基于车载全站仪免置平设站的轨道精测模型与算法

“相对+绝对”复合测量模式在数据处理方法上取得突破,达到了较好的效果,但在测量环节上,仍然存在一些急需解决的问题。本文提出一种基于车载全站仪免置平设站的轨道精测方法,通过全站仪免置平设站方法打破了全站仪必须置平才能设站的传统,采用轨道中线坐标“设站即测量”的方式,从根本上消除了原有小车棱镜测量环节中测角误差的存在。线路试验表明:相比于现有“相对+绝对”复合测量模式,该轨道精测方法测量结果更稳定,不但提高了测量效率,还改善了测量精度,具有较高的工程价值和现实意义。     

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。     

高速铁路无砟轨道绝对测量模式分析与复合测量模式探讨

全站仪在三角架上设站的绝对测量模式仍是当前高速铁路轨道测量的主要手段和方法,但在轨道检查仪被引入轨道精调后,绝对测量模式效率低、环境适应性差等问题被突显,尤其是在高速铁路运营线路天窗时间短的情况下,难以满足使用的要求。从其测量模型和计算方法出发,分析其轨道测量的定位精度和平顺性精度。分析结果表明,绝对测量定位精度和长波测量精度能够满足要求,但短波测量精度有限,是轨道精调后TQI改善不明显的主要原因。以绝对测量为基础,提出"相对+绝对"复合测量模式及数据处理方法,并进行线路试验。试验结果表明:基于"相对+绝对"的复合测量模式,TQI轨道质量改善明显,综合测量效率大幅提高。     

CTRSⅢ型无砟轨道板智能快速精调设备

传统的CTRSⅢ型无砟轨道板的精调作业以人力为主，劳动强度高，施工成本高，且难以保证作业质量和效率。运用系统集成、数控技术和算法分析，研制了机动性好、便于操作的CTRSⅢ型无砟轨道板智能快速精调设备，实现了与全站仪和布板软件的数据接口，能自动地进行数据测量、传输和调整量计算，智能地快速完成轨道板的机械化自动调整。测试表明，该设备仅需1人操作即可快速完成轨道板精调，节约人力，显著提升了轨道板精调作业的效率和质量，但对于多方向精调效率不高等问题尚需进一步研究解决。     

全站仪免置平自由设站及其测量方法

当利用全站仪对高速铁路无砟轨道进行绝对测量时需频繁换站,每次换站之后都要对全站仪重新进行人工手动置平,将显著影响测量效率。通过研究全站仪免置平自由设站及其测量方法,在每次换站之后就无需置平,可节约工程测量的人力成本、时间成本,提高自动化程度。通过充分利用全站仪在非置平状态下的测量信息,研究基于方向余弦矩阵的三维坐标转换模型,完成全站仪在非置平状态下的三维空间自由设站及其测量。实验结果表明,全站仪免置平状态下测量精度与置平状态下测量精度相当,验证了方法的可行性。     

自由设站边角交会法在无砟轨道施工与精调中的应用

在武广铁路客运专线无砟轨道施工与精调中,采用自由设站边角交会测量方法进行CPⅢ控制网测量.论述了CPⅢ控制网的测量方法--自由设站边角交会法,为铁路客运专线无砟轨道施工控制测量及轨道精调奠定了基础.     

高效率轨道精测模式研究及精度分析

针对现有轨道精测效率较低的情况,提出一种改进的精测模式。改进模式通过改变全站仪的设站位置,减少设站次数,提高轨道精测的效率。对改进前后模式的精度进行分析,对于2种测量模式,调整量的精度相同。研究结果表明：轨道水平面调整量和高程调整量的精度主要受测量距离和天顶距的影响,其中高程的精度受天顶距的影响尤为显著,而水平角对水平面调整量和高程调整量的影响均较小。通过计算分析可知,在实际测量过程中,尽量减小全站仪与轨检小车棱镜的高程差能在很大程度上减小测量误差对高程调整量的影响。     

高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究

在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全站仪位置姿态模型,提出一种免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法。计算机仿真结果表明,通常情况下,该方法能确保全站仪在免置平设站过程中正确锁定和照准目标棱镜;当线路偏差较大时,个别目标的正确锁定存在挑战,通过程序法或补偿法进行处理,可保证设站自动化的顺利进行。线路试验表明,基于免置平自动设站CPⅢ自动照准方法,设站测量效率提高1倍,综合测量效率提高50%,用户评价和体验得到改善。     

