高速铁路测量网布设技术探讨

2015-06-29王臣玺

四川水泥 2015年6期

关键词：平顺水准高速铁路

王臣玺

（中铁三局天津建设工程有限公司，天津 300000）

高速铁路测量网布设技术探讨

王臣玺

（中铁三局天津建设工程有限公司，天津 300000）

近年来，随着我国高速铁路的发展,全国各地的高速铁路数量开始增多，这就要求高速铁路的运行要具有更高的安全性和可靠性。高速铁路无砟轨道对线路稳定性和平顺性的极高，建立有效、经济实用的精密测量控制网是保障高速铁路建设工程施工、放样及运营维护精度的前提。

高速铁路；测量网布设；技术

1.高速铁路控制网精度控制标准

高速铁路时速快,效率高,为了保证其安全性,基础控制测绘工作尤为重要。轨道平顺度包含线路方向和纵向方向两个分量，线路方向的不平顺是指钢轨头内侧与钢轨方向垂直的凸凹不平顺。为与目前的高速铁路建设相适应,需要严格结合相关要求来检验全站仪补偿器、自动照准以及轴系误差等，保证各个指标都达到稳定状态并且符合相关要求，才可以进行作业。以现有的规范和轨道平顺性指标为指导，在分析现有高速铁路控制测量理论的基础上，对某高速铁路段平面控制网建设的不同等级，对其相应的精度指标进行统计和分析，进而研究高速轨道平面控制测量及GPS网优化技术问题。

1.1 短波平顺度对线路位置的影响

现以直线线路讨论，当在10米处产生2mm不平顺度时，线路将出现转折角为（82.5″），直线B移至B′点。每个不平顺度具有偶然性，因此，由各段不平顺度产生的点位移按偶然误差计算，设AB为150米，则=127mm。

短波不平顺累计误差示意图

1.2 长波平顺度对线路位置的影响

长波平顺度要求，150米处不大于10mm，当在150米处产生10mm不平顺度时，线路将出现转折角为（27.5″）。设AB为900米，则 Mβ=147mm。虽然如此，如果仅仅控制轨道的平顺度，在达到要求的情况下，轨道的整体线形总是不能保证。由上可知，在客运专线无砟轨道的施工过程当中，仅仅控制轨道的平顺度是不够的，我们还需要建立无砟轨道施工测量控制网来实现轨道的总体线形的正确。

2.某高速铁路GPS控制网优化设计及测量方案

高速铁路技术经过几次发展,目前已经成为当今世界铁路发展的共同趋势。我国在借鉴德国等国家先进技术的基础上,依据误差分析理论和仿真试验,考虑我国的技术能力,CPII控制点应有良好的对空通视条件,相邻点之间应通视,特别困难地区至少有一个通视点,以满足放线或施I测量的需要。CPII网采用边联结方式构网,形成由三角形或大地四边形组成的带状网,并与CPI联测构成附合网。GPS网约束平差时，基准选取不当，将会直接影响最终结果，更严重的可使高精度的GPS网产生扭曲。根据基线解算原理可知，基线固定点的误差会给基线结果带来一定的误差，此外，因此，必须对网的位置基准进行优化设计。使得我国铁路测量工作更加规范化和系统化。精密测量贯穿高速铁路无砟轨道铁路勘测设计、施工和运营维护的全过程,对保证轨道的高平顺性、高精度起着非常重要的砟用。并以CPⅡ控制网和二等水准基点为基准开展定测放线及专业调查测绘工作。困难地区若工期紧张，可先用四等水准取代二等水准作为高程控制基准，但在施工前须贯通二等水准。们可以反推出CPⅠ和CPⅡ控制网的相关精度要求。CPⅠ和CPⅡ最弱点的横向中误差计算按导线测量方法，计算最弱点的横向中误差公式为：

最好先对它们进行相容性检验，以免由于某个基准不匹配引起网形和比例尺发生变化。若网中无任何其它类型的己知起算点数据时，可将网中一点多次进行GPS观测得到的坐标作为网的位置基准，或按秩亏网处理，选择重心基准。CPⅡ在CPI的基础上采用GPS测量或导线测量方法施测。点间距离800～1000米。GPS测量按铁路C级要求施测。基线边方向中误差不大于1.7″，最弱边相对中误差1/100000；导线测量等级为四等，测角中误差2.5″，相对闭合差1/40000。

3.高速铁路控制测量中需要注意的问题

3.1 基础平面控制网(CPI)

点位周围视野开阔,在地面高度角15°内不应有成片的障碍物,便于GPS卫星信号的接收，采用一个已知点和一个己知方向进行坐标转换,并引入相应的平面坐标系;(4)为保证GPS测量的高精度性,坐标转换前,检查联测三角点的精度,确认至少满足C级控制点精度后方可采用; 在观测之前，需要将其放在空气中一定的时间，促使其对温度适应，并且要合理调整相关的气象元素，如温度、气压以及相对湿度等，对于温度以及气压的改正，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

3.2 线路控制网(CPII)

根据CPIII测设方案的要求，CPⅢ点应成对布设，距离布置一般约为50～70m，个别特殊情况下相邻点间距最短不小于40m，最长不大于80m。再在此基础上进行同步观测的布网形式称之为同步图形扩展式。其扩展形式快，作业方法简单，建立某些观测量的复测，图形结构比较强，是工程测量中常用的一种布网方式。采用同步图形扩展的观测方式主要有点连式，边连式和混连式。CPII控制点位尽可能选在铁路用地界内、不易被破坏的范围内;当与水准点共用时,应选在土质坚实、安全僻静、观测方便和利于长期保存的地方,并按规定埋石。CPⅢ测量标志（包括预埋件、连接件、测量棱镜）；数字水准仪与配套的因瓦水准标尺；CPⅢ外业数据采集软件与CPⅢ内业平差计算软件。在测量CPⅢ的过程中根据工程的施工需要可以对路段进行分段测量，并且需要对分段长度予以控制，一般应当不大于4km。CPII控制点应有良好的对空通视条件,相邻点之间应通视,特别困难地区至少有一个通视点,以满足放线或施I测量的需要。CPII网采用边联结方式构网,形成由三角形或大地四边形组成的带状网,并与CPI联测构成附合网。

3.3 高程控制测量

随着先进技术的发展日新月异，精密测量技术也在不断提高。根据制造技术发展趋势，精密测量的自身要求以及测试信息处理技术方向，未来精密测量方向会向多样化方向倾斜。灵活的应用点连式和边连式的施测方法，因其作业灵活，效率高，常规测量常用的一种施测方式，高速铁路无砟轨道与另一铁路连接时,应确定两铁路高程系统的关系。水准路线应沿线路敷设,水准点埋设满足下列要求∶(1)水准点应每2km设置一个。