高速铁路工程测量体系建设与创新

高速铁路工程测量体系的建立为我国建设世界一流的高速铁路提供了技术支撑。本文回顾了我国高速铁路工程测量体系建立的方法和特点,分析了标准体系中存在的适用范围窄、控制测量网形恢复难、卫星定位测量指标不合理、控制网复测判定标准不完善、复测成果采用原则不明确以及前后矛盾等问题,简述了高速铁路工程测量多项技术创新,提出了技术标准优化意见以及高速铁路工程测量体系应持续建设和创新的建议。     

论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点

本文对我国高速铁路精密工程测量技术体系的特点进行研究,重点对高速铁路精密工程测量的内容,高速铁路轨道的内部几何尺寸和外部几何尺寸定位精度,高速铁路精密工程测量的布网原则、坐标基准,"三网合一"的测量体系进行了系统的论述。提出了高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网(CP0)基础上分三级布设、高程控制网分二级布设的方法,平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km的工程独立坐标系以及应按"三网合一"的原则进行高速铁路精密工程测量的观点。     

兰渝铁路兰州至广元段精密工程控制测量技术体系及特点

兰渝铁路精密工程控制测量技术体系的建立贯穿了我国铁路精密工程控制测量标准从建立到逐步完善的全过程。为给类似铁路项目测量方案的设计与实施提供参考和借鉴,结合兰渝铁路兰州至广元段建立的精密工程控制网技术体系,从全线统一的"三网合一"的测量技术体系、基于CGCS2000的平面坐标基准、工程独立坐标系、符合工程实际的水准基点平差方案、地震对测量控制网造成影响的评估、长大隧道洞内CPⅡ控制网建网及其分段测量方法等方面进行研究和论述。研究结论及实践经验对于丰富和完善铁路精密工程控制测量标准具有一定意义。     

高速铁路精密工程测量问题研究

提出了根据勘察线路的具体情况优化控制网的建网时机,调整控制网布设过程中的点位布设要求,加强施工建设过程中线路水准基点的控制以及对长大隧道施工前进行水准控制专项设计等几个方面的优化解决方案。在铁路勘察设计中引入CORS新技术;适当调整规范中对于控制网的位置要求;在长大线路水准控制中布设一定的稳定基准点;在长大隧道贯通前进行水准路线及精度的专项设计,可有效解决当下高速铁路建设过程中存在的一些问题,使精密测量控制网更好地为勘察、设计、施工、监理及运营服务。     

综合交通枢纽测量控制网技术研究

综合交通枢纽一般引入铁路、公路、城市轨道等工程项目,各勘察设计单位依据行业测量规范,分别建立适合工程的测量控制网,测量人员需要经常进行坐标系统之间的联测与坐标转换,给工程建设带来不便。结合徐宿淮盐铁路项目,对综合交通枢纽测量控制网进行研究,提出以磁悬浮和高速铁路为枢纽的核心,建立基于CGCS2000国家坐标系为基准的独立坐标系统,分级施测测量控制网,达到规划、设计、施工测量体系的统一,为运营维护、监测提供科学依据。     

铁路北斗/GNSS基准服务平台设计与研发

为进一步提高铁路控制网的服务效能与信息化水平,实现铁路工务基准复测的自动维护,本文提出了一种铁路北斗/GNSS(Global Navigation Satellite System)基准服务平台。分析控制网复测中稳定点与变动点的判断方法,提出位置基准自维护流程,结合互联网通信与卫星定位等技术,从平台关键技术、框架设计和模块研发方面论述铁路北斗/GNSS基准服务平台的研发过程。该系统能够实现基准站位置的自动维护,终端设备定位的高精度播发,减少线路复测过程中的工作量,为铁路工务运维降低部分成本。     

