jì)圖紙往往為1∶2 000的等高線地圖，將等高線地圖輸入手持機(jī)，甚至可以提前在等高線地圖之上標(biāo)定線路桿點(diǎn)，對(duì)于架空線路測(cè)量定位十分方便。經(jīng)過實(shí)際使用，Garmin佳明62SC GPS行業(yè)版手持機(jī)精度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣情況，可以達(dá)到3 m～5 m的定位精度，完全滿足了測(cè)量施工需要。該手持機(jī)目前售價(jià)在3 000元左右，相比較全站儀成本低廉。

2)電纜線路測(cè)量中，我們選用了天寶Trimble Juno SB高精度GPS手持機(jī)。其主要數(shù)據(jù)如下:

a.Juno SB提供2 m～5 m的事實(shí)和后處理差分定位精度。工作人員可以在室外接收廣域差分源，有效提高Juno的定位精度，同時(shí)，也可以在外業(yè)采集數(shù)據(jù)后，回到辦公室，通過后處理的作業(yè)方式將作業(yè)精度提升至1 m～3 m，確保定位能符合GIS的要求，控制數(shù)據(jù)整體質(zhì)量和一致性;

b.Juno SB手持型GPS接收機(jī)是Trimble MGIS產(chǎn)品系列解決方案的重要組成部分，全面兼容MGIS數(shù)據(jù)采集、維護(hù)的相應(yīng)軟件。所以工作人員在使用Juno SB進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作時(shí)，可以保持原有的工作習(xí)慣、流程和工作方法;

c.強(qiáng)大的桌面端內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件有效實(shí)現(xiàn)辦公智能化批處理——數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)處理、支持用戶自定義數(shù)據(jù)格式、自行編輯數(shù)據(jù)字典，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程和數(shù)據(jù)格式要求;

d.支持北京54、西安80、國(guó)家2000及用戶自定義坐標(biāo)系統(tǒng)，多種數(shù)據(jù)格式的輸出可為不同平臺(tái)軟件直接提供可以使用的數(shù)據(jù)，輸出文件格式包括采用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口結(jié)構(gòu)，支持多種GIS或者CAD平臺(tái)。

測(cè)量中，工作人員手持Juno SB，打開內(nèi)置的TerraSync軟件，選擇線條記錄，保持手持機(jī)相對(duì)地面高度，沿電纜徑路行進(jìn)，完成線路全程后，可以在該手持機(jī)上直接讀出電纜徑路全長(zhǎng)。尤其值得稱道的是，該手持機(jī)提供的是3D長(zhǎng)度，其中包含由于地形高差引起的長(zhǎng)度變量。

經(jīng)過實(shí)際使用，天寶Trimble Juno SB高精度GPS手持機(jī)精度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣情況，可以達(dá)到2 m～5 m的定位精度，完全滿足了電纜線路測(cè)量施工需要。該手持機(jī)目前售價(jià)在4 000元左右，經(jīng)比對(duì)是相對(duì)較為低廉的一種解決方案。

在科技高速發(fā)展的今天，我國(guó)的民用GPS領(lǐng)域日新月異，為我們提供了便攜、經(jīng)濟(jì)的GPS手持設(shè)備。據(jù)此，我們從善如流，改進(jìn)我們的傳統(tǒng)施工手段，節(jié)約了時(shí)間、成本，提高了工作效率。

因此，我們應(yīng)該在工程中順應(yīng)潮流，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，擇選相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的解決方案，使我們的施工方法也隨之合理化、人性化。只有這樣我們才能跟上世界工程領(lǐng)域的步伐，長(zhǎng)此以往，我們總有一天可以進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國(guó)家的工程市場(chǎng)，與其進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。揚(yáng)我國(guó)威于世界，這是我們每個(gè)中國(guó)工程人的夢(mèng)想，也將在我們這一代中國(guó)工程人手中實(shí)現(xiàn)。