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CPⅢ网区段搭接数据处理研究

研究目的:高速铁路轨道控制网(CPIII)相邻区段的搭接是否合理将直接影响轨道的平顺性,影响轨道长短波检测的计算结果。本文针对国内轨道控制网CPⅢ两种主要的区段衔接方法,结合工程实际进行了研究。给出两种搭接计算的算法,对两种算法的结果进行比较,并对其优缺点进行分析对比;对搭接平差前超限情况的处理方法进行阐述,为类似工程应用提供参考。研究结论:在相邻两段CPⅢ网独立平差后搭接区点的坐标较差≤3 mm情况下,两种方法得到的搭接平滑结果,均可以满足轨道长短波检测的需要。从测量理论和实践应用出发,严密平差搭接的方法应该更可靠,搭接数据处理的可操作性更强,更适用于工程测量实际情况。     

高速铁路CPⅢ平面控制网相邻区段搭接方法研究

在建立高速铁路CPⅢ控制网时,由于相邻区段两次都测量存在误差,因此必须需要对相邻区段重叠CPⅢ点的坐标进行搭接.在原有搭接方法的基础上,提出余弦函数平滑的搭接方法,介绍了该方法的数学模型,推导了余弦函数平滑后CPⅢ相邻点问的相对点位精度计算模型.理论分析和实测数据的对比分析结果表明:该方法在区段搭接中较传统方法好,值得在高速铁路工程实践中推广应用.     

基于改进四参数严密平差法的高铁CPⅢ相邻区段搭接处理方法研究

高速铁路轨道控制网(CPⅢ)主要为轨道铺设、精调及运营维护提供安全、稳定、可靠的控制基准。针对轨道控制网相邻区段的搭接精度会直接影响轨道平顺性的问题。基于假设检验理论,运用坐标差异性检验法对相邻搭接区段重叠点的独立平差坐标进行处理,得到重叠点坐标的差异性参数,以便科学合理地选择搭接点。分析经典四参数转换法的不足,并对经典四参数转化法进行优化,以此为据,比较分析经典四参数转换法和余弦函数平滑法的优劣,提出基于四参数转换的严密平差搭接法。结合具体工程实例,对3种搭接方法进行对比分析。研究结果表明:新的搭接处理方法可以有效改善轨道控制网搭接精度。     

采用两点CPⅡ控制CPⅢ平面网接边处理新方法

作为轨道精调的基础控制网,CPⅢ控制网区段间接边处理的质量直接影响轨道的平顺性。从线上平面加密点CPⅡ布设的角度出发,提出采用两点CPⅡ控制接边的新方法,通过与传统单点CPⅡ控制接边的方法进行对比分析,证明新方法能使相邻区段的控制网更好地衔接,降低了接边处理带来的控制网扭曲。     

高速铁路轨道测量控制网区段搭接的探讨

高速铁路轨道控制网(CPⅢ)一般分区段建立,在前后区段接头处控制点需要平顺搭接,从而保证后期无砟轨道的静态平顺度。探讨对区段间重叠区域的控制点使用余弦函数加权搭接的平顺处理方法,实现前后区段独立测量的数据进行平滑过渡。     

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。     

CPⅢ区段搭接严密平差法研究

基于统计检验理论,对CPⅢ区段搭接严密平差法进行了进一步的研究分析,提出了新的搭接点对选择方法-坐标差异性检验法,并阐述了该方法的数学模型。通过理论分析和实例验证表明:在CPⅢ相邻区段搭接处理时,对搭接区段同名参数在前后两区段的测量平差值进行差异性检验,以此为基础选取搭接点对更为科学合理;在置信区间内的t(f)值越小,就越有理由认为坐标差异性不显著,当桩点的X、Y坐标差异性检验参数t(f)值均小于临界值时,可认为该点坐标没有明显差异,该点可作为搭接点,反之则不能;选取t(f)值较小的点作为搭接点,可以很好地实现相邻区段的平顺搭接。     

高速铁路CPⅢ平面控制网长度投影变形处理方法研究

在建立CPⅢ平面控制网时,由于设计和现场客观因素将造成测量数据发生长度投影变形,对CPⅢ平面控制网的整网精度产生影响。为了尽量消除长度投影变形,令在地面上观测的长度能与设计值相匹配,提高CPⅢ平面控制网的精度,提出了两化改正及尺度改化两种方法对CPⅢ平面控制网的观测数据进行处理,并将改化前后数据的约束平差结果进行对比,证明长度投影变形改化方法的处理结果与原成果基本一致,并且可消除长度投影变形,提高CPⅢ平面控制网的精度。     