高速铁路运营监测技术综述与展望

为系统研究高速铁路运营期的监测技术,针对监测实践过程中存在的运营监测内涵和外延不明确、技术体系不完善、监测手段智能化有待提高等问题,从工程测量专业角度定义了高速铁路运营监测的基本概念,系统阐述了运营监测的分类方式,分析其与综合检测、变形监测、结构健康监测的关系,总结了运营监测的特点,认为高速铁路运营监测包括控制网复测与维护、线路复测、基础变形监测、结构健康监测、轨道几何状态测量、外部环境与地质灾害监测、邻近营业线施工安全监测等主要内容,并较系统综述了各类常用的监测技术方法,从控制测量基准动态维护,监测技术手段多样化,监测系统自动化、智能化等方面对技术发展趋势进行了展望。     

既有铁路复测新方法的应用

介绍高速铁路精密控制网以及轨道状态测量仪应用于既有线复测,并提出采用零级电子轨距尺进行轨道测量,可提高复测工作作业效率,保证测量结果可靠性。     

对现行铁路规范中GNSS测量规定的一些探讨

对现行《铁路工程测量规范》(TB 10101-2018)和《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)关于GNSS测量的一些规定进行以下3个方面的探讨:(1)《铁路工程测量规范》和《高速铁路工程测量规范》关于异步环闭合差的限差规定不一致,通过大量实测数据的分析,建议限差指标应保持统一,限差为3倍中误差更适宜;(2)对《高速铁路工程测量规范》控制网复测技术指标进行探讨,建议修改复测技术指标以及增设二次复测技术指标;(3)建议增设外业GNSS测量应保证天线标志指向大致同方向的规定。     

高速铁路轨道基准网测量技术深化研究

研究目的:现行高速铁路轨道基准网采用人工整平对中、半盘位、多测回的测量方式,通过坐标转换获得基准点坐标,存在点位无法永久保存、测量及使用效率低、精度指标无法评定等问题。本文针对以上问题,对高速铁路轨道基准网(CPIV)测量技术进行深化研究,并对研究成果进行仿真实验和生产验证。研究结论:(1)研究设计的CPIV测量标志组件和布设方法,可实现强制对中和点位永久保存,并可在施工建设和运营维护两个阶段使用CPIV控制网,统一了无砟轨道施工和运营维护控制基准;(2)提出的CPIV自由设站边角交会测量方法,可实现自动测量并消除了对中误差的影响,测量精度、观测值的可靠性和测量效率显著提高;(3)构建的CPIV边角交会控制网,按Helmert方差分量估计确定两类观测值的权比关系,根据间接平差原理进行CPIV平面网严密平差和精度评定,数学模型理论严谨,成果可靠;(4)研究成果可应用于高速铁路板式无砟轨道精调作业控制,对城市轨道交通无砟轨道施工控制具有重要的参考价值和借鉴意义。     

基于数字水准仪的桥上精密水准测量方法

以港珠澳大桥首级控制网的复测工作为例,分析数字水准仪测量的主要误差来源及消除或削弱误差的技术措施,针对桥上的测量特点和环境条件,提出基于数字水准仪的桥上精密水准测量方法,制定了水准路线布设、数字水准仪检校、外业观测及限差验算等方面的技术要点和技术措施。在港珠澳大桥首级控制网第八次复测中,使用数字水准仪完成了单线总长28. 2 km的二等水准测量,线路起终点水准测量高差与原跨海水准测量传递高差的较差仅2. 1 mm,远小于二等水准测量限差(21. 5mm),局部水准高差闭合环检验(环线长度11. 53 km)、4测段跨海水准测量高差对比检验及高差闭合差均满足二等限差要求。     

