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。     

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。     

基于GNSS（北斗）地基增强技术的铁路控制基准研究

提出了基于GNSS(Global Navigation Satellite System)北斗卫星导航系统地基增强技术建立铁路控制基准的新方法,通过误差传播及精度分析验证新方法的可行性,总结了新技术应用的先进性。研究结果表明,利用GNSS(北斗)地基增强技术建立铁路控制基准,可满足铁路勘察、设计、建设、运营各阶段的精度需求,并可以有效避免建设、运营期出现的一些基准不稳的难题,在新技术拓展应用的基础上可大幅提高铁路行业的自动化、信息化、智能化程度。     

BDS CORS在复杂山区铁路测量中的应用精度分析

北斗卫星导航系统(BDS)和连续运行参考站系统(CORS)的快速发展为我国铁路领域卫星定位测量工作提供了新的解决方案。为了研究基于铁路带状BDS CORS的测量技术在复杂山区铁路工程测量中应用的具体精度，本文在某复杂山区铁路沿线按30 km间距建设了铁路带状BDS CORS基准站网络，并部署了高精度位置服务云平台。分别采用基于BDS CORS的BDS单星座、全球定位系统(GPS)单星座和全球卫星导航系统(GNSS)多星座三种模式进行模拟长大隧道独立控制网建网测量、快速静态像控测量、实时动态差分定位(NRTK)测量的数据采集和处理工作，并以铁路沿线原基础平面控制网(CPⅠ)、线路平面控制网(CPⅡ)成果进行对比。研究结果表明：按30 km间距布设铁路带状BDS CORS基准站时，基于BDS CORS的BDS、GPS和GNSS三种模式均可用于长大隧道独立控制网建网测量、快速静态像控测量、NRTK测量，成果精度满足现行铁路测量规范的要求，可以代替传统方法进行测量作业。提出的部分精度指标可以为铁路工程建设各阶段BDS CORS建设及铁路测量应用相关规范的编写提供借鉴和参考。     

基于千寻定位的铁路定测GNSS RTK中线测量数据分析

为研究利用千寻定位GNSS RTK技术进行铁路定测阶段中线测量(平面纵、横向及中桩高程)精度等问题,以基于同一铁路定测阶段平面CPI控制网和线路水准基点为测量基准进行中线测量数据采集,比对分析千寻定位GNSS RTK技术与传统单基站GNSS RTK获取数据的较差和中误差,并对两种方式测量结果数据进行研究分析。研究表明,千寻定位的GNSS RTK技术与单基站GNSS RTK测量结果平面坐标较差中误差和高程较差中误差均≤0.05 m,小于《铁路工程测量规范》中线测量平面纵横向限差0.1 m及中桩高程限差0.1 m的规定,故基于千寻定位的GNSS RTK技术可在一定程度上替代传统单基站GNSS RTK进行铁路定测阶段中线测量。     

铁路北斗地基增强系统构建及基准站选址研究

通过分析卫星导航系统在我国铁路领域的应用现状,结合北斗地基增强系统的技术特点,提出了构建铁路北斗地基增强系统的设想,并进一步论述了铁路北斗地基增强系统的系统构架及组成,综合分析了北斗卫星高精度定位技术在铁路行业的应用领域,详细阐述了在铁路行业建设北斗卫星地基增强系统基准站的选址原则、步骤和观测数据处理与分析方法,为今后铁路北斗地基增强系统基准站建设提供参考。     

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。     

基于多限差的高铁CPI控制网复测稳定性分析新方法研究

以新建成都至重庆铁路客运专线复测数据为基础,介绍现有客运专线基础控制网CPI平面网复测平差和现有双限差方法进行CPI控制网复测点位稳定性分析的原理。在此基础上,提出多限差方法进行CPI控制网复测的点位稳定性分析新方法,可探测出CPI复测网中不稳定的CPI控制点。最后,对双限差和多限差两种方法得到的稳定性评价结果进行对比分析,发现新方法可探测出双限差法无法发现的不稳定点,研究结果对CPI控制网复测数据处理具有指导价值。     

