1、1国铁站房与地铁车站结合设计的坐标转换问题浅析刘婷（中铁第四勘察设计院集团有限公司 城市轨道与地下工程设计研究院 430063）【摘要】多种客流换乘的大型综合交通枢纽越来越得到认可。国铁站房与地铁车站结合体是解决换乘的关键。国铁与地铁往往采用不同坐标系统，设计中坐标转换至关重要。本文以工程案例为切入点，对工程进行了分析，提出了结合设计中此类问题的解决方法。【关键词】结合设计；坐标转换；WGS84 坐标系统；0 引言随着我国铁路客运专线、城际铁路建设的全面展开，高速铁路建设进程也在高速发展。根据2008 年 11 月国家对中长期铁路网规划做出的调整，到 2020 年，全国铁路运营里程由规划的10
2、 万公里调整到 12 万公里以上，我国将陆续开工建设 1000 余座铁路新客站。为方便国铁与地铁的换乘，越来越多的城市都将城市轨道交通引入国铁枢纽，并将地铁车站与国铁站房合建形成大型的综合交通枢纽。在建的 H 站是集国铁、磁悬浮、地铁、城市地下空间开发于一体的大型综合交通枢纽。地铁车站与国铁及磁悬浮站房进行结合设计，地铁车站与国铁站房共用部分立柱。图 1：地铁与国铁剖面关系图1 工程案例H 站国铁站房设计采用 WGS84 坐标系统，地铁车站为市政项目，设计时采用地方坐标系统，两者之间的共柱点需要进行坐标转换，且精度要求高。在该项目的设计过程中，国铁设计方一直只提供 WGS84 坐标系统图纸给地
3、铁设计方。由于地铁车站先于国铁站房设计及施工，为了准确定位共柱的柱网图，地铁设计方通过地铁业主联系 H 市规划局测管处对坐标系统进行转换，并据此转换后的坐标系统完成了施工图设计。2在其后的国铁与地铁共柱点现场放样前，业主组织国铁站房与地铁车站的施工单位进行联测，结果显示两种坐标系统下放样出来的共柱点之间存在约 200mm 的偏差。经多方分析，出现该问题的原因在于经规划局测管处转换后的柱网图没有满足相关的精度要求。由于偏差已经形成，设计院根据最新的联测结果对 H 站的柱网重新进行坐标转换，并安排施工单位再一次进行联测复核，结果发现仍存在着 30mm 左右的偏差。由于 H 站国铁与地铁的共柱基本均
4、为钢管混凝土柱，现有坐标转换系统偏差无法满足设计精度要求。2 原因分析针对 H 站坐标转换出现的问题，分析其原因有以下几方面：1、H 站国铁与地铁所采用的两套坐标系统在理论转换的过程中存在着不可消除的系统偏差，不存在偏差为 0 的坐标转换。2、设计人员缺乏经验，过于信任规划局测管处的软件转换成果（规划局的转换成果适用于对精度要求不高的规划类坐标转换） ，且对此类结合工程坐标转换的重要性认识不够。3 类似工程的解决办法结合已竣工及正在实施的国铁与地铁结合车站，对其的坐标转换方法进行相应归类整理如下：3.1 同一坐标法（代表车站：S 站）图 2：S 站与国铁关系总平面图做法：先控制地铁线路的走向，
5、确定地铁与国铁之间的相对位置关系，据此进行施工图设计，然后现场实测车站与区间之间接口地方坐标，线路专业根据实测坐标将前后两端线路连接起来。该方法适用于地铁线路基本为直线、地铁国铁同步设计施工的情况。优点：开始设计时地铁与国铁采用了一个坐标系统，方便定位协调，不存在坐标转换，定位精确。S火车站站3缺点：当现场实测与区间的接口坐标后，为保证整条线路坐标的一致性，地铁车站的总平面需重新进行一次地方坐标定位；若地铁与周边市政工程存在精密衔接，又需要将国铁坐标系下的地铁车站转换为地方坐标系统，这个过程中容易出现误差。3.2 坐标转换法（代表车站：H 站）图 2：H 站与国铁关系总平面图做法：请业主单位组
6、织精密测量单位根据具体情况现场设置控制点，由测量单位求得两种坐标系统之间的坐标理论转换关系，将国铁提供的相关资料通过转换关系转换为地方坐标系统图纸。优点：可整体转换国铁相关文件，方便地铁一次成图，方便与周边市政工程对接。缺点：国铁与地铁采用的两套坐标系统均具有精度的上限，在进行坐标系统转换时缩放等转换手段会将这种精度误差进一步放大 H 站国铁图纸转换至 H 市坐标系时转换误差最大值为 9mm） ，再加上现场施工存在的误差，最终的实际误差难以控制；由于误差不可避免，国铁与地铁合建部分到底以国铁坐标为准还是以地铁坐标为准定位需权衡两者对坐标精度的重要程度后确定，以避免实际工程误差对工程造成较大影响
7、，H 站最终的解决方式为现场施工时共柱点均以国铁坐标放样为准，转换后的 H 市坐标仅作为校核之用） 。3.3 分离式设计(代表车站：Z 站) ：图 3：z 站与国铁关系总平面图做法：由于国铁与地铁采用了不同的坐标系统。地铁施工前，先进行了地铁与国铁控制坐标的联测工作。根据联测结果将国铁桥桩 84 坐标转换为 Z 市地方坐标，地铁设计依据该该桥墩地方坐标进行施工图放样。考虑到联测结果的测量误差，设计过程中采用国铁与地铁分离式设计，地铁车H火车站站Z火车站站4站从国铁两相邻柱跨间穿过。优点：有效避免了因放样误差造成的国铁柱网与地铁柱网误差。缺点：分离式设计需要较理想和开阔的场地，在城市用地日益紧张
8、的局面下，实施困难程度较大；分离式设计由于不使用共柱，造价相对较高。4 结语目前地铁坐标转换主要存在以下问题：1、由于各城市特别是地铁涉及到坐标转换的项目较少，建设方忽视，而且设计方和建设方都不认为坐标转换是自己的事情，最终坐标转换的责任全部归设计院承担。2、目前各城市暂无相对权威的坐标转换指导方法，各设计院对于坐标转换到底由业主委托相关单位还是自己内部的某个专业来完成都没有相应的规定。当涉及到坐标转化的项目时，应综合分析坐标转换的精度对该工程的重要程度以及地铁线型的具体情况来决定采取哪种坐标转换方式。本文仅从建筑专业的角度论述了坐标转换的相关观点，各大设计院应根据相关实际工程经验，指定测量等相关专业对坐标转换问题进行深入研究，为以后的精确坐标转换提供技术支持，同时设计人员应加强与业主沟通，科学、精确的完成坐标转换，为工程施工提供服务。参考文献【1】GB 501572003 地铁设计规范S.北京:中国计划出版社,2003.