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。     

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。     

铁路工程GNSS平面控制网复测相关研究及探讨

对目前TB10101—2018《铁路工程测量规范》和TB10601—2009《高速铁路工程测量规范》还未涉及的GNSS平面控制网复测的相关技术进行研究和探讨,为将来规范修订提供一些参考和建议。以多个铁路工程控制网复测项目为例,结合控制网复测的工程实践经验,对自由网相似变换方法中选取已知点、二次复测是否需要更新坐标、超限点更新坐标是否合理等问题进行分析和探讨。研究表明,采用自由网相似变换方法选取已知点,可避免将已发生2～4 cm位移的控制点误用作已知点;采用坐标较差和坐标增量之差的相对精度两个限差技术指标配套检核,可用于判别二次复测后是否需要更新坐标,以及超限点更新坐标是否合理。大量复测数据证实,该方法可用于指导控制网复测作业。     

隧道GNSS施工控制网复测若干问题探讨

隧道GNSS施工控制网是保证隧道准确贯通的基础,施工过程中要对其进行周期性复测,确保其成果的稳定性,但目前没有一套合适的复测成果可靠性评价指标可供参考。利用多个已建成和在建隧道施工控制网测量实践数据,对隧道施工控制网的复测方法、复测精度、控制点稳定性评价指标等问题进行分类统计比较和分析探讨,提出采用绝对位置法与相对关系法相结合的综合判断法甄别不稳定控制点,并给出控制网复测精度及控制点稳定性判别指标,为隧道GNSS施工控制网复测标准修订提供借鉴参考。     

高速铁路线路水准基点测量有关问题的探讨

对线路水准基点建网方案设计进行研究,通过相关分析得出:在平均海拔700 m以上地区,正常水准面不平行改正量的影响较为显著,高差数据应进行相应改正,有利于国家水准点的闭合;在山区建网,应按隧道长度设置高差往返测量较差的限差,并采用隧道长度分配国家点间闭合差,可解决水准线路绕行造成的精度损失;采用环形方式联测国家水准点,可提高联测精度,利于水准点间的检核;在跨河区段,绕行长度在10 km以内能保证相邻水准点间的精度,超过10 km宜优先选择跨河水准测量方式;在线路水准基点复测时,应提高点位稳定性判定标准。     

铁路工程测量的认识与实践

精密工程测量是高速铁路设计、施工、运营等各项工作的基础,是铁路工程中关键环节之一。2009年12月,铁路工程测量开始执行新的技术规范。对现行技术规范下铁路工程测量一些概念和方法进行了介绍与认识,并结合铁路精密工程测量控制网的设计与实施,以及铁路精密工程测量控制网的复测与问题处理,归纳总结了一些铁路工程测量中保证工作质量,提高工作效率方法。     

高速铁路轨道控制网测量和数据处理探讨

研究目的:高速铁路无砟轨道施工建设需要布设高精度的轨道控制网(CPIII),对于此类特大型高精度施工控制网,不仅要采用高精度的测量仪器,还要有合理的测量方案以及正确可靠的数据处理和质量控制方法.结合我国刚刚建成的第一条无砟轨道高速铁路,对其轨道控制网的建立、施测方案的优化以及数据处理方法进行探讨,为后续此类高精度工程测量提供借鉴.研究结论:采用自由设站边角交会法建立的无砟轨道控制网,在成果精度和网型稳定性方面,明显优于常规布网方式,适合于高速铁路无砟轨道施工精度要求高的特点.通过对轨道控制网点测量方法,与CPI和CPII的关系联测以及数据处理方法的研究分析得出,轨道控制网按照60 m间距点对的布网方式,可以满足无砟轨道平顺性测量的要求;按500 m左右间距约束一次轨道控制网点,是经济合理的.     

基于智能全站仪精密三角高程测量方法研究

《高速铁路工程测量规范》要求250km／h及以上的铁路和长大隧道、桥梁的高程控制网要达到二等水准测量的精度。铁路经常跨越复杂山区和比较大的河流，常规的水准仪及配套水准尺的测量方法需绕行进行水准测量，增加了外业工作量，测量周期长、效率低。提出了间接量取棱镜高的新方法，对基于智能全站仪精密三角高程测量的原理进行了阐述，并结合工程实例，验证了精密三角高程完全能够替代常规的二等水准测量，从而在保证测量精度的前提下提高作业效率。