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。     

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。     

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。     

客运专线轨道精调相邻站平顺衔接方法研究

客运专线轨道精调中,相邻站轨道几何状态信息平顺衔接是否合理将直接影响轨道的平顺性,不同的平顺衔接方法对于轨道轨向、高低长短波的计算将产生不一样的结果,国内主要采用的是重叠区余弦函数平顺衔接的方法。提出一种基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,在理论分析的基础上,结合工程实践,对这两种方法进行了综合比对分析。结果表明:在相邻两站重叠区轨道量测点坐标较差较小的情况下,两种方法得到的衔接平滑结果,均可以满足轨道长短波检测的需要。而基于平顺变化率扩展重叠区余弦函数平顺衔接方法,其顺接长度是根据相邻站重叠区较差而动态变化的,很好地保障了平顺性变化率的精度要求。     

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.     

2C互差对CPⅢ平面网精度影响的仿真计算与分析

研究目的:在满足CPⅢ网点间相对点位精度要求的前提下,在CPⅢ网实测数据添加符合正态分布的随机误差,以此来模拟2C互差值,同时采用边角网间接平差的严密精度估算方法,探究2C互差对CPⅢ平面网主要精度的影响。研究结论:根据无碴轨道CPⅢ平面网外业观测的方法和特点以及测量现状,通过添加符合正态分布随机误差的方法,模拟2C互差值,并采用某客专的部分数据进行了仿真计算。通过对结果的分析,证明了2C互差对CPⅢ平面网的主要精度有一定的影响,然而,在起算数据精度较好和投影变形较小的前提下,通过本文的研究认为可以适度放宽2C互差的限差至15″,这时CPⅢ平面网的主要精度指标仍能满足规范的要求,这样的话放宽2C互差的限差指标可提高CPⅢ平面网的测量效率,也为高速铁路工程测量规范的修订与完善提供基础资料。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

高速铁路无砟轨道精调测量方法探索

目前,我国高速铁路无砟轨道的精调主要是基于CPⅢ控制网的绝对测量,其坐标测量和长波控制得到普遍认可,但短波控制能力不足的问题常被忽视,其对保证高速铁路±1mm的短波平顺性比较困难。而以测量速度见长的(轨道检查仪)相对测量,却因坐标控制能力缺失、长波测量精度有限,在使用上受到限制。本文对以上两种方法的平顺性精度进行了论证,并对如何利用现有设备,更高效、更准确地完成无砟轨道精调测量进行了探索,拓宽信息维度,进行信息融合,可更好地控制轨道平顺性。离散傅里叶变换和逆变换是该方法的核心,其原理清晰,物理意义明确,以此得到的轨道波形绝对位置准确,细节信息丰富,长短波一致性达到要求。     

道路工程渐变平面坐标系在CPⅢ平面控制网中的应用

对CPⅢ平面网的坐标系选择问题进行分析和讨论,认为测量平面坐标系应具有明确的尺度基准面。道路工程渐变平面坐标系的尺度基准面随控制点的高程渐变,能够保证高度的尺度统一,从而更好地满足轨道横向平顺性的检测要求。采用与线路设计坐标系的坐标原点及坐标轴指向相同的道路工程渐变平面坐标系能够满足轨道平面绝对位置的测量要求。