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城市轨道交通数据分析

摘要:近年来随着城市的发展,轨道交通成为多数人出行选择的交通工具,于是大量建设轨道交通成为一个城市发展的必备条件。在城市轨道交通工程建设中,轨道交通工程监测也是一项必备的建设要求。本文作者根据工程实际需要与变形监测的基本原理、作业流程,开发了城市轨道交通工程监测数据分析管理程序,介绍了该程序的基本设计思想、主要功能,并对程序应用进行了详细的说明。

关键词:城市轨道交通;变形监测;监测数据分析;数据管理程序

成都轨道交通18号线是位于成都市区与成都天府国际机场之间的快线,亦是一条兼顾市域客流和机场客流的复合线。该线起始于成都南站,向南延伸覆盖天府新区、中央商务区,直至天府新站,之后沿成都三岔湖旅游快速通道向东穿越龙泉山后到达机场南站,再向北进入成都天府国际机场航站楼。线路全长66.16km,共设车站12座;其中龙泉山隧道施工也成为一大难题,由于线路要穿越9700m的高瓦斯隧道,成为全国第一条穿越高瓦斯地层的轨道交通工程;因而该工程地质条件复杂、施工难度大。施工方在确保安全的前提下促进高效生产,加强超前地质预报和监控量测工作,实现对瓦斯情况的24小时不间断监控,有效预防并消除安全隐患,确保隧道顺利施工。在施工运营期间,轨道周边建筑物以及吊车轨道的基础均发生了不均匀沉降,这极大地影响了吊车的正常安全运行。为保证吊车的安全运行,对可能出现的过量沉降能提前进行预报,需要对运营期的吊车轨道基础进行长期监测,同时考虑到现场的实际情况,从而设计了测量机器人自动化变形监测的监测模式。

1监测方案设计

整个系统为无人值守的自动化变形监测系统。为提高工程的测量精度,增加测量频率,经设备比选,采用TM50或TM30型自动测量机器人和Geo-MoS自动监测软件的数据采集部分构成的测量机器人自动化监测系统实施自动化监测。另外,单独设置一个数字气象仪的观测站(通电、通光纤),对区域气象环境进行实时采集,从而对测量值进行实时修正。整个监测系统主要由三部分组成:(1)观测传感器——用TM50或TM30自动全站仪。(2)控制参考点和变形点监测——棱镜。(3)现场及室内控制系统——数据采集与监测数据分析管理软件。

2监测数据分析管理程序

2.1程序设计思想。城市轨道交通工程变形监测的基本原理,为了监测工程建筑物的水平(垂直)位移,需要对布设的控制网进行多次高精度的重复观测,并对各期控制网进行平差计算,便可求得各点在不同时期的变化量。引起点的位移变化,可能是由测量误差引起的,也可能是点位确实存在移动,所以对两期点的位移变化量要进行显著性检验。如果位移变化显著,然后再利用回归分析等曲线拟合的方法拟合出它的变形规律,用来预报以后的点位移量。本系统根据工程变形监测的基本原理、作业流程和数据处理流程,其总体设计如图1。系统在设计时还考虑到变形监测的现代化。外业采集数据的仪器自动化程度很高,一般可以独立生成固有格式的观测数据文件,通过电缆就可以把原始观测数据导入数据分析处理程序系统里,详细流程图如图2。2.2监测数据分析管理程序的主要功能。开发的数据分析管理程序Analyzer是为了分析和管理通过变形监测系统采集的监测数据。数据分析管理程序Analyzer主要的功能包括:(1)建立相应的数据库及数据库中的表文件。(2)将监测系统采集的数据更新至指定的数据库文件。(3)打开某个数据库文件,显示监测数据。(4)通过选择监测的轨道,以图形方式显示监测网与监测点。(5)选择某个监测点,可以查看其所有的监测数据。(6)选择监测日期,可以查看当天的监测数据。(7)工程属性的查看与修改等管理。(8)显示监测点的X方向、Y方向、Z方向的变形位移曲线。(9)对监测数据生成日报表、月报表及总报表的形式输出或打印。本程序设计上采用面向对象开发方法,程序代码具有较好的易读性和可扩展性,为以后程序的功能的完善和扩展做了良好的基础。2.3监测数据分析管理程序的说明本系统采用VisualC++6.0作为开发工具,在VS.NET2015平台上开发,以Access作为基本的数据库系统,以Excel形式生成报表,以Dxf格式作为图形输出格式。在软件模块编写过程中,采用工程化管理,在算法设计上,基本思想就是减少人工干预,选择先进成熟的数学模型。用户在使用过程中,操作方便、界面友好,实现了变形监测内外业数据处理的自动化、规范化,为变形监测物的安全运营提供精确可靠的变形监测数据。程序运行通过新建数据库文件,并将监测数据更新到数据库文件中,或者直接打开已存在监测数据的数据库文件,在左侧控制栏中选择轨道序号,可以显示监测网图如图3。通过选择需要查看监测数据的监测点及该监测点的所有监测数据,与该点在X方向变形量变化图如图4。通过选择需要查看监测数据的监测日期及该日期的所有监测数据。最后,可通过选择报表模板,将监测数据以报表的形式输出。数据库模块是该系统数据的存贮和交换的主要承载体,是系统的核心。它的功能如下:数据输入和存储功能:可以进行原始观测数据、平差结果数据、变形分析成果等数据入库管理,而且还能在数据库中手工输入相应的观测数据,进行平差、变形分析等功能。查询功能:可对工程的任一观测期的任何数据进行查询,并对有关数据进行修改,还可打印输出。报表打印功能:可打印任一期的成果表、变形分析表,以及任一监测点的变形过程曲线图、监测网图等。由于一个监测网的观测数据量很大,需要对它进行很好的组织。如以监测数据为例,其测量数据以结构体形式组织,它包括监测点编号、监测日期、监测时间、监测点名、监测轨道、监测设置、采集方式、X坐标、Y坐标、Z坐标等字段。

3结语

作者在工程监测进行中,根据工程的实际需要开发了城市轨道监测数据分析管理程序,该程序考虑到变形监测现代化、网络化,形变分析也要现代化、网络化,采用数据与结果进行图形与数字方式显示,去发现监测物的变形量,解决了传统的变形分析的一些弊端。对各期变形观测数据进行数据库化管理,除了可以查看各期原始数据外,还可以查看每期的结果数据、网图、变形量图、形变过程曲线。并且对不同时间的监测数据,系统都进行入库管理,使得相互之间比较性更加直观化。另外程序在设计上采用了新颖的界面排列,使程序的操作更加直观,对主要功能都设置了工具条按钮,也使程序操作更便捷。程序还可以对用户的各种误操作给出建议性指导,而且在使用该程序时,不需要很深的专业技术,使其更加大众化。当然,本程序有些功能还需要要进一步完善,以满足城市轨道监测工程进一步的需求。

参考文献:

[1]程学军.我国城市轨道交通工程监测发展现状及管理措施分析[J].地球,2016(11).

[2]GB50911-2013,城市轨道交通工程监测技术规范[S].

[3]王东华,李樱.vc++6.0入门教程[M].人民邮电出版社.

[4]吴森阳,王星星,等.城市轨道交通监控量测信息管理系统开发与应用[J].江西建材,2015(11):151-151

作者:王德贞 倪家明 王晓燕 单位:1.德阳极地勘测有限公司 2. 四川城市职业学院

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