高速铁路轨道基准网高程测量方法研究

目前国内高速铁路轨道基准网高程建网仍采用德国推荐的方法进行测量,在消化、吸收德国方法的过程中,研究更适合我国高速铁路实际情况的观测方法,最终提出了技术上更合理、测量效率更高的轨道基准网环形测量方法。     

高速铁路轨道控制网测量数据质量控制研究

高速列车要实现安全平稳地高速行驶,轨道必须具有高平顺性,作为铁路轨道铺设和运营维护的测量基准——轨道控制网(CPⅢ)必须精确可靠。CPⅢ网跨度大、网形结构复杂,其观测数据误差、平差基准的原始数据误差和分段衔接误差等因素会影响控制点的精度和可靠性,最终会影响到轨道的高平顺性建设和评判。在现有的技术规范基础上,以轨道平顺性控制为目标,进一步提高轨道控制网测量数据精度和可靠性,完善高速铁路测量数据质量过程控制的理论和技术体系,确保高速铁路高标准建设和列车高速、平稳、安全运行,是高速铁路测量理论领域值得探索研究的课题。论文借鉴大系统控制理论和多元质量控制与诊断理论的思想,构建起轨道控制网全局式数据质量控制体系(global data quality control system of CPⅢ,GDQCS-CPⅢ),主要成果如下。     

高速铁路轨道控制网精密测量数据处理

高速铁路无砟轨道施工建设需要布设高精度的轨道控制网(CPIII),要求相邻点平面相对精度优于1mm,同精度复测较差优于3mm。本文针对轨道控制网测量工程的特点,提出一种适合轨道控制网精密测量数据的处理方法,并采用国内某客专的实测数据进行了分析验证。实验结果表明,采用本文提出的方法能有效提高轨道控制网的平差精度、可靠性和计算效能。     

高速铁路轨道基准网平面网精度评定方法

德国轨道基准网TRN测量方法已在我国高速铁路精密测量中普遍应用。但德国没有相应的精度评定方法,而且其0.2mm的相对点位中误差也不客观。这里首先介绍了德国TRN平面网测量和数据处理方法;根据TRN平面网多次测量观测值之间的互差,提出了TRN平面网相邻点间相对点位中误差的计算方法;推导了其数学模型,并采用该模型计算和统计了某高速铁路TRN平面网相邻点间的相对点位中误差。研究认为0.3mm的相对点位中误差是TRN平面网的精度标准。研究结果对于完善我国高速铁路工程测量规范和指导生产具有较大的参照价值。     

基先导段研究,论高速铁路轨道控制网测量

轨道控制网(CPⅢ)是高速铁路(高铁)的线下工程与线上轨道工程有机结合的控制纽带,它控制着高铁建构筑物衔接,是轨道铺设、精调及运营维护的基准。为此CPⅢ控制网要求技术设计科学、严谨,工序控制严密、合理,测量技术先进、实用,建网成果持续稳定、高精度。本文基合蚌先导段(试验段)工程实际研究,探讨高铁工程测量控制网中的轨道控制网(CPⅢ)测量技术。     

高铁轨道基准网3维构网测量及其平差方法

针对当前高速铁路轨道基准网存在的不足,提出了一种基于3维自由测站交会构网的轨道基准网测量及其数据处理的新方法。首先采用边角网间接平差的严密精度估算方法,对轨道基准网的点间相对精度进行仿真计算;然后结合西南交通大学轨道基准网实验网实测数据,采用自检校3维网平差方法进行数据处理。通过仿真计算和对实验数据的计算分析,认为构网法可以用于轨道基准网3维网测量及其数据处理。而且该方法严谨、效率更优,可供有关部门参照和借鉴。     

轨道控制网平面网复测精度指标合理性探讨

轨道控制网(CPIII)是高速铁路无砟轨道铺设以及运营维护阶段的控制基准,高速铁路工程测量规范中关于CPIII平面网复测的精度指标是根据武广线的测量数据进行统计给出的,没有经过严密的理论推导。鉴于以上不足,对CPIII平面网复测精度指标进行了理论推导与研究,得出高铁规范中CPIII平面点复测与原测坐标较差,CPIII平面相邻点的复测与原测坐标增量较差两项指标的限差,这对评定CPIII控制点的稳定性、可靠性以及后续的施工和维护具有重要意义。     

