高速铁路运营阶段CPⅢ复测方法研究与应用EI北大核心

研究目的:CPⅢ轨道控制网是高速铁路运营维护阶段轨道系统静态检查的控制基准,需要定期进行必要的复测,且复测工作仅能在夜间4h天窗维修时间内进行。现行规范中CPⅢ网的复测方法需要全线复测且必须联测上一级控制点进行分区段测量等特点导致存在复测工作量大、效率低下等问题。发展一种适用于运营维护阶段CPⅢ网复测的新方法并制定合理的点位稳定性判定标准具有非常重要的意义。研究结论:(1)模拟计算确定CPⅢ网复测的横向和纵向弦长较差限差的建议值分别为1 mm和2 mm,并据此进行了复测点位稳定性判定的试验验证。判定方法为:当相邻CPⅢ点间不满足不大于1 mm的横向弦长较差限差时,则至少有一点的稳定性欠佳,为进一步判别,需结合这两点与相邻点间的纵向弦长较差是否大于2 mm来确定。(2)采用横向和纵向弦长较差的相对变化进行点位稳定性判定与现行规范中的复测方法结论一致,证明该方法是可行的,研究成果对CPⅢ网的复测及相关测量规范的制定和完善有参考价值。     

高铁运维阶段CPⅢ平面网复测方法研究与应用

CPⅢ轨道控制网是高铁运维阶段轨道系统静态检查的控制基准,需要定期进行必要的复测,且复测工作仅能在夜间4 h天窗维修时间内进行。为此,提出了通过对相邻CPⅢ点位之间组成的纵横向弦长的变化进行CPⅢ网复测的新方法,推导出了纵横向弦长较差及其限差的计算模型,通过模拟计算确定了CPⅢ网复测的横向和纵向弦长较差限差的建议值分别为±1 mm和±2 mm,并据此进行了复测点位稳定性判定的试验验证。理论分析和试验结果表明,该方法是正确可行的,研究成果对CPⅢ网的复测及相关测量规范的制定和完善有参考价值。     

运营高铁精测网复测线上CPⅡ更新判定指标研究

运营高铁精测网复测的核心与难点是线上CPⅡ的稳定性判定与正确更新。在研究分析高铁规范中CPⅡ复测更新指标的基础上,结合多条运营高铁线路复测工程经验,就相邻点间坐标差之差的相对精度易超限的问题,提出新的CPⅡ复测更新判定标准与指标。采用相邻点复测与原测方位角较差分析、CPⅢ自由网平差检核、F检验法,不同方法识别的不稳定点一致,从不同角度论证新的复测更新标准的合理性。理论和实践证明,新的CPⅡ复测更新指标不仅大大减少了点位更新率,且识别出的不稳定点更符合点位实际变动情况,可为相关规范的修订提供参考。     

高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准的探讨

基于CPⅢ平面网独有的构网特点,利用参数平差法和协方差传播律,给出CPⅢ平面网复测稳定性判定标准及其严密的计算式,并在此基础上模拟CPⅢ平面网观测数据予以分析,据此确定CPⅢ平面网复测与原测成果的X、Y坐标较差≤±4 mm,且相邻点的复测与原测坐标增量ΔX、ΔY较差≤±2.5 mm。从理论上严密给出高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准,希望能为正在修订的高速铁路工程测量规范所采纳。     

高铁CPⅢ复测高程和相邻点高差较差限差的确定

研究目的:CPⅢ高程网对保证高速铁路无砟轨道高程方向上的静态平顺度具有至关重要的作用。为了确保其测量结果的可靠性,常需进行复测,而目前高铁CPⅢ复测高程和相邻点的高差较差限差一般是基于大量的统计数据给出的,并非经过严密的理论推导。因此,研究CPⅢ复测高程和相邻点高差较差的严密估算原理,对保证在建高铁CPⅢ高程网的建网、复测成果的可靠性具有重要的意义。研究结论:按间接平差原理推导了CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的严密估算模型。并依据该模型,对按德国中视法和中国矩形法施测的CPⅢ高程模拟网进行了仿真计算,其结果与现有高速铁路工程测量规范关于CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定相吻合,为高速铁路工程测量规范有关CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定提供了理论支撑。     

