高速铁路坐标系搭接与线路设计

研究目的:在部分高速铁路工程独立坐标系搭接区域,由于坐标系设计及线路设计不当产生了线路中线无法平顺衔接的问题。本文通过比较分析,提出了产生原因及解决方案,对高速铁路坐标系设计及线路设计具有一定的指导意义。研究结论:通过对坐标系搭接区域出现问题的分析,得出如下结论:在坐标系设计时,应控制相邻两个坐标系投影变形之差;在线路设计时,应正确选用坐标系换带后控制点;在坐标转换时,相同的控制点在不同坐标系下应使用坐标换带方法转换。     

高斯投影变形对高速铁路线路设计的影响

研究目的:我国高速铁路工程测量平面坐标系采用工程独立坐标系统,投影方式为高斯投影。通常把高速铁路平面坐标系划分为若干个投影分带,以满足投影长度的变形值不大于10 mm/km的要求。大家普遍认为高斯投影后角度不变,但在高速铁路线路设计中却发现高斯投影可引起相邻投影带间的角度变形。需要研究此问题对高速铁路线路设计的影响,并提出相应的解决办法和建议。研究结论:高斯投影在不同中央子午线的坐标投影带间会产生角度变形,对高速铁路线路设计产生不利影响,特别是高速铁路直线边较长,此影响不能忽视;可以通过优化工程独立坐标投影分带的位置、控制相邻投影带间中央子午线的跨度及角度变形值的大小等办法来减小对高速铁路线路设计的影响;应积极开展工程测量投影模型和计算方法研究,最终实现一个项目不换带或少换带的目的。     

高铁线路相邻投影带的角度畸变

在经典高斯投影理论的基础上,推导了长大直线边在相邻投影带的坐标方位角、线路转向角角度畸变的公式,从原理上解释了角度畸变的数学机理。其次,根据角度畸变的数学机理,设计跨越高斯投影带的带宽。最后,提出了消除减小跨带直线角度畸变的几条设计对策。本文为高速铁路的工程独立坐标系设计提供了新方法,也为高速铁路测量规范修订提供参考依据。     

斜轴墨卡托投影模型及其应用分析

高速铁路测量采用高斯投影独立坐标系,其每个投影带可控制范围太小,当线路东西跨度较大时,建立工程独立坐标系所要进行的坐标转换繁琐且长度变形难以控制,因此引入斜轴墨卡托投影。目前对于斜轴墨卡托投影的研究一般是通过建立极坐标系来计算投影圆球的经纬度,介绍另外一种斜轴墨卡托投影模型,其数学公式严谨,并能较好地控制高差投影差的影响。     

高速铁路测量中高斯平面坐标与斜轴墨卡托平面坐标的转换

在高速铁路测量中,要求在建立平面坐标系时应满足投影的长度变形不超过10 mm/km。对于大致呈东西走向的线路来说,建立高斯平面坐标系时,为了控制长度投影变形,就要分多个投影带进行投影,这样就产生了多个高斯平面坐标系。墨卡托投影,既可以满足长度变形值要求,又可以有效解决因分带过多而带来的坐标系不统一问题。研究了高斯平面坐标向斜轴墨卡托平面坐标的转换模型,并且结合某条高速铁路测量数据进行了计算、分析和实际应用,表明本文研究的方法是正确的。     

高速铁路测量建立独立坐标系的数学模型

研究目的：在高速铁路线路测量中,由于线路长,常常跨越多个投影带,在统一坐标系中投影变形大,不能满足高速铁路测量精度的要求.针对这一问题,必须采取有效的约束条件和措施,使得长度变形小于1/40 000,从而满足铁路测量精度要求. 研究方法：本文从解决铁路测量坐标系中存在的长度变形出发,首先分析了高斯投影长度变形,然后提出了建立分段独立坐标系的方法,使其投影长度变形不大于1/40 000. 研究结果：文中给出了高速铁路测量建立独立坐标系的4种数学模型,有效的解决了在投影过程中长度变形问题. 研究结论：利用模型可以很好的解决投影变形对工程建设的影响,容易满足高速铁路测量精度要求,方便了工程施工测量,对高速铁路的建设有很好的实用性.若在铁路测量中应用,可极大地提高勘测精度,有着广阔的应用前景.     

客运专线施工坐标系设计方案的研究

研究目的:为了实现高速度、高舒适度、高安全性的目标,客运专线对影响铁路平顺性的轨道几何尺寸和 定位精度,提出了较高的标准要求。客运专线施工坐标系,作为铁路线路勘测、设计、施工、运营和养护维修的测 量定位基准系统,其设计方案是否合理,投影变形是否能够得到有效控制,将对铁路工程建设质鼍产生直接影 响。传统的Ⅰ级铁路直接采用国家统一3°带坐标系,作为铁路线路施工坐标系的方案,已经不适应客运专线建 设标准的要求。本文研究的目的是设计并合理选定客运专线施工坐标系方案,有效控制投影变形对工程的影 响,以保证工程建设顺利实施和工程质量。 研究方法:本文通过对投影变形的基本原理、主要特征以及满足客运专线2．5 cm／km投影变形要求的区域 变化趋势分析,研讨了以铁路线路变坡点的国家统-3°带坐标和路肩设计高程为基本参数,设计客运专线施工 坐标系的方法。 研究结果:研究得出了在铁路线路ym-Hm断面趋势不同的条件下,客运专线线路施工坐标直接采用国家统 -3°带高斯正形投影平面直角坐标系,或设计采用抵偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系、任意带 高斯正形投影平面直角坐标系、具有抵偿高程面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系四种设计方案。 研究结论:研究得出的客运专线线路施工坐标系方案,达到了有效控制了投影变形对客运专线工程影响的 目的。     

