高速铁路轨道精调测量

高速铁路轨道精调测量（精选七篇）

高速铁路轨道精调测量 篇1

关键词：自由设站,高速铁路轨道精调测量,CPⅢ控制点

1 引言

高速铁路轨道精调测量一直是影响轨道平顺的关键问题之一,特别是因为无砟轨道的整体性和连续性,使得轨道调整更加困难,精度要求更高。目前无砟轨道定位测量方法,基本上都采用在CPⅢ控制网[1]的控制下,先用全站仪自由设站后方边角交会的方式确定全站仪中心的三维坐标,再按极坐标测量的方法测量轨道上轨检小车棱镜点的坐标,最后与轨道点的设计坐标进行比较,计算该轨道点测量坐标和设计坐标的差值,从而逐步把轨道调整到位的方法。

2 自由设站三维坐标严密平差数学模型的推导

2.1 符号定义

Ski为测站点k到控制点i的斜距;S0ki为测站点k到控制点i的近似斜距;Dki为测站点k到控制点i的水平距离;D0ki为测站点k到控制点i的近似水平距离;Aki为测站点k到控制点i的天顶距;A0ki为测站点k到控制点i的近似天顶距;N′ki为测站点k到控制点i方向的方向观测值;ζk为测站定向角近似值的改正数;dxk,dyk,dzk为测站点坐标改正数;ναki为方向观测值N′ki的改正数;νAki为天顶距观测值A的改正数;νSki为距离观测值的改正数;zk0为测站点K的近似高程;zi为控制点i的高程;α0ki为由近似坐标计算各观测方向的近似方位角;k为大气折光系数;R为地球半径;i为仪器高;t为棱镜高。

2.2 近似坐标计算

本文测量全站仪中心点坐标利用平差方法中的最小二乘间接平差法,故要给出待定点的近似坐标。间接平差[2]就是选取待定点的坐标为未知参数,建立观测量与未知参数之间的函数关系。故在列观测量误差方程前,先进行未知参数近似值的计算。

如图1所示,在K点架设全站仪分别观1、2……等CPIII控制点,1、2两点坐标分别为(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2),计算测站点K的近似坐标(xk0,yk0,zk0),K点与1、2两点构成三角形内角分别为角A、B、C,S为1、2两点间距离,计算K点近似坐标。计算公式如下:

求出角B=arcsin(Sk1sin A/S),得方位角:

2.3 方向误差方程

方向观测值为N′ki,则方向ki的坐标方位角平差值方程为:

根据方位角反算公式:

按台老级数展开,取至一次项,得:

式中,α0ki=arctan[(y1-yk0)/(x1-xk0)](i=1…n),将(3)式代入(5)式,得:

其中,aki=ρ″sinα0ki/S0ki,bki=-ρ″cosα0ki/S0ki,lki=N′ki+Ak0-α0ki,ρ″=206265″。常数项lki中包含的测站定向角近似值Nk0,通常取该测站上各方向(包括零方向)定向角的平均值,亦即:,n为测站K上的方向数。式(6)中含的未知数,ζk其系数均为-1,为减少未知数的个数,可用一组消去定向角未知数ζk的虚拟误差方程组来代替,即:

2.4 边长误差方程

由近似坐标xk0,yk0,zk0近似边长S0ki及观测值计算边长改正数,列边长误差方程。Ki两点的边长观测值为Ski,根据边长计算公式:

姨(xi-xk)2+(yi-yk)2+[(zi-zk-i+t-(1-k)Dki02/(2R)]2(8)

经线性化后,得:

式中,cki=-(xi-xk0)/S0ki=-cosα0ki,dki=-(yi-yk0)/S0ki=-sinα0ki,

2.5 天顶距误差方程

天顶距观测值A与测站坐标和控制点坐标有以下关系:

线性化后得改正数νAki为:

式中,Ai0=arccos{[(zi-zk0-i+t-(1-k)Dki02/(2R)]/S0ki}

2.6 间接平差计算和精度分析

由于存在两类观测量需定权[3],设方向观测中误差为mα,距离观测中误差为ms。设角度权为1,则距离权为:Ps=mα2/ms2。但在虚拟误差方程组中增加了一个和方程式νk,则和方程式的权为PM=1/n。由以上推导的斜距,方向和天顶距误差方程及一个虚拟方程,可得出自由设站的平差模型:

故测站点K的平差值为:

其中,验后单位权方差估值,r为多余观测数。

则测站点K的坐标中误差为:

