CPⅢ控制网在城市轨道交通中的应用及探讨

张红彬

摘 要： CPⅢ控制网是高速铁路建设过程中所布设的第三级测量控制网，一般在线下工程施工完成后施测，主要为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基準。CPⅢ控制网采用自由设站、边角交会网的测量方法，改变了传统控制网测量需要提供起始边的作业模式。CPⅢ控制网测量通过相邻测站重叠观测多个CPⅢ点，获得测站和CPⅢ点间的强相关性，在每个测站点进行多目标多测回测量，以减小观测误差，从而实现CPⅢ控制点间较高的相对精度。同时由于采用了具有自动照准、自动记录、自动计算的全站仪进行观测，CPⅢ测量自动化程度较高，操作也相对简便。CPⅢ测量技术已经在我国高铁领域得到了广泛应用。

关键词： 轨道交通;CPⅢ控制网;控制测量;铺轨

【中图分类号】U213.244     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0003-02

城市轨道交通与高铁在施工工艺、轨道形式上有相似之处，其测量技术更是有许多相同之处，城市轨道交通建设中引用此方法将大大提高铺轨精度和效率，提高列车运行的稳定性，同时也将使城市轨道交通测量技术和铺轨手段发生变化，是轨道施工、运营维护的发展趋势。

1 工程概况

温州市域铁路一期工程轨道工程施工项目 I 标段铺轨共计铺轨 32.76 km。其中：地面线碎石道床铺轨 3.14km、地面线一般分块道床 铺轨 0.18km，高架线一般分块道床铺轨 12.54km、中等减振地段铺轨 9.019km、高等减振地段铺轨 7.851km。岔后分块道床铺轨 0.036km， 有砟无砟过渡段 7 处。铺设 12 号 4.3m 可动心 60kg/m 钢轨分块道床 单渡线 6 组，60kg/m 钢轨长岔枕式碎石道床 12 号有砟道岔 6 组， 60kg/m 钢轨长岔枕式碎石道床 12 号有砟 5.0m 交叉渡线 1 组。液压缓 冲滑动式挡车器 2 处。安装新型防脱护轮轨 0.417km。全线布设轨道基础控制网。

2 轨道基础控制网测量

2.1 控制点的布设

（1）桥梁上一般布置在桥梁上方防撞墙顶端，埋设立式预埋件。直接在防撞墙顶面线路两侧成对铅垂方向的安装预埋件，相邻两对CPIII点在里程上相距约30-60米，横向点间距10～20m。

（2）一般路基地段宜布置在接触网杆基座上，埋设立式基座。在原接触网基础纵向（线路里程增加方向、近线路中心一侧）扩大0.30米、基础深大于0.5米，在扩大基础面上采用200mm的 PVC管伸入基础承台浇筑一个直径0.20米、接触网基础以上0.8米高的 圆墩柱作为CPIII点永久性安装平台，CPIII元器件埋设圆柱顶部竖插。

2.2 控制点编号规则

CPⅢ点按照线路里程递增进行编号，其编号反映里程数。位于线 路里程增大方向左侧的控制点编号为奇数，位于线路里程增大方向右 侧的控制点编号为偶数（在有长短链地段应注意编号不能重复）。控制点编号统一为六位数，具体规则为：×（上下行标识 S 或 X）+××（里程整公里数）+G（表示轨道基础控制点）+××（该公里段序号）。 例如 X26G01，其中 “X”代表下行线即左线，“26”代表里程整公里数，“G”代表轨道基础控制点，“01”代表 1 号点。 CPⅢ点编号应明显、清晰地标在轨道基础控制点下方（若空间不允许可以根据现场情况进行调整），同一路段点号标志高度应统一。 点号标志字号应采用统一规格字模，字大小为 100mm*150mm 正楷字体， 红色油漆喷写点号，严禁采用手写标识。

2.3 外业测量方法

2.3.1 平面测量

（1）轨道基础控制网采用自由测站边角交会的方法测量，每个自由测站观测 4 对控制点，测站间重复观测 3 对控制点，每个控制点有四个自由测站的方向和距离观测量。

（2）当沿线布设有线路控制网点时，轨道基础控制网平面测量应每隔 300m 左右联测一个既有的高等级线路控制网点。

2.3.2 高程测量

（1）轨道基础控制网高程测量应附合于既有的线路水准控制点上，宜每 1 公里左右联测一个线路水准控制点，水准路线闭合长度不宜大于2km。

（2）当既有线路水准控制点破坏时，应首先沿车站方向将地上既有精密水准点引入桥面防撞墙上或者路基段线路两侧，并在车站两端分别布设一个地下高程起算点。地上既有精密水准点的引测方法和测量精度应满足《城市轨道交通工程测量规范》的相关技术要求规定。轨道基础控制网测量时应联测每个车站布设的地下高程起算点。