高速铁路CPO解算及Bernese GPS不同解算策略精度分析

为了满足高速铁路工程勘测设计、工程施工、运营维护各阶段对测量成果的需求,为高速铁路平面控制测量提供稳定、可靠的基准,高速铁路工程测量规范规定:在平面控制网测量工作开展前,应首先采用GPS测量方法建立高精度的框架网CPO。高速铁路建立框架控制网CPO,其外业观测、内业数据处理及处理软件等都有严格的要求。重点对应用Bernese软件采用不同基线选择方式、不同观测值组合、不同模糊度确定方法进行长基线解算,对其解算结果精度进行分析,并给出结论。     

高铁单点交错轨道平面和高程控制网测设新方法研究

为提高高速铁路轨道控制网(CPⅢ)建网及复测的效率,提出单点交错形式三维CPⅢ控制网测设新方法。该方法采用单点交错的布点方式,较点对形式的CPⅢ控制网CPⅢ控制点数量减半;该方法采用全站仪一次测量同时构建CPⅢ平面网和CPⅢ三角高程网,测量效率显著提高。为验证该方法的精度及可行性,对某段高速铁路CPⅢ控制网实测数据进行计算实验。结果表明,该方法求得的坐标与传统点对形式的CPⅢ控制点坐标的较差落入[-1 mm,1 mm]区间的概率为98.9%,求得的高程与矩形法水准高程的较差落入[-3 mm,3 mm]区间的概率为97%,说明按照本文方法构建的CPⅢ平面网及CPⅢ三角高程网,均满足高铁CPⅢ控制网的精度要求。     

高速铁路轨道控制网测段网衔接技术研究

轨道控制网(CPⅢ)是高速铁路(简称高铁)建设中轨道铺设、安装调试控制和运营维护监控的基准。CPⅢ依据技术设计、建设需要,分测段建网,测段网衔接处理是CPⅢ建网技术的关键,其衔接处理将直接影响CPⅢ网成果精度和控制着轨道安装、调试及运营维护监测质量,为此把控测段网衔接技术是提高和保证CPⅢ建网质量的重要环节。     

高速铁路大跨连续梁段CPⅢ平面控制网应用方法研究

梁体温度变化引起的大跨度连续梁伸缩变形量较大,严重影响CPⅢ平面控制网的绝对及相对精度,导致其无法满足轨道检测、精调作业的需要。结合郑西高速铁路渭南河特大桥大跨度连续梁段落桥梁伸缩监测数据及轨道控制网维护的实际需求,对轨道控制网长期稳定性维护方法进行探讨。通过对梁体伸缩特性及监测数据进行分析,提出一种解决因梁体伸缩变形引起的CPⅢ点位坐标变化问题的方法。采用此方法,能够保持大跨度连续梁段落轨道控制网的长期稳定性,避免连续梁段落高频次的CPⅢ平面控制网复测。     

高速铁路隧道洞内CPⅡ平面网建网测量新方法研究

基于导线环网的传统高速铁路隧道洞内CPⅡ平面网建网方法存在控制点标志易被破坏,观测时受隧道侧壁旁折光影响严重和点位精度不均匀等缺点。为了克服这些缺点,文中提出一种基于自由测站边角交会网的高铁隧道洞内CPⅡ平面网建网新方法。理论和实践证明,新方法不仅能有效克服传统方法的不足,而且在提高测量效率和测量精度方面有着显著优势,值得推广使用。     

GNSS／INS组合的铁路轨道三维坐标快速精密测量

研究了利用GNSS／INS组合导航技术实现铁路既有线轨道绝对位置的快速精密测量方法,以便携式轨检小车作为移动平台搭载惯性测量单元、全球卫星导航系统、里程计和轨距尺模块,在运动过程中测量载体的三维坐标、姿态,结合轨距测量值推算轨道中线的精确三维坐标. 该方法对高精度轨道控制网依赖程度低,采用移动测量模式,作业效率高。在徐郑无砟高速铁路的实测结果表明,GNSS／INS组合导航系统平面测量精度优于6 mm(RMS),高程测量精度优于15 mm(RMS),可用于既有线线型恢复。      

轨道高程控制网优化设计及应用

文章分析了《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)中推荐的轨道高程控制网矩形法的特点及其在实践中的应用方式,指出其优缺点,并以实践为基础提出Z型法测量方式.通过对Z型法的相邻点高差中误差、每千米高差全中误差的估算及工程实践检验,认为Z型法无论在工作效率还是观测成果的精度方面,都优于矩形法,认为其可以成为轨道高程控制网的建网方法.Z型法的提出,对施工单位轨道高程网测量的效率及精度提升具有重要参考价值.     

