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。     

CPⅢ区段搭接严密平差法研究

基于统计检验理论,对CPⅢ区段搭接严密平差法进行了进一步的研究分析,提出了新的搭接点对选择方法-坐标差异性检验法,并阐述了该方法的数学模型。通过理论分析和实例验证表明:在CPⅢ相邻区段搭接处理时,对搭接区段同名参数在前后两区段的测量平差值进行差异性检验,以此为基础选取搭接点对更为科学合理;在置信区间内的t(f)值越小,就越有理由认为坐标差异性不显著,当桩点的X、Y坐标差异性检验参数t(f)值均小于临界值时,可认为该点坐标没有明显差异,该点可作为搭接点,反之则不能;选取t(f)值较小的点作为搭接点,可以很好地实现相邻区段的平顺搭接。     

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。     

基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型

为改进高速铁路轨道几何平顺性精调的测量精度与效率,本文提出一种基于双向近景摄影测量检测轨道几何状态的方法,通过从铁路正、反向里程对轨道进行双向摄影,以轨道控制网CPⅢ作为像控点,采用严密的光束法区域网平差理论,对轨道双向摄影图像进行联合平差处理,探索出近景摄影测量检测轨道中线偏差和轨面高程的计算模型与精度评估方法。仿真试验结果双向摄影相对于单向摄影的横向与高程精度分别提高85%和42%。现场轨道试验段计算结果表明,双向近景摄影测量检测轨道的横向偏差测量精度为2.4mm,轨面高程精度为1.7mm,满足规范要求的轨道中线偏差与轨面高程测量精度指标,可为高速铁路轨道静态几何状态测量提供一种高效检测技术。     

德国轨道基准网平面网测量与数据处理方法研讨

高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道精调施工需要轨道基准网,目前我国轨道基准网测量及其数据处理主要采用德国的方法进行。详细介绍德国轨道基准网平面网的布设、测量、平差处理以及测站间坐标平滑搭接方法。     

高速铁路轨道基准网平面网构网测量及严密平差方法研究

介绍了高速铁路轨道基准网平面网所采用的德国测量及其相应的数据处理方法,并指出了其存在的不足之处;在此基础上,提出了测量效率更高、平差过程严谨、能够进行精度评定的构网法测量及其严密平差方法;对提出的新方法进行了相邻点相对点位精度估算,并且在模拟轨道基准网上分别对2种方法进行了对比观测实验.理论研究和对比分析后认为构网法可以用于轨道基准网平面网的测量及其严密平差计算,而且具有多方面优势,可供有关部门参照和使用.     

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局部快速复测技术研究

为了解决运营期高速铁路重点段轨道控制网复测面临的较难单独安排天窗时段的难题,提出采用轨道快速检测时全站仪不整平自由设站数据进行CPⅢ复测构网的作业方法,以提高天窗综合利用效率.分析60 m及120 m两种设站间距下的观测网形,建立基于罗德里格矩阵的单站解算模型、整网平差模型、不稳定点分析模型及精度评估模型;基于大量不整...     

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.     

基于CPⅣ轨道基准网轨道三维检测系统的研究

针对CPⅢ轨道控制网的轨道三维检测系统对计算轨道被检测点坐标与轨道中线坐标较为复杂,检测精度不够高的问题,建立一种基于高精度CPⅣ轨道基准网的轨道三维检测系统的数学模型,该检测系统采用双全站仪的轨道检测小车直接捕捉CPⅣ基准网棱镜,消除CPⅢ轨道三维检测系统对全站仪进行设站所带来的繁琐与误差,并通过欧拉角与刚体运动规律的原理简化检测系统的数学模型,可以快速计算出轨道被检测点坐标与轨道中线坐标,CPⅣ轨道三维检测系统显著提升了轨道的检测精度与效率。     

基于多目标决策的轨道控制网网形设计

为保障铁路轨道的几何平顺性,需要建立适合既有线维护的轨道控制网。基于控制网网形设计理论,考虑网形的精度、可靠性和建网费用,对四种不同测站间距和观测方案的网形进行了计算与分析,同时提出了评价控制网质量的七项指标。为四种轨道控制网各建立2 km的模拟算例,定量计算它们的七项指标。基于多目标决策方法,得到综合最优的间隔2对斜向点的观测网形方案。最后,通过敏感性分析,验证了结果的稳定性。研究结果表明:四种网形方案在精度上均可满足规范要求,仅考虑单项指标会得到不同的最优网形;间隔2对斜向点的观测网形方案建网费用最低,相对其他网形综合最优,适合在既有线轨道控制建网中推广使用。     

经典平差与赫尔默特方差分量估计法平差的适用性分析

针对铁路工程测量中的单一附合导线、双导线网和CPⅢ平面网不同的网形特点,分别采用经典平差和赫尔默特方差分量估计法两种平差方式对工程实例数据进行平差计算,对比其平差后坐标成果、精度指标等,进行理论及适用性分析研究。     

基于GNSS定位技术的轨道几何参数测量方法

为将全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)定位技术应用于轨道几何参数测量,提高高速铁路绝对坐标的测量精度,在高速铁路沿线布设GNSS定位接收机作为定位基准站,并将各个接收机经过长时间观测的数据进行统一的联合解算处理,得到各定位基准站坐标。利用加装了GNSS定位接收机的轨道检查仪分别测量轨道特定点的大地坐标和内部几何参数,并将特定点的大地坐标测量结果与各定位基准站坐标数据进行联合解算处理,得到特定点的大地坐标最终测量结果。最后,将特定点的大地坐标最终测量结果与轨道内部几何参数测量结果进行数据融合,得到相应区段各点轨道内外部几何参数的测量结果。不确定度评定及验证试验表明,加装了GNSS定位接收机的轨检仪显著提高了轨道几何参数测量的精度,并极大提高了轨道测量的效率。     

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。     

工程平面控制网置平平差的方法研究

提出一种将秩亏自由网平差和三参数坐标转换相结合的平面控制网平差方法,其特点是在平差过程中控制网整体网形不因上级控制点点位的改变而变化。首先介绍秩亏自由网平差及其精度评定的原理,推导进行控制网三参数坐标转换及对置平后的控制网进行精度评定的数学模型。仿真计算结果证明了对传统边角控制网而言,置平平差较约束平差具有更强的抗原始数据误差的能力,是一种工程平面控制网平差的新方法。