北斗导航卫星系统在高速铁路精密控制测量中应用研究及精度分析

以京沈客运专线CPI级精密控制测量为例,对北斗卫星导航系统应用于铁路精密控制测量进行试验。在CPI控制网重复基线、异步环闭合差、坐标重复性、相邻点坐标差之差、相对精度等方面,北斗系统与GPS对比分析结果表明:北斗静态相对定位测量的平面精度可以满足CPI的精度要求,与GPS定位精度相当,说明北斗导航系统应用于高铁精密控制测量可行。     

GIS+北斗时空信息服务平台建设方案研究

针对铁路交通运输智能化、数字化、无人化的发展需求，基于逐步发展成熟的北斗卫星导航技术和有关政策要求，探索GIS+北斗的时空信息服务平台建设方案。以中国铁路北京局集团有限公司GIS+北斗时空信息服务平台建设为研究对象，围绕现有地理信息共享服务平台、北斗相关安全防护应用系统和工程建设相关的北斗基准站，重点阐述业务系统现状、存在问题和业务需求，提出GIS+北斗时空信息服务平台构建的建设原则、技术路线和总体架构，以及总体建设方案与主要分项设计模块。平台可为各业务应用提供统一、安全、精准的时空信息服务支撑，有效拉动时空信息资源的整合和共享，保障人员安全及运输生产安全，提升智慧化运营水平。     

地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法

卫星导航在铁路运输系统众多基于位置的应用服务中具有广阔的应用前景,我国自主建设的北斗卫星导航系统已正式开始提供区域服务,为卫星导航在铁路系统中的应用发展提供了重要契机。在采用卫星导航实现列车定位的过程中,列车轨道占用状态的估计识别是列车位置描述的重要内容和定位正确性必要前提,本文结合高速列车追踪接近预警系统这一应用背景,根据系统功能及性能的实际需求,提出一种基于地图辅助北斗/惯导组合的列车轨道占用估计方法,该方法利用地图辅助信息对北斗/惯导融合所需系统模型进行约束,并采用交互多模型估计策略将列车组合定位过程与轨道占用状态估计进行结合,有效实现了轨道占用识别的实时性和自主性。论文采用实际现场测试数据对所提出的轨道占用估计方法进行了验证,并通过与GPS模式的比较探讨了我国北斗卫星导航系统在铁路系统应用中的可行性和实际性能。     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

城市轨道交通工程精测网复测及成果分析

城市轨道交通工程精密测量控制网包括卫星定位控制网、精密导线控制网和精密高程控制网,定期对城市轨道交通工程精测网进行复测是保证城市轨道交通工程顺利施工的关键。结合成都轨道交通11号线一期工程精测网复测实践,阐述轨道交通工程精测网复测的技术方案和外业测量过程,并对精测网复测成果进行分析。结果表明:应选取稳定性良好的起算数据进行严密平差;在地势平坦的区域,精密导线网测距边两化改正对整网精度影响可忽略不计;应及时对破坏重埋和变形超限的点位进行更新,保证城市轨道交通工程施工基准的正确性和一致性。     

基于北斗三代的铁路监测预警系统设计

针对铁路安全隐患问题,提出将第三代北斗卫星导航系统（简称：北斗三代）高精度定位技术引入铁路监测预警,设计了基于北斗三代的铁路监测预警系统,该系统利用北斗高精度定位的原理实现位移数据高精度监测,同时具备实时传输和即时预警等功能。实践证明,该系统相对于基于GPS的监测预警系统具有明显优势,可见的卫星个数显著增加,水平精度提高20%以上,高程精度提高50%以上。同时通过不同基线长度下监测性能的对比,为合理布设基准站提供参考。     

铁路复测中车载LiDAR数据精度控制分析

铁路作为长大线状工程,沿线地形、环境复杂,利用车载LiDAR技术进行铁路复测可有效解决传统铁路复测技术手段落后的难题,但各种系统误差易导致原始解算点云数据无法满足铁路复测精度要求.首先,分析数据获取与处理的误差来源;然后,基于某铁路专用线建立长度为4 km的试验场,以获取车载LiDAR扫描数据;再基于靶标控制网的高精度...     