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。     

CPⅢ平面网半盘位观测的可行性研究与分析

研究目的:将实测于某高速铁路客运专线的CPⅢ平面网数据分全盘位和半盘位分别进行平差处理,通过对CPⅢ平面网半盘位观测方式进行的可行性研究与分析,以期望能够用半盘位的观测方式来代替现在CPⅢ平面网全盘位观测的外业数据采集方式。研究结论:通过理论分析和采用大量CPⅢ平面网半盘位观测数据进行平差计算,并且与用全盘位观测数据进行平差计算的各项精度指标进行对比分析,证明能够用半盘位的外业观测方式代替现在CPⅢ平面网的全盘位的外业观测方式,这一研究结论可为《高速铁路工程测量规范》的修订与完善提供依据。     

高速铁路衔接测量问题探讨

新建高速铁路与既有高速铁路衔接需根据平面坐标系统采用的参考椭球确定坐标转换方式。参考椭球相同时,新建控制网加入既有控制网的国家约束点及CP0点,进行约束平差计算,然后进行各项坐标转换。参考椭球不同时,新建控制网需联测既有控制网的CPⅠ、CPⅡ控制点,进行约束平差计算。两个系统参考椭球、中央子午面及投影面均不相同时,首先计算出两个坐标系统共用控制点的坐标,在施工坐标系下计算公共点的边长及角度,进行距离及角度的比较,若精度符合要求,即可以公共控制点为基准,进行正线、联络线、支线的衔接,进而对里程进行推算。     

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。     

附加系统参数平差在高速铁路CPⅢ控制网数据处理中的应用

高速铁路CPⅢ控制网测量中距离观测值可能存在系统性的固定误差或比例误差。针对该问题,探讨了采用附加系统参数的平差方法进行CPⅢ控制网数据处理,并以一个实际高速铁路CPⅢ控制网为例,对附加系统参数的平差方法和经典约束平差方法进行了比较与分析。通过研究,得出了有益结论：对于存在系统误差的CPⅢ控制网,可预先估计可能存在的系统误差,通过引入附加参数进行自动补偿,平差结果更为可靠。     

基于IGS的大范围区域工程控制网建网方法研究

为了研究大范围区域工程控制网的建网方法和整网平差方案,利用IGS站之间重复基线的传递功能,基于东北区域多个高速铁路的框架控制网(CP0)构建区域网,在验证IGS长基线的可靠性后,对该区域控制网进行无约束和约束平差计算。研究表明,利用不同坐标系的起算值,分别整网平差计算得到该区域网所有CP0测点CGCS2000坐标、1980西安坐标和1954北京坐标的成果,与原成果进行比较,坐标较差均在0.005～0.035 m之间;利用同名点的不同坐标系的成果,通过四参数模型求解坐标转换参数,利用该参数计算CP0测点的坐标与已知坐标进行对比以验证转换精度,点位偏差总体在0.01～0.10 m之间。研究结果表明,采用该方法的精度指标均满足高铁测量规范。通过东北区域网求解的转换参数,可服务于项目所在地的用地规划、国土测绘资料的衔接,并为后续开展的其他铁路坐标转换工作提供便利。     

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。     

客运专线无砟轨道平面控制网分级平差与整体平差的差异分析

客运专线无砟轨道的平面控制网分三级布设，数据处理在施工阶段是采用固定起算数据的分级平差，而后期复测阶段则可采用整体平差。为解决复测数据与施工数据的衔接问题，以最小二乘分解法建立数学模型，推导CPⅡ和CPⅢ网分级平差与整体平差的成果差异。理论分析结果表明，二者之间存在的系统性差异对CPⅡ导线影响显著。该研究可为客运专线的后期复测提供参考。     

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。     

无砟轨道CPⅢ控制网测量技术探讨

CPⅢ网是控制高速铁路上无砟轨道铺设和运营维护的一种高精度控制网。它采用自由设站进行多方向后方交会测量来获取角度、距离等测量数据,并采用分区无定向概略坐标算法对测量数据进行间接平差,得出CPⅢ点的坐标和CPⅢ网的精度。其网形结构、观测方法、观测时段及平差计算与传统的施工测量有着本质不同。     

CPⅢ平面网的解算方法研究及仿真计算

在详细研究CPⅢ平面网的构网方式的基础上,推导了CPⅢ平面网的严密平差数学模型并通过仿真计算得到三点有益结论:(1)方向及距离残差符合均值为0的正态分布;(2)每对CPⅢ点在x和y方向的中误差几乎相等,整网精度较为均匀;(3)相对点位中误差均小于1mm,且主要位于区间0.62~0.70mm,满足文献[1]规定的CPⅢ平面建网精度要求.仿真计算表明,采用标称精度为±5″,±(1+1×10-6D)mm的全站仪施测,能够达到相对定位精度≤±1mm的要求.