高铁轨道精测站间搭接精度指标合理性研究

高速铁路轨道精调测量是保障轨道的高平顺性的重要工序,其测站间重复轨枕的搭接精度为三维坐标较差ΔX,ΔY,ΔZ≤±2 mm。从自由设站的精度入手,正推测站搭接精度,发现2 mm的精度要求偏严;结合对坐标较差合理性的分析,提出应根据自由设站的精度指标来决定搭接个数,结合搭接个数来制定搭接精度,且应把直接坐标比较转换为比较纵横向,这样既保证了轨道高平顺性的要求,又可使轨道精调测量时,现场作业更加灵活与高效,为后续规范的完善与修改提供一定的参考。     

高速铁路无砟轨道长轨精调若干测量问题探讨

结合贵广、沪昆、云桂等高速铁路无砟轨道长轨精调测量的实践,介绍全站仪轨检小车长轨精调数据采集及数据处理,惯导轨检小车的测量原理及提高轨道质量指数(TQI)的措施。在轨道精调作业中,先采用绝对测量模式消除长波不平顺性,然后采用相对测量模式提高短波轨向、高低、轨距等控制指标的精度。     

全站仪半盘位观测竖盘指标差计算方法研究

高速铁路轨道多采用全站仪半盘位观测,全站仪的竖盘指标差无法通过全站仪的盘左和盘右观测直接消除,会对轨道测量的结果产生严重影响。为了解决上述问题,根据轨道测量自由设站的特点,以及竖盘指标差对高程测量的影响规律,提出一种轨道测量全站仪半盘位观测的竖盘指标差计算方法。研究结果表明,轨道测量全站仪半盘位观测的竖盘指标差计算方法理论严密、过程简单、算法可行且计算准确,不仅削弱了竖盘指标差对轨道测量的影响,提高了自由设站和相邻测站间的高程精度,使CPⅢ控制点的高程不符值和相邻测站间高程搭接误差均小于2.0 mm,而且避免了轨道测量前的全站仪检校,节省15 min的作业时间。     

轨道精测与精调自由设站测量算法研究

自由设站测量是铁路工程测量中一项非常重要的工作，目前轨道施工测量及其平顺性检测几乎都使用Leica智能型全站仪的自由设站测量功能完成，但其具体算法还不得而知。鉴于这种情况，提出并推导基于平面坐标转换的自由设站测量平差算法及其相应的精度评定方法，然后通过3次自由设站测量实验验证了智能型全站仪内置自由设站测量平差算法为本文推导的基于三参数坐标转换的自由设站测量平差算法。基于上述算法开发自由设站测量及其数据处理软件，经验证具有较好的数据交互性，能够提高自由设站测量工作的效率，对指导轨道施工测量及其平顺性检测具有一定实际意义。     

提高全站仪自由设站精度方法的研究

研究目的:铁路大提速对轨道施工和维护测量提出了更高的要求,如何达到规定标准,其关键技术就是提高测量精度.采用全站仪设站是进行客运专线轨道测量必须开展的先期工作,也是提高客运专线轨道测量精度的关键步骤,通过研究提出提高全站仪自由设站精度的方法.研究结论:通过采用全站仪对轨道测量中边角平差法和程序补偿法的研究和实验,证明这2种方法对设站精度都有一定的提高.当环境理想时,边角平差法效果较好,当环境较恶劣时,程序补偿法效果更佳.同时,也可以将2种方法结合使用,进一步提高全站仪自由设站的精度.     