北斗卫星导航系统在列车定位中的应用研究与发展

北斗卫星导航系统作为我国自主掌控的全球导航卫星技术战略资源,对我国铁路运输列车运行控制相关关键技术的技术升级和更新迭代起到重要推动作用,对提升我国高铁技术的全球竞争力起到关键支撑作用。为促进和深化北斗卫星导航技术在我国铁路运输特定行业领域中的技术转化和结合应用,简要阐述全球导航卫星系统应用于铁路运输的技术优势,从北斗卫星导航技术在我国铁路列车运行控制中的应用必要性和安全性出发,总结归纳基于北斗卫星导航系统的铁路位置相关服务安全应用及非安全应用需求,针对铁路位置服务核心安全应用之一的列车定位给出了基于北斗卫星导航的列车组合定位原理。从基于北斗的多传感器组合列车定位技术及信息融合算法、多模卫星列车定位技术、北斗差分列车定位技术以及基于北斗的列车组合定位系统安全完好性监测技术等方面,综述北斗卫星导航系统在列车定位领域中的应用研究现状。最后,从北斗导航定位通用性能指标标准与铁路列车运行控制安全相关标准的关联统一、基于北斗的紧耦合结构多传感器列车定位技术、列车运行控制专用北斗终端开发设计以及铁路北斗专用测试平台和评估体系的构建等方面展望其未来技术发展趋势和挑战。本研究可为北斗卫星导航技术在列车定...     

基于新一代信息技术的重载铁路工务设备智能运维系统总体架构研究

以重载铁路固定资产投入、运营成本优化和可持续发展为目标,应用BIM、大数据分析、物联网等新一代信息技术,研发工务设备智能运维系统,对设备从上线、运行、维护到更换的全过程进行科学的闭环管理,以提升工务设备全寿命周期价值为出发点,实现工务设备管理从被动维护到主动检养修和掌握全局转变。工务设备智能运维系统提供了设备资产全寿命周期管理、检测监测一体化管理、状态评估与预测决策和安全生产管理功能,实现了工务设备相关数据的归集、管理、治理和分析应用全流程数字化管理,以及设备状态评价、设备状态趋势预测、辅助维修决策分析等多方面的服务。该系统的研发顺应并促进了重载铁路数据管理专业化、数据处理自动化、数据分析智能化的智能运维发展趋势。     

西安至成都高速铁路陕西段控制测量综述

为了保障高速铁路运行的安全性和轨道的高平顺性,在高速铁路勘测设计、施工、运营维护阶段,均需采用高精度的控制基准,通过建立“三网合一”的测量标准体系,以实现全周期高精度测量。西安至成都高速铁路陕西段作为首条穿越复杂秦岭山区的高速铁路,在秦岭山区隧道群采用长达46 km的25‰线路纵坡,简述其框架基准设计、坐标系统设计、超长水准路线绕行平差方案、隧道独立坐标系建设、控制网复测等方面的对策,总结在坐标系设计长度变形值控制及位置选择、点位布设、复测指标控制等相关经验,给出坐标系设计、水准路线绕行段精度控制、平面复测指标等方面的优化建议,为类似高速铁路项目控制测量全周期建设提供参考。     

高速铁路控制网测量三个技术指标的探讨和分析

高速铁路控制网测量有3个非常重要的技术指标:GNSS二次复测与第一次复测较差判别指标、隧道洞外GNSS坐标反算与全站仪实测角度较差的限差判别指标、GNSS坐标反算与全站仪实测并经过投影改正后的距离较差的限差判别指标,但这3个技术指标在《高速铁路工程测量规范》(TB10601—2009)中并未作明确规定。大量实测数据表明,GNSS二次复测与第一测复测坐标较差在5mm内是可被接受的。根据GNSS和全站仪两种不同测量方式的先验中误差,并按照误差传播定律进行公式推导,提出GNSS坐标反算的角度、距离值与全站仪实测结果较差限差的计算公式。通过较差限差公式,可以较为直观地判别GNSS和全站仪两种不同测量方式的结果是否互相吻合。