基于改进四参数严密平差法的高铁CPⅢ相邻区段搭接处理方法研究

高速铁路轨道控制网(CPⅢ)主要为轨道铺设、精调及运营维护提供安全、稳定、可靠的控制基准。针对轨道控制网相邻区段的搭接精度会直接影响轨道平顺性的问题。基于假设检验理论,运用坐标差异性检验法对相邻搭接区段重叠点的独立平差坐标进行处理,得到重叠点坐标的差异性参数,以便科学合理地选择搭接点。分析经典四参数转换法的不足,并对经典四参数转化法进行优化,以此为据,比较分析经典四参数转换法和余弦函数平滑法的优劣,提出基于四参数转换的严密平差搭接法。结合具体工程实例,对3种搭接方法进行对比分析。研究结果表明:新的搭接处理方法可以有效改善轨道控制网搭接精度。     

高速铁路CPⅢ相邻区段搭接方法研究与应用

研究目的:CPⅢ轨道控制网相邻区段之间能否实现合理平顺搭接已成为影响控制网能否达到高精度的重要因素之一,进而影响轨道的平顺性。本文针对现行规范中直接坐标严密平差搭接方法在可操作性上存在的问题,结合工程实际对CPⅢ网相邻区段搭接方法进行对比研究,意在发展一种既能满足工程实际需要又能有效提高CPⅢ网相邻区段之间搭接精度的新方法。研究结论:(1)余弦函数平滑搭接法在CPⅢ平面网相邻区段搭接中应用是可行的,其搭接处理后的长波平顺性和相对精度均高于直接坐标严密平差搭接法;(2)提出的"基于余弦函数平滑坐标的严密平差搭接法"更加有利于提高搭接区段轨道的短波平顺性和整体线路的长波平顺性;(3)本文研究成果满足工程测量实际需要,可应用于无砟轨道铺设阶段和运营维护阶段CPⅢ平面网相邻区段平顺搭接处理,对相关测量规范的完善有一定参考价值。     

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.     

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。     

高速铁路CPⅢ平面网区段间置平衔接方法研究

每个CPⅢ点的平面坐标实际上仍含有误差,对区段间重叠测量的CPⅢ点进行强制约束搭接,可能会因起算数据间不兼容,影响搭接区域CPⅢ平面控制网的精度与轨道最终的平顺性。提出了采用置平的方法对CPⅢ平面网进行区段间衔接处理的方法,通过分析、对比两种处理方法的计算结果,证明新方法与既有约束搭接法计算结果基本一致。此外,置平方法可避免由于控制点间不兼容的因素造成衔接区域搭接后的网形发生扭曲变形,在理论上较原有的约束搭接法更合理。     

高铁轨道基准网平面网坐标转换方法研究

在高速铁路轨道基准网平面网数据处理中,需要将外业所测合格的轨道基准点坐标从测站站心坐标系转换到铁路工程独立坐标系,目前德国采用的是三参数坐标转换模型,而不是常规采用的四参数坐标转换模型.介绍了2种平面坐标转换模型及其转换参数精度评定的算法,通过对2种坐标转换的转换参数精度、坐标转换前后公共点残差以及站间坐标搭接情况的比较分析,认为2种坐标转换方法均能满足轨道基准网的精度要求,但是在其上一级CPⅢ控制网为约束平差的前提下,采用四参数坐标转换方法效果更优.     

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。     

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。     

高速铁路轨道测量控制网区段搭接的探讨

高速铁路轨道控制网(CPⅢ)一般分区段建立,在前后区段接头处控制点需要平顺搭接,从而保证后期无砟轨道的静态平顺度。探讨对区段间重叠区域的控制点使用余弦函数加权搭接的平顺处理方法,实现前后区段独立测量的数据进行平滑过渡。     

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。     

CPⅢ平面网必要点位精度的研究

研究目的:在考虑CPⅢ网的观测网形以及网中观测值的必要观测精度的前提下,对CPⅢ标准网以及改进网的必要点位精度进行仿真计算.通过误差理论分析,探讨CPⅢ点在2种网形下的合理点位精度,并进一步推算CPⅢ标准网以及改进网2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的合理允许误差.研究结论:采用边角网精度估算的方法,推算CPⅢ控制网的必要点位精度.认为改进CPⅢ网的交互强度虽比标准的CPⅢ网好,但其点位精度却比标准的CPⅢ网差,在横向精度方面差异更大.对标准CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±1.5 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±3.0 mm;对改进的CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±2.0 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±4.0 mm.     

