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。     

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.     

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.     

高速铁路运营阶段CPⅢ复测方法研究与应用

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。     

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。     

高速铁路轨道控制网CPⅢ精密测量若干问题探讨

轨道控制网CPⅢ测量是高速铁路无砟轨道施工测量的关键。结合参与国内多条高速铁路CPⅢ测量的实践,探讨了CPⅢ外业观测中提高测量精度的一系列方法与措施,以及数据处理中涉及到的方法、理论和算法;针对CPⅠ、CPⅡ控制点与CPⅢ观测值存在系统性尺度差异的问题,探讨了将CPⅢ观测值改化到CPⅠ、CPⅡ控制点坐标所在高斯平面内的数据处理方法,并分析了CPⅢ观测值经两化改正后对后续施工测量的影响。最后,针对CPⅢ测量中的大跨连续梁问题,提出了测定大梁缝长度,对CPⅢ点位坐标进行改化的方法,以达到消除或减弱桥梁伸缩变形对CPⅢ点位影响的目的。     

起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网GAMIT基线解算结果的影响研究

根据GNSS相对定位双差观测方程推导了起算点误差对GPS基线向量的传播模型。以杭黄高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了不同起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网基线解算结果的影响。结果表明,在使用GAMIT软件处理CP0框架网基线向量时,必须严格控制起算点坐标精度,最好将其控制在10 cm范围内;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的CP0框架网基线在X、Y、Z三个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,CP0框架网GAMIT基线解算结果无法满足高速铁路CP0框架网基线解算的精度要求。     

基于单侧水准测量的CPⅢ三角高程测量方法研究

为提高高速铁路自由设站CPⅢ三角高程测量的精度,可采用加入单侧水准测量的CPⅢ三角高程测量法进行测站的天顶距改正。实测数据显示,改正后的CPⅢ点三角高程与水准高程较差落在[-3 mm,3 mm]之内的占99. 29%,较改正前提高3. 58%;改正后CPⅢ三角高程中误差全部落入[-2 mm,2 mm]之内;改正后相邻CPⅢ点间纵横向高差较差精度得以提高。研究结果表明,单侧水准测量法可以提高CPⅢ三角高程测量的精度,且只需对CPⅢ控制网单侧控制点进行水准测量,在一定程度上提高了CPⅢ控制网的工作效率,具有实用价值。     

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.     

基于三维坐标测量轨道几何形位的计算模型

为改进基于CPⅢ轨道控制网测量技术的地铁无砟轨道几何形位精调的测量精度与效率,提出一种基于三维坐标测量轨道几何形位的方法。通过对轨道几何形位检测点进行三维坐标测量,以轨道控制网CPⅢ点作为测量基准点,采用轨道几何形位与检测点的三维解析几何关系,建立三维坐标测量轨道几何形位的计算模型。现场无砟轨道试验段的测试结果表明,三维坐标测量可有效对轨道几何形位进行测量,测量精度满足规范要求的无砟轨道几何形位测量精度指标。     

起算点间距对北斗精测网精度的影响

为确定铁路项目北斗基准站建设的最佳站间距,提高北斗卫星导航系统(BDS)精测网成果精度,选取杭衢铁路、长赣铁路、滁宁城际铁路开展北斗控制测量实验,并和GPS解算结果进行比较。研究表明,单BDS基准站网定位精度略优于单GPS,二者基线较差与三维坐标较差均优于8 mm。在现行分级控制体系下,CPⅠ、CPⅡ控制网的二维坐标较差优于10 mm;采用基准站直接约束CPⅡ控制网后,x方向较差超过10 mm点的比例为16.9%,说明基准站布设间距为20～30 km存在网型缺陷,不适合用作基准站布设。随后,在长赣铁路、滁宁城际铁路进行了验证,10～15 km站间距的北斗精测网基线较差优于5 mm、坐标较差优于3.9 mm,说明10～15 km站间距较适合带状铁路工程。     

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。     

基于超站仪的既有线测量方法研究

为了解决目前既有线测量效率不高等问题,在既有线测量中采用了一种基于超站仪的线上线下同时测量方法,其基本思想是利用超站仪下部的全站仪进行CPⅢ控制网测量,利用超站仪上部的GNSS接收机进行线下CPⅠ同步观测,并通过GNSS快速静态定位得到测站点坐标,再以此为起算点计算线上CPⅢ的坐标。推导论证了由线上测站点构成的新型CPⅡ网的精度,通过分析该方法在某段既有线CPⅡ网中的实验数据,说明该方法可以达到规范中时速160 km铁路CPⅡ网的精度要求。研究结果表明,这种新型CPⅡ网较传统网具有多方面的优势,能最大化地节约CPⅡ网的测量成本,提高测量效率,可以在普速铁路既有线测量中应用推广。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。