高速鐵路測量網布設技術探討

王臣璽

（中鐵三局天津建設工程有限公司，天津 300000）

高速鐵路測量網布設技術探討

王臣璽

（中鐵三局天津建設工程有限公司，天津 300000）

近年來，隨著我國高速鐵路的發展,全國各地的高速鐵路數量開始增多，這就要求高速鐵路的運行要具有更高的安全性和可靠性。高速鐵路無砟軌道對線路穩定性和平順性的極高，建立有效、經濟實用的精密測量控制網是保障高速鐵路建設工程施工、放樣及運營維護精度的前提。

高速鐵路；測量網布設；技術

1.高速鐵路控制網精度控制標準

高速鐵路時速快,效率高,為了保證其安全性,基礎控制測繪工作尤為重要。軌道平順度包含線路方向和縱向方向兩個分量，線路方向的不平順是指鋼軌頭內側與鋼軌方向垂直的凸凹不平順。為與目前的高速鐵路建設相適應,需要嚴格結合相關要求來檢驗全站儀補償器、自動照準以及軸系誤差等，保證各個指標都達到穩定狀態并且符合相關要求，才可以進行作業。以現有的規范和軌道平順性指標為指導，在分析現有高速鐵路控制測量理論的基礎上，對某高速鐵路段平面控制網建設的不同等級，對其相應的精度指標進行統計和分析，進而研究高速軌道平面控制測量及GPS網優化技術問題。

1.1 短波平順度對線路位置的影響

現以直線線路討論，當在10米處產生2mm不平順度時，線路將出現轉折角為（82.5″），直線B移至B′點。每個不平順度具有偶然性，因此，由各段不平順度產生的點位移按偶然誤差計算，設AB為150米，則=127mm。

短波不平順累計誤差示意圖

1.2 長波平順度對線路位置的影響

長波平順度要求，150米處不大于10mm，當在150米處產生10mm不平順度時，線路將出現轉折角為（27.5″）。設AB為900米，則 Mβ=147mm。雖然如此，如果僅僅控制軌道的平順度，在達到要求的情況下，軌道的整體線形總是不能保證。由上可知，在客運專線無砟軌道的施工過程當中，僅僅控制軌道的平順度是不夠的，我們還需要建立無砟軌道施工測量控制網來實現軌道的總體線形的正確。

2.某高速鐵路GPS控制網優化設計及測量方案

高速鐵路技術經過幾次發展,目前已經成為當今世界鐵路發展的共同趨勢。我國在借鑒德國等國家先進技術的基礎上,依據誤差分析理論和仿真試驗,考慮我國的技術能力,CPII控制點應有良好的對空通視條件,相鄰點之間應通視,特別困難地區至少有一個通視點,以滿足放線或施I測量的需要。CPII網采用邊聯結方式構網,形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網,并與CPI聯測構成附合網。GPS網約束平差時，基準選取不當，將會直接影響最終結果，更嚴重的可使高精度的GPS網產生扭曲。根據基線解算原理可知，基線固定點的誤差會給基線結果帶來一定的誤差，此外，因此，必須對網的位置基準進行優化設計。使得我國鐵路測量工作更加規范化和系統化。精密測量貫穿高速鐵路無砟軌道鐵路勘測設計、施工和運營維護的全過程,對保證軌道的高平順性、高精度起著非常重要的砟用。并以CPⅡ控制網和二等水準基點為基準開展定測放線及專業調查測繪工作。困難地區若工期緊張，可先用四等水準取代二等水準作為高程控制基準，但在施工前須貫通二等水準。們可以反推出CPⅠ和CPⅡ控制網的相關精度要求。CPⅠ和CPⅡ最弱點的橫向中誤差計算按導線測量方法，計算最弱點的橫向中誤差公式為：