附加系统参数平差在高速铁路CPⅢ控制网数据处理中的应用

高速铁路CPⅢ控制网测量中距离观测值可能存在系统性的固定误差或比例误差。针对该问题,探讨了采用附加系统参数的平差方法进行CPⅢ控制网数据处理,并以一个实际高速铁路CPⅢ控制网为例,对附加系统参数的平差方法和经典约束平差方法进行了比较与分析。通过研究,得出了有益结论：对于存在系统误差的CPⅢ控制网,可预先估计可能存在的系统误差,通过引入附加参数进行自动补偿,平差结果更为可靠。     

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。     

长度投影变形对CPⅢ平面网精度影响的计算实验

为探讨长度投影变形对CPⅢ平面网精度的影响,选择3段不同长度的实测CPⅢ平面网,作为对照,仿真一段没有投影变形的CPⅢ平面网,然后对这4段CPⅢ平面网分别添加不同大小的边长投影变形改正,统计不同的边长投影变形改正下对应的CPⅢ平面网的精度,发现CPⅢ平面网精度最佳时的边长改正与由原始观测值自由网平差后坐标转换中的尺度比参数K一致,得出了采用K值作为边长改正可以最大程度的提高CPⅢ平面网精度的结论。这一结论能为正确进行CPⅢ平面网数据处理提供有益的参考。     

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。     

采用两点CPⅡ控制CPⅢ平面网接边处理新方法

作为轨道精调的基础控制网,CPⅢ控制网区段间接边处理的质量直接影响轨道的平顺性。从线上平面加密点CPⅡ布设的角度出发,提出采用两点CPⅡ控制接边的新方法,通过与传统单点CPⅡ控制接边的方法进行对比分析,证明新方法能使相邻区段的控制网更好地衔接,降低了接边处理带来的控制网扭曲。     

高速铁路CPⅢ水准网平差通用模型研究

CPⅢ水准网为高速铁路的施工、运营提供高精度的高程基准。现有的CPⅢ水准网数据采集方式主要有中视法、矩形法两大类,为提高现场实测效率,在矩形法基础上又衍生出X形法、Z形法等。目前,以高差为观测值的传统CPⅢ水准网平差模型主要适用于矩形法及其衍生型,而中视法由于高差为非独立观测值,使得传统模型使用理论上受到限制。为此,提出一种CPⅢ水准网平差通用模型,该模型以水准尺读数为观测值。平差时每测站引入一个参数合并一系列未知量和固定的系统误差,最后由高程平差值计算高差。通过现场实测数据的验证表明,该模型具有算法简单,数据利用率高等特点,且精度不低于传统CPⅢ水准网平差模型。由于该模型观测值不存在相关性,故可适用于现有各种CPⅢ水准网形。     

长大连续梁上CPⅢ网点实时坐标计算方法研究

为解决大跨度连续梁桥上CPⅢ控制点平面坐标受外界环境影响而引起的坐标变化问题,须建立连续梁变形与其上CPⅢ控制点平面坐标变化之间的数学模型,并利用该模型实时改正CPⅢ控制点的平面坐标.使用改正后的实时坐标自由设站,使连续梁上高速铁路轨道的精调施工可以顺利的进行.     

高速铁路三维自由设站最优测量方法的仿真计算

自由设站测量在高速铁路轨道施工中应用广泛,是实现高速铁路高平顺性的重要技术保障之一,因此如何通过合理测量与平差得到正确的自由设站点坐标和进行精度的客观评定十分重要。通过仿真计算,认为当自由设站起算数据含有误差时,自由设站测量时设站点应尽量设置在所观测CPⅢ点构成的网形的几何中心,平差前应根据稳定性检验结果,确定正确的起算数据,平差计算时采用方差分量估计进行定权,这样将更合理地利用起算数据和观测值,从而得到正确的设站点坐标和精度评定,以保证轨道精调测量等工作的顺利进行。