高铁隧道洞内控制网测量新方法的应用

高速铁路线路控制网(CPⅡ)是轨道控制网(CPⅢ)平面网的上一级控制网。因此CPⅡ控制网的精度直接影响CPⅢ平面网建网的精度。在介绍原有隧道洞内CPⅡ测量方法、分析其不足的基础上,研究了利用自由测站边角交会的测量方式构建隧道洞内CPⅡ和二等高程控制网的新方法。讨论了该方法的外业技术要求和内业精度要求,并介绍了新方法方位角闭合差与全长相对闭合差的计算方法。经仿真计算与实测数据计算验证,新方法具有可行性和技术优势,应该在长大隧道洞内控制测量中推广使用。     

自由测站边角交会网在工程中的应用

鉴于自由测站边角交会网具有网形规则、可靠性高、多余观测数多和观测时无需对中等优点,提出将自由测站边角交会网应用于长大隧道洞内平面控制、基坑水平位移监测和有砟轨道CPⅢ平面网建网中。研究结果表明,将自由测站边角交会网应用于上述工程中都能在一定程度上克服传统方法的不足,提高测量效率和精度,值得推广使用。     

高速铁路轨道基准网高程网的精度评定

德国轨道基准网(TRN)是CRTSⅡ型板式无砟轨道技术的一部分,并在我国高速铁路精密测量中普遍应用,但德国缺乏适合国内测量习惯的精度评定方法,而且其0.1mm的高差中误差也不客观。本文首先介绍德国TRN高程网测量和数据处理方法,分析TRN往返测高程较差限差与高差中误差的关系,并在此基础上,根据TRN高程网往返测高差较差,提出TRN高差中误差的计算方法,推导其数学模型,并采用该模型计算和统计了某高速铁路TRN的相邻轨道基准点(TRP)间的高差中误差。研究认为0.3mm的高差中误差应为TRN高程网的精度标准,其结果对完善我国高速铁路工程测量规范和指导生产具有较大的参考价值。     

基于GPS基准网的GPS快速静态定位及动态定位方法

介绍基于GPS基准网进行GSP快速静态定位和动态定位的原理和方法。通过计算基准网改正数及其空间分布，利用内插方法求出用户站的模型误差改正数，不仅可以提高GPS整周模糊度的可靠性，而且能够大大改善GPS测量的精度。利用香港GPS基准网2001年3月的实测数据进行了解算，发现地区在该时间段内受强电离层活动的影响，采用常规GPS测量方法很难确定整周模糊度。利用传统的快速静态定位方法对香港GPS基准网其中一条边（9.2km）24h的观测数据按每15min计算，模糊度确定的准确率仅为45％。采用基准网内插改正数后，仅利用L1的观测数据模糊度确定的准确率提高到100％。点位精度平面位置由2cm提高到5mm，高程精度由4cm提高到3cm。     

自由测站法在高速铁路CPⅢ平面网测量中的应用

在高速铁路的建设中,精密工程测量至关重要.而高速铁路测量的核心技术之一—高精度的CPⅢ平面网测量,由于控制点地理位置的限制,采用常规控制测量方法难以建立.因此,需要研究不在控制点上设站仍然可以建立高精度CPⅢ平面网的方法,而自由测站法能够很好地满足建网要求.介绍利用自由测站法进行CPⅢ平面网的建立原理、平差计算和精度评定等,通过对自由测站法的研究及高速铁路工程案例的分析,得出运用自由测站法能够建立高精度的CPⅢ平面网的结论.     

运营高铁GNSS网复测起算基准兼容性分析及更新方法研究

以某运营高速铁路精测网复测采用GNSS方式观测的CPⅡ控制网数据为例,利用几种不同的兼容性分析方法分别对该网起算点进行兼容性分析,对于检验出的不兼容起算点,选择采用同精度内插法对其坐标进行更新处理,再作为起算基准使用,从而既保证了GNSS网成果的可靠性,也保证运营高铁精测网原复测成果的可对比性、可分析性,此方法对运营高铁GNSS网复测数据处理具有一定的参考意义。