高速铁路普通桥梁段轨道控制网受温度影响的变化研究

日照温度场会使桥梁墩柱产生各个方向的位移,墩柱的位移又会通过支座传递到梁体,从而影响到布设于梁体上的轨道控制网(CPⅢ)的稳定性。合福高铁是我国首条设计时速350 km穿越山区的高速铁路,有多座桥梁相邻墩柱高差较大。在项目建设过程中,发现有部分桥梁段的CPⅢ在各次复测中坐标差异明显,超过了规范中规定的3 mm的复测较差限差。因此有必要监测在温度变化影响下CPⅢ的坐标变化,分析其特点与规律,给出此类情况下CPⅢ成果更新的指导性建议,服务于后续高铁建设及运营维护。     

铁路隧道洞内CPⅡ导线测量与复测精度指标合理性探讨

在铁路隧道洞内精密平面控制网CPⅡ建立、复测过程中,因规范规定的往返观测平距较差限值、导线复测水平角较差限差及边长较差限差指标过严,致使规范不能严格有效执行。以某线3座新建隧道工程的洞内CPⅡ控制网建立与复测为基础,对实测数据进行较差统计,对规范中现行测量限差匹配合理性进行分析,提出更加合理可行、安全可靠的限差指标建议,达到既能保证控制网测量质量,又减轻施测单位测量工作量的目的,供将来规范修订时参考。     

CPⅢ平面网必要点位精度的研究

研究目的:在考虑CPⅢ网的观测网形以及网中观测值的必要观测精度的前提下,对CPⅢ标准网以及改进网的必要点位精度进行仿真计算.通过误差理论分析,探讨CPⅢ点在2种网形下的合理点位精度,并进一步推算CPⅢ标准网以及改进网2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的合理允许误差.研究结论:采用边角网精度估算的方法,推算CPⅢ控制网的必要点位精度.认为改进CPⅢ网的交互强度虽比标准的CPⅢ网好,但其点位精度却比标准的CPⅢ网差,在横向精度方面差异更大.对标准CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±1.5 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±3.0 mm;对改进的CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±2.0 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±4.0 mm.     

轨道控制网平面偏移误差对高速铁路轨向平顺性影响的研究

对实测的高速铁路CPⅢ点位数据进行偏移假设试验,分析测站内多个CPⅢ点位发生偏移时对轨道精调数据及轨向平顺性的影响。研究表明,CPⅢ点坐标变化会直接影响调轨设站坐标,进而对轨向的精调偏差产生影响,CPⅢ点位变化越大,距离设站点越近,其对轨向的影响也越大。对于单个测站范围内的CPⅢ点位坐标,其在规定的限差范围内变化时,对测站范围内轨道10 m弦和30 m弦的轨向平顺性变化影响非常小。对于多个测站,当测站所观测的CPⅢ点在规范限差范围内变化时,300 m弦内每150 m轨向偏差与变化前的轨向偏差最大值为4. 54 mm。     

高速铁路CPⅢ相邻区段搭接方法研究与应用

研究目的:CPⅢ轨道控制网相邻区段之间能否实现合理平顺搭接已成为影响控制网能否达到高精度的重要因素之一,进而影响轨道的平顺性。本文针对现行规范中直接坐标严密平差搭接方法在可操作性上存在的问题,结合工程实际对CPⅢ网相邻区段搭接方法进行对比研究,意在发展一种既能满足工程实际需要又能有效提高CPⅢ网相邻区段之间搭接精度的新方法。研究结论:(1)余弦函数平滑搭接法在CPⅢ平面网相邻区段搭接中应用是可行的,其搭接处理后的长波平顺性和相对精度均高于直接坐标严密平差搭接法;(2)提出的"基于余弦函数平滑坐标的严密平差搭接法"更加有利于提高搭接区段轨道的短波平顺性和整体线路的长波平顺性;(3)本文研究成果满足工程测量实际需要,可应用于无砟轨道铺设阶段和运营维护阶段CPⅢ平面网相邻区段平顺搭接处理,对相关测量规范的完善有一定参考价值。     