埃及斋月十日城铁路工程独立坐标系分析与建立

为了解决埃及斋月十日城铁路项目投影长度超限的问题,从投影面高度与投影方式两个方面分析投影长度变形的原因,构建满足铁路设计与施工放样要求的工程独立坐标系,选择最小投影变形值对应的中央经线为工程独立坐标系的中央经线。在该中央经线下,获取不同高程投影面的投影变形值,以线位中投影长度变形最大值最小为检核依据,结合工程实际探讨了建立该项目工程独立坐标系的方法。经过验算,该工程独立坐标系下投影长度变形值范围为-18. 77～18. 26 mm/km,满足设计和施工放样要求。     

具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理与方法

高速铁路对边长投影变形提出了2.5cm/km(1/40000)的控制要求,长期以来一直采用的3°带高斯正形投影平面直角坐标系,已难以满足铁路建设的精度要求。对投影变形问题进行了分析,阐述了具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理,并结合某铁路客运专线的实例,介绍了该形式坐标系的设计方法。具有抵偿高程面的任意带坐标系,克服了3°带坐标系的局限性,能有效地实现两种长度变形的相互抵偿,从而达到控制投影变形的目的。     

兰勃特投影在高速铁路测量中的应用

介绍兰勃特投影的定义、变形特点以及在高速铁路测量中的处理方法,以国内某段高铁GPS控制网为例,将国内高速铁路测量中常用的具有高程抵偿面的高斯投影法和兰勃特投影方法进行比较与分析,得出了有益的结论:在东西走向的线路工程中,特别是投影变形要求高的高速铁路测量中,采用兰勃特投影会取得更好的效果。     

直线段轨道梁精密调位技术研究

针对磁悬浮轨道梁安装特点 ,系统介绍轨道梁吊装与精密调整关系 ,磁悬浮线路与三向坐标、轨道梁精密调整量测、三向调位千斤顶设计、轨道梁精密调整步序、千斤顶调位实施及遗留问题思考和解决问题的思路。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出"先轨距调整、后大机整道、再扣件调整"的精调流程,"少捣多稳、低速重稳"的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

客运专线轨道精调相邻站平顺衔接方法研究

客运专线轨道精调中,相邻站轨道几何状态信息平顺衔接是否合理将直接影响轨道的平顺性,不同的平顺衔接方法对于轨道轨向、高低长短波的计算将产生不一样的结果,国内主要采用的是重叠区余弦函数平顺衔接的方法。提出一种基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,在理论分析的基础上,结合工程实践,对这两种方法进行了综合比对分析。结果表明:在相邻两站重叠区轨道量测点坐标较差较小的情况下,两种方法得到的衔接平滑结果,均可以满足轨道长短波检测的需要。而基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,其顺接长度是根据相邻站重叠区较差而动态变化的,很好地保障了平顺性变化率的精度要求。     

铁路既有线测量设计一体化技术的研发与实践

针对既有线常规测量方式不能重构既有线、提供中线理论坐标,无法满足CPⅢ铺轨的问题进行研究。采用兼顾轨道平顺性的最小二乘拟合优化法、拟合理论直线边构架既有线理论中线的控制桩法、基于设计要素阀值的曲线整正法、利用法向趋近重合法计算测点中线理论里程、归化里程获取设计接口数据法重构既有线。研制"全站仪数据自动采集系统"以及"既有线勘测设计一体化处理系统",实现提供既有线设计中线理论坐标的目标,形成从外业测量到内业自动化设计的一套完整的理论方法与技术体系,经工程验证后得到推广应用。     

CRTSⅢ型无砟轨道逐轨枕复测及大数据运用研究

随着我国高速铁路快速发展,对高速铁路无砟轨道平顺性要求也越来越高。本文以新建郑州至周口至阜阳高速铁路设计采用的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构为研究对象,重点解决无砟轨道施工精度控制技术难题,降低长钢轨精调中使用的非标准扣件材料用量。针对此难题项目部在无砟轨道施工中采用逐轨枕复测方法,对复测数据进行收集整理并分析运用,以提高无砟轨道施工精度,降低长轨精调费用,可为类似无砟轨道施工提供参考。     

新建长寿、垫江、梁平铁路选线设计思路

研究目的:长寿、垫江、梁平铁路的修建将使本地区资源优势迅速转化为经济优势,因此设计出一条线路短、工程小、投资少的铁路方案,对促进区域内的经济发展和完善铁路路网结构均具有十分重要意义。研究方法:以拟建长寿、垫江、梁平铁路沿线的经济、自然条件和工程特征为基点,通过分析铁路线路走向、设计坡度、接轨方案等设计要素,优化线路方案,节约投资,协调与其他基础设施项目布局。研究结论:经过对该项目的选线设计研究,提出了一条线路短、工程小、投资少的铁路线路方案,这个选线设计方案既能与沿线城镇基础设施和建设规划项目有机地配合,带动和促进沿线经济发展,同时又能较好地适应铁路运输要求     

客运专线无砟轨道施工平面控制网优化设计

研究目的:本文通过对客运专线无砟轨道施工平面控制网设计的研究,提出平面控制网的布网方法、精度设计准则。研究方法:采用仿真实验的方法,通过误差理论分析,反演推算各级控制网精度,研究控制网的布网方法和精度设计准则。研究结果:提出了客运专线无砟轨道平面控制网的布网方法及精度设计准则。研究结论:客运专线无砟轨道施工平面控制网的坐标投影长度变形限定值应不大于10 mm/km;控制网沿线路应不大于5 km布设1对相距1 km左右且相互通视的GPS点,在GPS点之间布设近似直伸附和导线,导线边长400~600 m;任意3个相邻控制基桩点位误差引起的角度中误差应不大于8″。