青藏铁路勘测

由于特殊的地理条件和干旱缺氧的气候环境,地广人稀的西藏地区,长期以来几乎与外界隔绝。交通不便是阻碍西藏发展的“瓶颈”,是长久以来西藏成为全国经济发展落后地区的重要因素之一。在修筑青藏铁路之前,进出西藏主要依靠公路和航空运输。飞机的运力有限、费用高且常常受天气影响而停飞;而要通过全长2 055千米的青藏公路需要15天,这期间必须穿过沙漠戈壁和雪山冰川,遇到翻车事故,犹如家常便饭,而且,沿途荒凉至极,根本没有饭馆、旅馆和加油站,人称“生命禁区”。青藏铁路通车后只要24小时左右就能跑完这段路途。“那是一条神奇的天路,带我们走进人间天堂”,一首《天路》唱出了边疆人民对青藏铁路通车的喜悦。但有多少人知道在铸造这条贯穿东西的大动脉的过程中,导航技术发挥了多大的作用。

铁路的勘测设计工作(如图5-3所示)是整个铁路工程建设的排头兵,一般要经过方案的研究、初测、初步设计、定测及施工设计等过程,其成果将被作为施工依据。导航技术在铁路测量中主要应用于初测和测定阶段。卫星导航技术在铁路工程中的应用主要表现为,人们可以通过该技术为里程标、信号柱、道岔、桥梁、交叉路口、信号器材等精确地定位。

图5-3　青藏铁路勘测

青藏线的大部分线路处于高海拔地区和“无人区”,工程人员要克服多年冻土、高原缺氧、生态脆弱,天气恶劣四大难题。青藏铁路的勘测是中国测绘史的第一次数字化铁路测量,人们第一次应用动态连续采集法,第一次运用星站差分技术进行快速定位。2005年1月,兰州军区某测绘信息中心承接了青藏铁路格尔木至拉萨段的测绘任务。随着这个任务而来的第一个困难就是铁道部要求在当年1月底前提供格尔木到不冻泉的测量数据。从格尔木到不冻泉全线长约180千米,而要求是在不到20多天的时间对这段线路进行全线勘测。按照国际标准,数字化铁路动态条件下的测绘误差必须小于1米。如果利用传统的测量方式,是无法在规定的时间内完成任务的。简单地利用卫星导航技术虽然可以保证任务时间的要求,但却无法满足精度的要求。为此,测绘人员首次采用了星站差分系统,不用考虑测量工作的距离范围,不需要建立基准站,就能够自由地在全球任何地方得到实时的分米级,甚至厘米级的定位精度。

测量过程中,测绘人员使用了卫星导航双频接收机,这种接收机实际上同时有两个接收部分,一个是导航卫星接收机,另一个是L频段的通信接收器,导航卫星接收机跟踪所有可见的卫星然后获得导航卫星的测量值,同时L频段的接收器通过L频段的卫星接收改正数据。测量人员采用星站差分系统为沿线布设平面控制网,得到了各控制点的平面坐标与高度,包括每隔3米采集一个点位坐标,和获取信号灯、道岔、公里标等测量数据。工作人员在高原低温环境下仅用6天时间就完成了180千米的测绘任务。

卫星导航技术应用于铁路既可以满足在火车站终点和停车场等数条轨道并行的运作场所所需的高精密度,又有助于勘测和测绘铁路结构图,以用于保养及未来铁路系统的规划。