式中,分别为中对角线上的元素。

3 程序设计

本程序设计的自由设站测量至少使用两个点,最多点没有限制,通过边角交会测量求得测站点的坐标。操作者只需粗略照准观测点,全站仪能够自动精确照准目标,并自动进行水平角、天顶距和距离测量,完成数据的自动采集。最后结果是获得测站点的三维坐标,同时提供精度评定(见图2)。

4 自由设站轨道精调测量步骤(见图3)

1)新建工程,输入工程名。

2)测站设置。设置主要包括设置限差和测站两个方面。限差值是根据需要测量的精度要求输入一定的限差。如果计算出的限差值超限,会出现警告,可以据此判定是否采用自由设站结果。同时输入测站的点名和仪器高。

3)输入已知点坐标。在开始采集数据前,先把周围所要观测的CPIII控制点坐标输入全站仪,供观测完成后计算使用。

4)开始测量。在测量过程中,对一个点只测盘左或盘左盘右都测均可;对同一点的盘左盘右测量完成后自动计算2C(盘左盘右互差)值,如果2C值超限,程序将自动重测该点,取最后一次观测数据参与计算。测量开始前需选择目标点的点名和输入棱镜高。盘左盘右都测时,对同一目标而言,棱镜高不能改变。

5)查看已知点坐标和观测数据。为了避免人为输入坐标时出错,可以查看输入的已知点坐标。如果有错误,可以删除点或重新输入点坐标。

6)查看自由设站结果。结果显示测站的三维坐标和坐标标准差,以查看是否符合测量精度要求,并确定是否采用测量成果。

5 结语

综上所述,通过编程实践可见该方法不论从其工作效率还是精度方面都是可取的,在程序设计中证明是可行的。在高速铁路轨道精调测量中,一般都要测8个CPⅢ控制点,为了适应这一需求,本程序可测量多余8个以上点。为了保证高速铁路的平顺性和整体性,轨道精调测量非常重要。因此,希望在我国中长期规划的高速铁路建设中可以采用此方法进行轨道精调测量。

参考文献

【1】铁建设[2006]189号.客运专线无蹅轨道铁路工程测量技术暂行规定[Z].北京:中国铁道出版社,2006.

【2】武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

高速铁路无砟轨道施工测量方法综述 篇2

双块式无砟道床轨排架法施工测量精度要求较高,其测量手段和方法很先进.通过综述轨排架法测量原理、粗、精调方法及注意事项,为无砟轨道轨排架法施工测量工作积累宝贵的经验,对同类工程施工具有参考价值.

作 者：王海彦 侯晗 彭彦彬 WANG Hai-yan HOU Han PENG Yan-bin 作者单位：王海彦,彭彦彬,WANG Hai-yan,PENG Yan-bin(石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄,050041)

侯晗,HOU Han(中铁十八局集团福建分公司,福建,350014)

高速铁路轨道精调若干技术问题探讨 篇3

关键词：高速铁路,轨道精调,技术,探讨

引言

在无缝线路敷设完成后, 在长钢轨应力放散、锁定后即可开展对轨道精调工作。轨道精调的含义是对轨道工程质量进行全方位检查, 对钢轨结构、轨道钢材、扣件系产生的问题进行整改;对轨道进行细致的测量;确定精调方案, 模拟计算轨道精调数据锁定;通过调整轨床或更换扣件及其他零件, 使轨道几何状态满足设计验收的要求。

1 轨道精调的目标及要求

1.1 轨道精调的目标

轨道精调的目标是调整轨道平面和高程位置的精确度以及较小的轨距和水平变化率, 保证直线顺直、曲线圆滑、过渡流畅, 关键是平顺, 满足动车组350km/h速度时的平稳运行和舒适度要求。要实现以上目标, 首先是要改变原有的有砟轨道调整观念, 依靠轨道测量数据和纸上模拟, 确定调整方案, 而不是使用原有的以弦线道尺为基础手段的局部调整方法。另外, 使用更加科学的分析调整方法, 在波形平滑的前提下, 使其尽量圆顺, 消除超限的部分, 在轨距、水平变化率等各方面指标都符合要求的同时, 保证动车组运行中的舒适度。

1.2 基本内容及要求

轨道精调由人工轨道精调和机械精捣两部分组成, 轨距精调通常还要在联调联试及动态检测之前, 进行第二次调整, 在静态调整阶段要力求调整效果, 为第二阶段打下好的基础。在进行联调联试动态检测时, 针对少数超限部位进行处理, 人工轨道精调因人员组成、业务熟悉程度的不同, 通常按1~2km/d的进度进行作业;机械精捣需按轨道原本的几何形态进行规划, 在京沪济南段的做法通常每精捣一次速度等级增加20~40km/h, 精捣速度一般按0.5~1.2km/d进行。轨道精调需遵循“最小调整量”及“削峰填谷”的原则来进行, 整体目标要满足直线顺直, 曲线圆滑。并根据“先整体、后部分, 先轨向、后间距, 先高低、后水平”的原则, 优先确保参考轨的平整性, 调整时确定一条钢轨为主 (京沪济南段采用的是左轨) 进行, 另外一条钢轨利用轨距和水平进行控制。

2 精调前的准备工作

准备工作包括人员设备资源的配置 (当时的做法是参考京沪先导段的做法, 同时根据济南段工期的要求进行配置) 、内业资料的准备、仪器设备的调整、现场扣件状态的检查更换以及轨道状态的检查。因为长轨精调的要求精度十分高, 所以要保证轨道的高平顺性、高舒适度, 就需要保证测量数据能够真实地体现轨道的实际状况。

(1) 进行精调测量之前, 需要检查仪器设备是否超出检定期, 设备配件是否齐全, 仪器电路连接是否正常, 确保测量设备在测量现场能够正常运行。

(2) 内业资料的准备

内业资料的准备, 主要包括用于将平纵线形和超高等设计数据输入仪器的软件。将设计数据输入仪器时, 需要认真核实, 在确保无误后才能用于现场施工。

(3) 轨道状态的全面检测

进行轨道状态第二次检测, 应沿轨道逐一检查承轨台, 着重检查轨道、扣件、轨枕、焊缝等部位, 同时将线路进行清扫干净。测量数据能是否能真实体现轨道状态的一个主要因素, 就在于轨道、扣件、焊缝、轨枕是否全部检测到位。对存在的问题一一进行标记, 安排专人进行处理, 以保证测量数据能够真实反映轨道的真实状态。

(4) 组织管理工作的准备

轨道精调的作业量大, 技术要求高, 需要各类技术人员 (尤其是测量人员) 协调配合的地方较多, 必须组织轨道精调专项施工队伍 (最好有丰富施工经验的铁路工务人员, 京沪济南段采取的做法是从铁路工务部门退休人员作指导, 同时济南铁路局工务段人员参与) , 根据工作量、工程周期要求及设备调配情况预先划分精调作业段落, 明确责任人, 确定轨道精调施工队伍的分工, 确定物资供应情况、设备配置和人员组织等。

3 轨道精调作业程序

3.1 现场划标

依据调整方案和相应的承轨台号, 首先用石笔在轨道的轨底处标记出调整量。同时, 对调整方案进行现场合适, 如果是长波不平顺的问题, 一般以方案为主。如果要调整的是短波不平顺, 通常根据现场拉弦线和道尺测量的数据进行调整。

3.2 摆放调整件

依据现场的标记, 把调整件依次摆放在承轨台的两边。摆放时要专人负责, 调整件摆放之后要进行再次核实。

3.3 调整扣件

依据现场的标记, 施工人员使用内燃机动扳手把扣件松开。轨温在设计要求温度±20℃上下, 能够连续松开扣件数量低于10根承轨台。把扣件松开后, 施工人员把扣件逐一分解, 按顺序摆放, 把承轨台上的杂物清理干净, 之后更换轨垫。进行更换轨垫时, 首先由施工人员用液压起道器抬起钢轨, 挪出标准件并把承轨槽清理干净;完成清理后, 将调整件按规定位置安装好。安装好调整件后, 要对轨距、水平用电子道尺严格检查, 检查后施工人员利用机动扳手按照规定把扣件锁紧, 扣件扭力矩要满足设计标准。换件过程要有带班人员统一指挥, 确保有序进行。

3.4 作业质量检查以及数据记录

在完成精调作业后, 要进行全方位的质量检验, 需要用塞尺对扣件空隙及更换型号的检查, 并进行作业后轨距、平顺性、走向、高低、坡度、变化率的检查, 从而保证作业质量合格。

进行作业时, 要记录下精调范围内的板号、承轨台号和相对应的轨距、平顺性、扣件以及轨垫原型号和更换型号, 作为现场施工记录。

3.5 精调后的整理工作

完成精调工作后, 需要把更换的旧标准件进行分类整理, 按照规定位置摆放好, 把施工现场整理干净, 每班对旧扣件进行清理。

4 轨道精调基本轨的确定

进行轨道精调作业时, 要依据相对准确的基准轨进行测量与调整。以下讲解基础轨的确定方法:首先, 在非直线段, 轨道高股为轨向精调的基础轨, 即轨向数据体现出高股的状态。轨道低股为高低调整的基础轨, 即高低数据体现出低股的状态。

对于直线轨道, 通常把缓直点当成基础轨的分界点。京沪济南段采取的是用左轨作为直线段基准轨。通常把缓直点当成基础轨的分界点。按照与非直线段相同的方法, 把高股侧钢轨用作轨向数据基础轨, 把低股轨用作高低数据的基础轨。

5 精调后的复测

轨道调整完毕后, 需要对该段落钢轨进行第二次轨道静态测量其目的在于, 首先是检验调整的结果, 同时为局部的调整提供依据。另外, 杜绝更换扣件出现错误的现象, 如果在更换之前就存在缺陷, 调整时再次发生换错的现象将会造成轨道缺陷等级升级。对未达到调整要求的局部区段, 要再次进行扣件更换, 直到达到平顺性控制标准要求才能完成。在对更换的扣件进行复测时, 如果不能达到平顺性要求, 主要原因有以下几点:

5.1 调整时出现错误

在进行第一次调整过程中, 可能会出现换错、换反、少换的现象, 这是造成轨道二次调整的主要原因, 不同的施工人员其二次调整工作量不同。因此, 精调工作的现场必须有技术人员和经验丰富的工务人员进行监督监控。

5.2 未达到预定调整量

第一次调整时能够正确进行调整, 但实际调整量与模拟调整量不相符。在调整工作完成后进行数据对比时可看到, 有部分轨道的调整方向是正确的, 现场施工时也是依照调整方案进行的, 但实际调整量与理论调整量不相符, 通常这种问题出现在调整量较大的部分。这表明在进行数据收集、数据分析、模拟调整和现场调整工作时均没有发生问题, 但是由于调整量过大, 不能在一次调整工作中达到要求, 因此需要二次调整。这种现象可以在模拟调整时, 适当地增加调整量以减少二次调整的次数。

5.3 其他误差

因为轨道几何形态测量仪器的准确度问题、测量人员操作问题和人员作业误差的存在, 造成调整前后测量的数据存在一定的误差, 结果使第一次测量时, 在调整临界值的部位没有进行模拟调整, 而复测时增加的误差造成这些部位需要进行调整的结论。这就对施工人员的数据测量精度提出了更高的要求, 需要严格根据数据测量的操作方法和要求进行数据采集, 尽量减少二次测量的误差。

6 心得

(1) 人为干涉, 无论是第一阶段还是第二阶段, 轨道精调的依据是测量数据, 但是由于整个线性较长, 不能完全依靠于仪器的测量和计算机的数据分析的结果, 局部调整需要凭经验结合现场情况进行干涉, 根据具体的情况进行调整。

(2) 不能完全依赖于理论数值, 在直线段与非直线段接头的部位, 不能完全按数据进行调整, 这样就会产生在接头部位在具体行车过程中会出现晃车现象, 在精调作业时, 要依据经验距非直线段轨道高股约50m范围内逐渐累积调高高股的轨道状态, 最终在接头部位调高轨比底轨高约0.5~1.5mm的轨顶高差, 以消除在具体行车过程中的晃车现象。

(3) 由于京沪高速铁路济南段轨道与济南西客站相接, 在与道岔的顺接时以道岔为基准, 在相接150m范围内按照道岔的数据进行联接调整, 具体数据与道岔施工单位密切联系, 共同依据一方数据进行调整, 前提是道岔施工单位提供的数据 (接头处的道岔调整数据) 要及时确定。

(4) 由于京沪高速铁路济南段同时有两种型号的无砟轨道道床 (黄河南引桥段为Ⅰ型板道床, 其他为Ⅱ型板道床) , 在具体的轨道调整施工中主要是扣件的形式和调整件的不同, 在具体的调整施工中其调整原理和方法基本相同。

7 结束语

高速铁路轨道精调是客运铁路维护保养的主要技术之一, 轨道精调工作为高铁的安全运行提供了保障, 同时, 也提升了乘客乘坐高铁列车时的舒适度。我国当前高速铁路精调技术尚处于探索阶段, 精调技术各不相同, 本文结合了在京沪高速铁路济南段实际精调工作进行讨论, 希望通过不断的总结和实践, 形成适用于我国实际情况的高速铁路精调技术。

参考文献

[1]《高速铁路轨道工程施工技术指南》 (铁建设[2010]241号) .

[2]《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》 (TB10754-2010) .

[3]《高速铁路设计规范》 (2009年最新版) .

[4]《高速铁路工程测量规范》 (TB10601-2009) .

高速铁路轨道精密工程测量 篇4

1 高速铁路与精密工程测量

根据铁道联盟的定义:高速铁路指允许速度达到250km/h的客运专线, 或允许速度达到200km/h的既有线。高速铁路的突出特点是高平顺性和少维修性。

精密工程测量是指绝对测量精度达到毫米量级, 相对测量精度达到10um, 在特殊条件下, 采用先进的仪器设备和技术手段进行的一种特殊的工程测量工作。精密工程测量的主要内容是建立精密工程控制网。精密工程控制网的作用是在工程施工前、施工中以及施工后的各个不同的阶段对被测量点、线和面提供可靠的测量基准。

2 提速线路轨道精密工程测量

目前我国对既有线轨道几何参数的精确测量主要方法是:应用高精度电子水准仪和全站仪, 由专业测量队伍对已确定有长波长不平顺的大概位置进行扩大性精确测量。高低长波长不平顺, 用电子水准仪测量出轨顶标高的连续曲线, 在滤除坡度变化的影响后, 以2.5m为间隔, 计算出各测点抬落道量。轨向长波长是用全站仪测量线路中心线变化情况。全站仪测量得出各测点相对于基准点的坐标, 用坐标法得到线路中心线的空间曲线。对于直线段, 要首先优化拟合出线路中心线的位置, 再计算出各测点的拨道量, 按照大型机械的作业要求输出拨量表;对于曲线段, 首先在缓和曲线前100m的直线段定出缓和曲线的切线方向, 用坐标法获得整条曲线的实际空间曲线形状后, 根据该曲线设计的曲线要素如曲线半径、缓和曲线长等, 拟合出理想的曲线, 与实测的空间曲线对比, 得到每2.5m间隔各个测点的拨道量。

国外对提速线路精密测量的方法主要有瑞士Matisa的B50D型高精度连续式捣固车的“PALAS系统”模式和奥地利Plasser的“轨道作业前导测量车EM-SAT120”模式。

3 无砟轨道精密工程测量

无砟轨道工程控制网分为平面控制网和高程控制网两部分, 采用逐级控制的方式形成完善的工程测量控制网。分级控制的级数根据控制点的精度和密度确定。

3.1 我国无砟轨道工程控制网精度要求

我国结合德国高速铁路的经验, 为了保证控制网的成果满足无砟轨道勘测、施工、运营维护三个阶段测量的要求, 确定了“三网合一”的工程测量控制体系。

我国客运专线铁路工程测量平面控制网第一级为基础平面控制网 (CPⅠ) , 第二级为线路控制网 (CPⅡ) , 第三级为基桩控制网 (CPⅢ) 。各级平面控制网的作用和精度要求如下。

(1) CPⅠ主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准, 采用GPS B级 (无砟) /GPS C级 (有砟) 网精度要求施测。

(2) CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准, 采用GPS C级 (无砟) /GPS D级 (有砟) 级网精度要求施测或采用四等导线精度要求施测。

(3) CPⅢ主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准, 采用五等导线精度要求施测或后方交会网的方法施测。

无砟轨道精密测量主要集中在轨道铺设、竣工和运营维护阶段。

3.2 CPⅢ控制网建立

铺轨控制基桩不仅是加密基桩的基准点, 也是无砟轨道铺设的控制点, 因此基桩控制网的精确测设是轨道施工的关键。CPⅢ网的网形设计有两种形式, 一种为导线网的形式, 控制基桩的间距为150m~200m左右;另一种采用德国建立的CPⅢ控制网 (图1) , 每60m布设一对控制基桩, 如图。每隔两个接触网柱建立一个自由设站测量点位, 在前后两个方向各瞄准3×2个永久标记点 (CPⅢ) , 每个永久标记点将被瞄准三次, 最大的测量范围的距离约150m, 且与CPⅡ控制点进行连接测量。

基于CPