探析高速鐵路精測控制網(wǎng)的測量論文
一、控制網(wǎng)平順度要求
高速鐵路的平順度對于列車在運行中的安全性和舒適性有很大的影響，因此必須要保證鐵路的平順度。它主要有兩個分量構(gòu)成：線路分量和縱向分量。線路分量指的是鋼軌頭內(nèi)側(cè)和鋼軌鋪設(shè)方向在凹凸兩方面的平順性。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求線路分量在10m 弦實測正矢和理論正矢差值不超2mm。
平順度并不能保證鐵路整體線路的正確性和精確性，它只是其中的一個標(biāo)準(zhǔn)，是一種局部誤差，與精確性有相關(guān)性，不是全等性。因此平順度只能作為控制測量的部分標(biāo)準(zhǔn)。平順度具有誤差累計和擴大的特性，只保證平順度有可能使得實際線路與理論線路相差甚遠(yuǎn)。平順度包括短波平順度和長波平順度。
(一)短波平順度誤差計算
以直線性的線路為例來說，10m 的線路如果出現(xiàn)2mm 的不平順度，那么線路就會產(chǎn)生82.5″的轉(zhuǎn)折角，此時將B 移至B′點。假設(shè)AB 短線路總長為150m，根據(jù)平順度具有偶然性的誤差計算得出mβ=127 ㎜。
(二)長波平順度誤差計算
假設(shè)線路總長AB=900mm，根據(jù)平順度長波要求，每150m 不大于10mm，按最大值10mm 計算線路將會產(chǎn)生27.5″的轉(zhuǎn)折角，則整個線路mβ=147 ㎜。相比較之下，無砟軌道鋪設(shè)每150m 最大10mm 的平順度要求比每20 米弦實測正矢與理論正矢之差為2 毫米的精度要求高。
盡管如此，鐵路平順度在達(dá)到要求的情況下，整體線路在誤差累計的情況下有可能會與預(yù)測或者理論線路偏差很遠(yuǎn)。因此在鐵路軌道的鋪設(shè)過程中，還需要運用精測控制網(wǎng)來保證鐵路整體線路的正確性和精確性。
(三)CPⅠ和CPⅡ誤差計算
利用無砟軌道中平順度的要求，我們可以反求CPⅠ和CPⅡ控制網(wǎng)的相關(guān)精度要求。依據(jù)導(dǎo)線測量方法，我們計算CPⅠ和CPⅡ最弱點的橫向中誤差。對于CPⅠ，假定s 取值4000m，通過計算可得km=11.6 ㎜。對于CPⅡ，假定S 取值4000m，通過計算可得km=11.6 ㎜。
同時我們假設(shè)縱向分量誤差與橫向誤差相等，則同樣計算可得最弱點的點位中誤差約為5mm 和15mm。
二、精密高程測量
(一)總體方案
首先線路水準(zhǔn)基點作為基準(zhǔn)一定要選擇在線路的旁邊并且是不容易發(fā)生變動破壞的位置，按照慣例一般是選擇在橋墩底部，并且加設(shè)無重型車輛通行。線路水準(zhǔn)基點的編號有原則依據(jù)，一般按照BM-X-XX 的格式進(jìn)行編排，其中x 表示標(biāo)段號，xx 表示標(biāo)段內(nèi)里程增大方向按照順序標(biāo)號。其中點好標(biāo)志字號按照統(tǒng)一規(guī)格字摸，字高6mm，正楷字體刻繪，白色油漆抹底，編號用黑色漆，點號銘牌的白色抹底規(guī)格應(yīng)為 40cm×30cm。
精密高程測量的水準(zhǔn)點要求與測量線路的水準(zhǔn)點埋設(shè)要求一樣，并且它的測量要求要高于ds1 的水準(zhǔn)儀，同時需要經(jīng)過相關(guān)部門的檢定，同時處于有效期之內(nèi)。
為了能夠檢測水準(zhǔn)點是否產(chǎn)生明顯的下沉，在沉降區(qū)水準(zhǔn)特殊地段必須能夠同時測量到至少兩個深埋的水準(zhǔn)基點。而對于非沉降去區(qū)地段的線路要保證至少五個水準(zhǔn)點的聯(lián)測。水準(zhǔn)線路的檢測按照往返原則進(jìn)行，且按照同一線路，分時段進(jìn)行，每個檢測段按偶數(shù)站結(jié)束。高程控制網(wǎng)測量中無需測量低端和需要測量低端各自按照標(biāo)準(zhǔn)要求來進(jìn)行：無需測量地段按精密水準(zhǔn);需測量地段按照二等測量標(biāo)準(zhǔn)要求，并且要分級控制。進(jìn)行作業(yè)前和過程之中是檢查角不要超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。為了保證準(zhǔn)確性和精確性，水準(zhǔn)尺安裝時要用輔助支撐，同時轉(zhuǎn)點處加裝尺墊。
水準(zhǔn)測量儀和水準(zhǔn)尺的選取標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照施工中測量要求的等級來選擇，過高或過低的等級標(biāo)準(zhǔn)都會給使用者帶來不必要的麻煩或者達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，選取中優(yōu)先考慮數(shù)字水準(zhǔn)儀，自帶有數(shù)據(jù)采集自動記錄功能，內(nèi)置存儲器存儲測量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成電子手簿。
(二)相關(guān)技術(shù)規(guī)定
如果施工規(guī)劃中遇到跨越特大河流的情況時，二等的水準(zhǔn)線路應(yīng)該按照《國家一、二等水準(zhǔn)測客運專線精密控制網(wǎng)測量量規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，作為測量的依據(jù)。