最好先對它們進行相容性檢驗，以免由于某個基準不匹配引起網形和比例尺發生變化。若網中無任何其它類型的己知起算點數據時，可將網中一點多次進行GPS觀測得到的坐標作為網的位置基準，或按秩虧網處理，選擇重心基準。CPⅡ在CPI的基礎上采用GPS測量或導線測量方法施測。點間距離800～1000米。GPS測量按鐵路C級要求施測。基線邊方向中誤差不大于1.7″，最弱邊相對中誤差1/100000；導線測量等級為四等，測角中誤差2.5″，相對閉合差1/40000。

3.高速鐵路控制測量中需要注意的問題

3.1 基礎平面控制網(CPI)

點位周圍視野開闊,在地面高度角15°內不應有成片的障礙物,便于GPS衛星信號的接收，采用一個已知點和一個己知方向進行坐標轉換,并引入相應的平面坐標系;(4)為保證GPS測量的高精度性,坐標轉換前,檢查聯測三角點的精度,確認至少滿足C級控制點精度后方可采用; 在觀測之前，需要將其放在空氣中一定的時間，促使其對溫度適應，并且要合理調整相關的氣象元素，如溫度、氣壓以及相對濕度等，對于溫度以及氣壓的改正，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可進行自動觀測，利用數據處理軟件對數據進行處理即求得測點三維坐標。而其它觀測工作如衛星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

3.2 線路控制網(CPII)

根據CPIII測設方案的要求，CPⅢ點應成對布設，距離布置一般約為50～70m，個別特殊情況下相鄰點間距最短不小于40m，最長不大于80m。再在此基礎上進行同步觀測的布網形式稱之為同步圖形擴展式。其擴展形式快，作業方法簡單，建立某些觀測量的復測，圖形結構比較強，是工程測量中常用的一種布網方式。采用同步圖形擴展的觀測方式主要有點連式，邊連式和混連式。CPII控制點位盡可能選在鐵路用地界內、不易被破壞的范圍內;當與水準點共用時,應選在土質堅實、安全僻靜、觀測方便和利于長期保存的地方,并按規定埋石。CPⅢ測量標志（包括預埋件、連接件、測量棱鏡）；數字水準儀與配套的因瓦水準標尺；CPⅢ外業數據采集軟件與CPⅢ內業平差計算軟件。在測量CPⅢ的過程中根據工程的施工需要可以對路段進行分段測量，并且需要對分段長度予以控制，一般應當不大于4km。CPII控制點應有良好的對空通視條件,相鄰點之間應通視,特別困難地區至少有一個通視點,以滿足放線或施I測量的需要。CPII網采用邊聯結方式構網,形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網,并與CPI聯測構成附合網。

3.3 高程控制測量

隨著先進技術的發展日新月異，精密測量技術也在不斷提高。根據制造技術發展趨勢，精密測量的自身要求以及測試信息處理技術方向，未來精密測量方向會向多樣化方向傾斜。靈活的應用點連式和邊連式的施測方法，因其作業靈活，效率高，常規測量常用的一種施測方式，高速鐵路無砟軌道與另一鐵路連接時,應確定兩鐵路高程系統的關系。水準路線應沿線路敷設,水準點埋設滿足下列要求∶(1)水準點應每2km設置一個。

4.結束語

綜上所述，高速鐵路精密控制測量技術是高速鐵路建設的關鍵環節，高鐵的穩定健康發展必須要有精密控制測量技術作為基礎。穩定的表現獲得了多家高鐵施工單位的青睞與肯定，在已建成和在建的高速鐵路工程中都有著廣泛的應用。

[1]冷道遠.高速鐵路無砟軌道CPIII控制網測量技術[J].隧道建設,2009年2期.

[2]王兆祥.鐵道工程測量[M].北京∶中國鐵道出版社,2003.

[3]張英翔，胡波，羅濤，等.京滬高速鐵路CPII控制網復測技術研究[J].地理空間信息，2008，6（3）：112-114

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1007-6344（2015）06-0157-01