高速铁路线上加密CPⅡ和CPⅢ网复测方法优化探讨

精测网复测是高速铁路运营维护阶段的一项重要工作内容,结合运营期高速铁路精测网复测的内容、周期与特点,分析目前制约高速铁路加密CPⅡ与CPⅢ复测效率的因素,针对加密CPⅡ与CPⅢ复测不能同步这个问题,发明一种新型棱镜连接卡,并通过实验验证其同心精度优于1 mm,其有效解决了加密CPⅡ与CPⅢ观测不能同步的问题,提高了高速铁路运营期天窗的利用率,通过工程实践进一步验证这种新型棱镜连接卡的精度,对全国高速铁路运营期精测网复测具有借鉴意义。     

高速铁路运营期间CPⅢ平面网复测方法优化探讨

为满足高速铁路线路运营维护的需要,提高CPⅢ网复测作业效率,结合运营期间CPⅢ平面网复测特点,提出了平面网复测的优化方法—"固定2C半盘位测量法",并对该方法的测量精度进行了初步分析。结合某高速铁路运营期CPⅢ平面网复测数据,采用"固定2C半盘位测量法"进行平差文件计算和CPⅢ网平差处理,并与常规全盘位测量数据计算结果进行对比分析,进一步验证了该方法在运营期间CPⅢ平面网复测中的可行性。     

基于多限差的高铁CPI控制网复测稳定性分析新方法研究

以新建成都至重庆铁路客运专线复测数据为基础,介绍现有客运专线基础控制网CPI平面网复测平差和现有双限差方法进行CPI控制网复测点位稳定性分析的原理。在此基础上,提出多限差方法进行CPI控制网复测的点位稳定性分析新方法,可探测出CPI复测网中不稳定的CPI控制点。最后,对双限差和多限差两种方法得到的稳定性评价结果进行对比分析,发现新方法可探测出双限差法无法发现的不稳定点,研究结果对CPI控制网复测数据处理具有指导价值。     

高速铁路大跨度斜拉桥主梁CPⅢ点实时高程预测模型算法研究——以昌赣高铁赣江特大桥为例

大跨度斜拉桥梁体受到多种环境因素的影响会发生变形，进而导致桥面CPⅢ控制点的成果具有多值性，昌赣高铁赣江特大桥主跨长300 m,采用常规的技术方法在如此大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道难度较大。通过实测桥面CPⅢ点位高程、大气温度、梁体温度和桥塔位移变形，建立以上几种参数之间的关系模型，通过模型计算各个CPⅢ点在不同温度条件和桥塔偏移量下的变化量，并验证模型计算结果和实测结果较差小于规范要求的3 mm限差，进而采用模型计算的高程数据进行自由设站，设站精度均不大于规范要求的0.7 mm限差，说明本研究模型计算的CPⅢ点高程能够在实际工程应用中使用并满足规范的精度要求。     

高速铁路轨道基准网平面网精度指标合理性研究

介绍国外对高速铁路轨道基准网平面网精度的评定方法,通过试验和客运专线实测数据研究轨道基准点相对点位精度指标的合理性,并结合某客运专线实测数据对平面网外业数据的限差指标进行统计分析.研究结果表明:将轨道基准网平面网相邻点相对点位精度定为0.2 mm 偏高,现有的测量方法难以达到,合理值应为0.4 mm;外业测量时还应增加各点多次测量间坐标较差作为控制指标,以弥补目前平面网只有内业数据处理限差指标的不足.     