(三)數(shù)據(jù)處理
1、采用高程控制網(wǎng)進(jìn)行測量時要依據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》TB10601-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則進(jìn)行實施。計算時從聯(lián)測的線路水準(zhǔn)基點開始算起，然后再進(jìn)行平差計算，這其中要用到專業(yè)的平差軟件，計算結(jié)果要保留到小數(shù)點后一位。
2、所需數(shù)據(jù)測量結(jié)束后要計算飄然誤差MΔ，計算時要按照被測段往返測高差不符值。其中水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20 時，還要計算閉合誤差Mw。
三、平面控制
在進(jìn)行鐵路軌道施工時若借用平面控制網(wǎng)進(jìn)行測量時，應(yīng)了解平面控制的三個分網(wǎng)的各自用途。平面控制網(wǎng)分為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI，線路控制網(wǎng) CPⅡ和基樁控制網(wǎng) CPⅢ。CPI 主要是為高速鐵路的勘測、施工及以后的運營提供坐標(biāo)基準(zhǔn)。CPⅡ主要是提供勘測和施工的控制方面的基準(zhǔn)。CPⅢ主要為鋪設(shè)無渣軌道和高鐵運營維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。
(一)三級布控測量方法
CPI 和CPⅡ分別按鐵路的B 級和C 級測量要求來進(jìn)行測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行cp1 測量時在4km 的距離內(nèi)設(shè)上一個點或者一對點，要求是能夠保證兩個誤差不超出范圍值。最弱變的相對中誤差 1/170000，基線邊方向中誤差不大于 1.3″。CPⅡ的測量要用到GPS 測量，并且在CPI 的基礎(chǔ)上進(jìn)行，也可以用導(dǎo)線測量方法進(jìn)行測量。兩點間距離為800~1000m 時，最弱邊相對中誤差為 1/100000，若用導(dǎo)線測量法進(jìn)行，則按照四等來計算，各種誤差均不要超值。測角的中誤差為2.5″，基線邊方向中誤差不大于 1.7″，相對閉合差 1/40000。CPⅢ的測量方法稱為后方交會網(wǎng)測量，也可稱之為自由設(shè)站交會網(wǎng)測量。按照《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》在用此種剛發(fā)進(jìn)行測量時以 2×3 個 CPⅢ點作為測量目標(biāo)，每個目標(biāo)數(shù)據(jù)要測3 次。
對于CPⅢ控制點的距離一般在60m 左右，不要大于80m，CPⅢ觀測點的要求為120,m 左右，一般不要超過180m。
在測量時一定要記錄各項所需數(shù)據(jù)。CPI、CPⅡ-點上的目標(biāo)點的棱鏡高、當(dāng)時的氣壓及溫度等等都要記錄下來。注意每個測量點都要測量三次。如果線路上出現(xiàn)了長短鏈要特別注意那些編號和重復(fù)里程。
(二)測量要求
三級布控測量有相應(yīng)要求在進(jìn)行測量前一定要熟知這些要求：
1、在用平面控制網(wǎng)進(jìn)行測量之前一定要設(shè)計好總體及局部的技術(shù)方案，這其中包括：CPⅢ點的埋設(shè)與編號設(shè)計、測量方法與精度設(shè)計、CPⅢ觀測網(wǎng)形設(shè)計，測量中所需儀器，人員的組織安排以及與之相關(guān)的安全注意事項等等。
2、CPⅢ按照自由設(shè)站交會網(wǎng)測量時要依次進(jìn)行，每段測量，不要遺漏。
3、CPⅢ平面網(wǎng)水平方向測量需要滿足以下要求：在對控制點進(jìn)行測量時，可以采用多測回全圓方向觀測法，對于同一測站來說，測量控制點可以采用一次或者分組觀測。如果采用分組觀測，應(yīng)采用同一方向歸零，并且要重復(fù)觀測一個方向。水平觀測應(yīng)滿足相關(guān)要求。
(三)數(shù)據(jù)處理
采用平面控制法進(jìn)行鐵路施工指導(dǎo)時，數(shù)據(jù)的測量必須要有專門的數(shù)據(jù)處理軟件，應(yīng)滿足能夠自動記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。在測量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲之前要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，查看各項數(shù)據(jù)記錄是否齊全完整，應(yīng)包括一下內(nèi)容：觀測者、記錄著、復(fù)核者、日期及天氣情況等要素。如果數(shù)據(jù)不滿足要求要及時的進(jìn)行重測，保證無誤后進(jìn)行存儲和提交。
數(shù)據(jù)的計算和平差處理要用經(jīng)過鐵道部正式認(rèn)定過的軟件，否則無效。在最后的計算結(jié)果報告中要注明軟件名。進(jìn)行整體平差計算時要對各項精度做出評定。
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