绝对测量在无砟轨道的轨向控制中的精度分析

研究目的:目前,我国高速铁路无砟轨道的精调主要是基于全站仪的绝对测量精调模式,其是以外部几何状态来控制内部几何状态,该方法与轨道平顺性的概念并不完全兼容。本文从绝对测量精调技术的误差分析出发,分析在轨道平顺性模型中该精调模式的控制精度。研究结论:通过理论分析及实验数据表明,配以高精度全站仪,绝对测量模式能够保证高速铁路±2 mm的平面控制精度要求。     

高速铁路无砟轨道长轨精调新方法

高速铁路无砟轨道长轨精调是轨道施工中的一个重要环节。长轨精调是指在锁定轨道焊接应力放散之后,通过对轨道几何状态的测量,将轨道尽可能调整至设计位置,满足各项平顺性指标。结合国内某客运专线长轨精调工程,采用一种绝对静态测量与相对动态测量相结合的方法来确定轨道的各项几何状态参数,并配合外业精调作业,对轨道进行全面的系统调整,从而能够精确地控制轨距、轨向、水平、高低等几何尺寸。实验结果表明:相较于每一遍精调均需要采集轨道绝对静态数据的传统长轨精调方法,新方法可极大地减少外业测量工作量,提高精调作业效率,第三遍轨道精调作业后,轨道静态TQI值能够控制在1.6之内,为之后的动态检测和精调创造了很好的基础条件。     

轨道精调中后方交会点三维严密平差方法研究

研究目的:目前采用的自由设站后方交会点三维坐标计算,是把平面和高程坐标分开分别进行的,这在理论上存在一定的不严密性.针对这一问题,本文在介绍无砟轨道精调方法的基础上,就精调中自由测站后方交会点三维坐标计算问题进行研究. 研究结论:以全站仪自由设站三维后方交会的斜距、水平方向和天顶距为原始观测值,推导了三维后方交会点坐标严密平差计算的数学模型,并通过实验数据验证了模型的正确性和合理性,提高了自由测站后方交会点三维坐标计算的精度,有利于高速铁路轨道平顺性的提高,可在无砟轨道精调中推广使用.     

京张高铁大跨度钢桁梁桥无砟轨道长轨精调技术

高速铁路大跨度钢桁梁桥通常铺设有砟轨道,以避免温度应力下钢梁形变对轨道平顺性的影响。京张高铁官厅水库特大桥为8孔跨度为110 m的钢桁梁桥,其上铺设无砟轨道,对轨道精调提出了新的要求。采用钢梁固定端CPⅢ点自由设站、现场实测梁中CPⅢ点三维坐标的方法来进行控制网复测,采用轨道惯性测量系统进行轨道快速测量,并对其作业模式、测量流程、精度控制、数据处理、平顺性及模拟调整量分析等进行研究。此外,还详细介绍了轨道精调的作业过程,对轨道相对测量、抗拔扣件处理、轨道几何状态的静态质量评价、动检TQI质量指数应用等进行了分析。轨道精调结果表明:该段钢桁梁桥无砟轨道相对测量TQI小于2,设计速度下动检车检测无"二级分",达到了较好的效果。     

高速铁路无砟轨道板精调装置

高速铁路轨道板更换后需进行精调.由于运营天窗时间有限并且轨道板更换工序多,单独留出40 min用于轨道板精调对单个天窗内完成轨道板更换存在时间风险,因此需提高无砟轨道板精调效率.以提高轨道板精调效率、精度为目的 ,设计了轨道板精调装置.该装置通过轨道板空间位置测量,并结合液压系统控制精调装置机械部分进行轨道板的精调作业,可实现25 min内精调轨道板的目的 ,提高了轨道板的精调效率和位置精度.     

一种双块式无砟轨道线型粗调与精调施工方法

本文以武广高速铁路双块式无砟轨道工程为例,利用便携电脑、徕卡全站仪、轨道精调系统与GRP3000轨检小车进行了无砟轨道粗调与精调工作,探讨并提出一种快速的精调与粗调作业方法,有效保证了轨道几何状态的高精确性和高平顺性.总结了在粗调与精调施工过程中所遇到的一些问题及解决办法,可减少人力成本,提高作业工效,为同类工程提供参考.     

高速铁路无砟轨道静态精调技术分析及应用

高速铁路无砟轨道静态精调影响到运营后的轨道质量和后续的维护保养,是高速铁路运营前的关键工作,目前的轨道静态精调作业需要耗费大量的人工材料。通过对传统的无砟轨道精调作业及效果和改进的无砟轨道精调作业及效果进行对比,并针对具体的工程实例进行分析,证明改进的轨道精调作业方法可以在不降低精调质量的前提下明显提高轨道精调的作业效率,为今后的高铁无砟轨道精调提供一种新的作业方法。