（3）采用自由测站三角高程测量方法进行高程测量时，应采用不同测站所测得的相邻点的高差。

（4）与既有线路水准控制点或桥面高程起算点的联测采用独立往 返水准测量的方法进行。

（5）高程测量可根据需要分段测量，分段测量的区段长度不宜小于2km，区段间重复观测不应少于2对控制点。

2.4 内业数据处理

2.4.1 平面数据处理

（1）数据检查。外业观测前，应检查全站仪中气象参数、棱镜常数等设置是否正确，然后方可进行数据采集，若测站观测数据超限，则应立即现场重测。搬站前，检查记录表是否已正确填写。

（2）数据计算与平差。①平面测量后先采用独立自由网平差，再采用合格的平面起 算点进行固定约束平差。②平面测量自由网平差时，应按要求对各项技术 指标进行统计分析，检核控制网自由网平差的精度。③自由网平差满足要求后，应进行平面约束平差，并按规定对各项技术指标进行统计分析，检核控制网约束平差的精度。为保证控制网成果质量，约束平差前应对采用的平面起算点进行精度检核，采用检核合格的起算点进行约束平差计算。

（3）区段间衔接处理。区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点坐标差值应≤±3mm。满足该條件后，采用余弦平滑方法进行区段接边处理。

2.4.2 高程数据处理

（1）数据检查观测数据存储之前，应对观测数据作各项限差检验。检验合格时，进行数据整理，计算与检核者签名后存储。检验不合格时，对不合格测段进行重测。

（2）数据计算与网平差轨道基础控制网高程测量时，应进行环闭合差和附合路线闭合差统计，并对每千米高差偶然中误差和每千米高差全中误差进行统计分 析。相邻控制点的水准环闭合差不得大于 1mm。高程测量应以联测的既有的调线调坡高程控制点为起算数据进 行严密平差，且相邻轨道基础控制点间高差中误差不应大于±0.5mm。

（3）区段间接边处理 区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差值应≤±3mm，满足该条件后，采用余弦平滑方法进行区段接边处理。

3 轨道基础控制网的复测与维护

3.1 轨道基础控制网的复测

为了保证轨道施工的精度，在施工过程中应定期对轨道基础控制网进行复测。复测的技术要求和作业方法均应按照初次测量时的标准进行，如遇到平面、高程控制点破坏或不稳定时，应选用该点附近稳定的轨道基础控制点参与平差计算。

轨道基础控制点复测与原测成果的平面坐标较差应≤±3mm，且相邻点的复测与原测坐标增量较差应≤±2mm。较差超限时应分析判 断超限原因，确认复测成果无误后，应对超限的控制点采用同精度内插方式更新成果。

轨道基础控制点复测与原测成果的高程较差应≤±3mm，且相邻点的复测高差与原测高差较差应≤±2mm。较差超限时应分析判断超 限原因，确认复测成果无误后，应对超限的控制点采用同精度内插方式更新成果。

3.2 轨道基础控制网的维护

轨道基础控制点易受工程施工的影响，应加强对轨道基础控制点 的保护。为确保轨道基础控制点成果的准确可靠，在使用轨道基础控 制点进行后续轨道施工测量时，需要与周围其它点进行校核。

对丢失和破损较严重的轨道基础控制点应按原测标准在原标志 附近重新补设。

（1）补设轨道基础控制点的埋设 补设轨道基础控制点应按原测标准在原标志附近重新埋设。补设轨道基础控制点的点号参考原点号，通过修改原点号中的第四位得 到，第一次补设第四位为“J”，第二次补设第四位为“K”，第三次 补设第四位为“L”依次类推。

（2）补设轨道基础控制点外业测量及数据处理。当有轨道基础控制点丢失时，应补测此点临近至少四对轨道基础 控制点，采用同精度内插的方式进行坐标计算。

平差时首先选择两端各一个稳定的轨道基础控制点进行平差计算，平差后其余未约束的轨道基础控制点成果与原测成果的较差应≤±3mm。满足要求后，平面平差应以补设点附近至少六个稳定的轨道基础控制点为起算数据进行约束平差;高程平差应以补设点附近至少 三个稳定的轨道基础控制点为起算数据进行约束平差。

4 结束语

通过实践证明，整个CPⅢ测量方案的严谨性，科学性，合理性，为实际铺轨提供了极大的便利。通过对测量成果的实地检验与评估，各施工单位对于此方案方法给与了极大的好评，也从侧面印证了选择此测量方法的准确性与重要性。

参考文献

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[3] 孟峰，马全明，陈大勇，李响，高超.CPⅢ控制网测量技术在城市轨道交通中的应用研究[J].测绘通报，2013（01）：73-76.