应用CPⅣ网进行轨道几何状态测量方法研究

研究目的:高速铁路轨道精调前应进行轨道几何状态测量。现行的方法是采用CPⅢ后方交会自由设站进行轨道几何状态测量,再与设计参数进行比较,之后通过精调使轨道的平顺性各项参数满足设计要求。利用轨道基准网相邻点具有较高相对精度和点位永久保存可用于运营维护阶段的特点,本文提出在轨道基准网(CPIV)点上利用强制对中装置设站、后视,配合轨检仪进行轨道几何状态静态检测的新方法,结合工程实际对该方法进行现场试验。研究结论:(1)采用CPIV强制对中设站方法进行板式无砟轨道几何状态静态检测,设站时间短,作业效率显著提高;(2)CPIV强制对中设站方法利用相邻点间的高精度可确保轨道的高平顺性,经现场试验证明,测量成果正确可靠,满足规范要求;(3)应用CPⅣ网进行轨道几何状态测量,统一了轨道板、轨道精调控制基准,平顺性指标较好,值得推广应用;(4)研究成果可应用于高速铁路板式无砟轨道施工和运营维护阶段轨道几何状态静态检测,对相关测量规范的编制和完善具有参考价值。     

CPⅢ点位变化对轨道线形的影响

为了更好地解决高速铁路运营监测中重点监测段落划分及沉降监测等问题,以本次复测和竣工复测的CPⅢ实测数据为基础,通过轨道监测软件分析CPⅢ点位横向、垂向变化对轨道线形的影响,沉降量最大值为-44. 0 mm与工务段提供的重点沉降监测数据一致;经过对不同段落的对比分析,分析结果与实测数据吻合性较高,验证了方法的可靠性,较好地解决了重点段监测划分及沉降监测问题。     

2C互差对CPⅢ平面网精度影响的仿真计算与分析

研究目的:在满足CPⅢ网点间相对点位精度要求的前提下,在CPⅢ网实测数据添加符合正态分布的随机误差,以此来模拟2C互差值,同时采用边角网间接平差的严密精度估算方法,探究2C互差对CPⅢ平面网主要精度的影响。研究结论:根据无碴轨道CPⅢ平面网外业观测的方法和特点以及测量现状,通过添加符合正态分布随机误差的方法,模拟2C互差值,并采用某客专的部分数据进行了仿真计算。通过对结果的分析,证明了2C互差对CPⅢ平面网的主要精度有一定的影响,然而,在起算数据精度较好和投影变形较小的前提下,通过本文的研究认为可以适度放宽2C互差的限差至15″,这时CPⅢ平面网的主要精度指标仍能满足规范的要求,这样的话放宽2C互差的限差指标可提高CPⅢ平面网的测量效率,也为高速铁路工程测量规范的修订与完善提供基础资料。     

运营期高铁精测网“逆向”复测及其数据处理新技术研究

针对当前运营期高铁精测网复测及其数据处理分析过程中存在的问题,提出一种“逆向”复测方法。所谓“逆向”复测方法,就是先进行CPⅢ平面和高程网的复测,且在CPⅢ平面网复测时同步联测线上CPⅡ点,在CPⅢ高程网复测时同步联测线上水准点,该方法可以省略线上CPⅡ网和水准网的复测环节;然后以复测过的线上CPⅡ点和水准点的复测结果,对CPⅠ和CPⅡ的GNSS联合网以及线上和线下的高程联合网进行复测与约束平差,以达到对线下CPⅠ网和线路水准基点网进行复测的目的。该方法已经在国铁集团广州局的多条运营期高速铁路精测网复测中成功应用,具有精度高、CPⅢ网复测成果与原测成果吻合度好和复测效率高等技术优势。     

高速铁路CPⅢ平面网的闭合差研究及其应用

CPⅢ平面网精度要求高、外业观测的数据量大.如何评定CPⅢ平面网外业观测数据的精度,以及如何进行CPⅢ平面网外业观测数据的粗差探测,是CPⅢ网理论研究和测量实践的重要内容之一.本文在充分研究CPⅢ平面网网形特点的基础上,提出CPⅢ网纵横向闭合差的概念,并推导CPⅢ网纵横向闭合差限差的计算模型.通过模拟计算,确定了CPⅢ网纵横向闭合差极限误差的建议值,并据此进行CPⅢ网外业观测数据中是否含有粗差的检核.剔除并重测含有粗差的外业观测数据,可以有效提高CPⅢ网的可靠性和精度.本文的研究成果,对CPⅢ平面网测量及相关测量规范的制定和完善有参考价值.