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。     

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。     

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。     

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。     

车载全站仪位姿估计方法研究

提出一种移动站车载全站仪位姿估计方法,结合线路线形、小车姿态及1个CPIII控制点测量信息等,对后续站全站仪位置和姿态进行估计,并已此为基础计算CPIII控制点相对于全站仪的位置,实现全站仪免置平设站测量的自动化。理论分析表明,位姿估计误差的大小与线路质量关系密切,但与全站仪ATR窗口搜索范围(缺省值为4°)相比,旋转照准精度足够满足要求。线路试验表明,以免置平车载全站仪位姿估计为基础,程序能准确计算出目标棱镜所在的方位,实现免置平自动设站(自动旋转和自动测量),一定程度提升测量效率与用户体验。     

一种提高全站仪搬站设站效率的新方法

轨道检测作业中使用三脚架进行搬站设站效率较低,影响轨道精调测量速度。提出利用全站仪手推小车实现全站仪快速搬站设站的方法。工程实践证明,该方法操作简便,提升了作业效率,减轻了作业强度,可以在轨道精调测量作业中推广应用。     

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.     

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。     

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。     

一种既有线偏差约束精测网建网方法

针对我国既有线铁路进行绝对位置控制,参照高速铁路CPIII自由设站边角交会网,提出一种既有线偏差约束精测网作为既有线绝对位置的控制基准。并对这种控制网的布网方案、测量方法、相邻测站间坐标转换搭接,以及测量过程中存在的问题进行详细分析论述。这种精测网采用单边控制网,建网简单、成本低,且可在V形天窗期进行测量;测量采用全站仪直接测量,测量效率高。研究结果表明,这种既有线偏差约束精测网可以作为一种新型轨道控制网在既有线铁路控制绝对位置中得到广泛应用。     

轨道精密三维测控新技术的研究与应用

介绍城市轨道交通领域的轨道三维测控新技术,通过在地下控制测量中研究并应用自由测站三维边角测量新技术,实现控制点在施工与运营维护中的长久保存和使用,可显著提高地铁控制网的精度;在城市轨道交通中提出并应用轨道几何状态测量仪进行轨道精密测量,实现城市轨道测量的自动化与程序化,可提高轨道的初始平顺性;研究轨道基础控制网的测量与三维数据处理技术,并研发出自由测站三维边角网的数据采集与处理软件,可实现数据采集与处理的一体化,能够有效提高轨道测控的相对和绝对精度以及平顺性,具有较好的推广应用价值。     

AGC基于线路位置偏移的精确作业方法

分析了捣固车弦测法拨道测量原理及残留误差,在自主开发轨道几何参数自动引导计算机AGC时,引入轨道绝对位置偏移量数据接口,实现精确拨道作业。通过现场作业试验,将作业前精确测量的轨道偏移数据输入AGC,捣固车能够消除绝对位置误差,作业后线路绝对位置能够满足《高速铁路工程测量规范》要求。     

跨坐式单轨交通轨道梁定位测量及线形检测方法探讨

为了提高跨坐式单轨交通轨道梁安装定位精度,提升轨道梁线形平顺性,提出一种基于轨道梁基础控制网的轨道梁定位测量及线形检测的新方法。介绍了该方法下的轨道梁基础控制网点位设置、测量方法和精度指标分析,以及轨道梁线形检测断面设置、检测点测量、检测数据处理及线形分析的方法。给出了轨道梁定位测量时全站仪的定向方法及精度指标;研发了精密测量基座。实际案例表明,轨道梁基础控制网相对点位精度为±1.5 mm,轨道梁平面定位精度为±3 mm,高程定位精度为±2 mm,验证了该作业方法的可行性,定位安装后的轨道梁符合相关规范的验收要求。     

考虑轨面设备的无绝缘轨道电路道砟电阻回归测量方法

针对无绝缘轨道电路中因补偿电容和调谐区单元等轨面设备影响而难以准确测量道砟电阻的问题,提出由轨面电流幅值测量、参数拟合和回归计算3部分组成的道砟电阻回归测量方法。根据传输线理论,构建轨面电流幅值包络模型,分析道砟电阻、补偿电容和调谐区设备对轨面电流幅值的影响规律;对轨面电流幅值进行指数拟合,得到不同道砟电阻所对应的衰减因子,构建衰减因子与道砟电阻的回归计算式;基于人工方式实地测量的轨面电流幅值,回归计算得到道砟电阻;通过轨道电路半实物仿真实验平台,对该测量方法分别进行功能验证和性能验证。结果表明:功能验证中,仅测量指定3个位置点的轨面电流,即可较为准确地估算出道砟电阻,绝对误差为0.08Ω?km,相对误差为4.04%;性能验证中,计算得到道砟电阻的最大绝对误差仅为0.157Ω?km,对应的相对误差为7.9%,且测量结果受补偿电容和调谐区设备故障的影响较小。     

高速铁路无砟轨道精调质量控制技术研究

由于轨道设备状态"记忆"特性和生命周期管理的需要,在施工建设阶段开展轨道精调质量控制、提高轨道几何状态平顺性已成为能否进行联调联试、实现高速行车的关键。针对目前无砟轨道精调作业中的不足提出"绝对+相对"精密测量模式和"先基准后非基准"精细调整模式,在杭长高速铁路的轨道精调作业中开展实践,效果良好,全线的轨道质量指数(TQI)为2.1 mm,所采取的轨道精调控制技术可为今后无砟轨道精调质量控制提供借鉴。     

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。     

一种三角高程测量新方法的应用研究

研究目的:针对高速铁路无砟轨道工程项目高架路段长、测量精度要求高的特点,经过充分的理论分析研究,通过采用不量取仪器高和棱镜高的三角高程测量新方法,来解决客运专线施工阶段,桥上轨道梁精调高程控制网与地面勘测高程控制网联测带来的困难.研究结论:新方法既结合了水准测量任意设站的特点,又可在测量过程中消除因量取仪器高和棱镜高引起的误差根源,方便可行、测量速度快,很好地解决了客运专线施工阶段,桥上轨道梁精调高程控制网与地面勘测高程控制网联测带来的困难.采用合适的测角和测距精度的全站仪,在一定距离(≤60 m)和一定垂直角(≤20°)的条件下,从地面高程控制网引测至高架桥上轨道梁精调高程控制网的测量精度,能够满足高架桥上轨道梁高程定位精度(±1.0 mm)要求,比传统的三角高程测量精度更高,甚至可达到二等水准测量的要求.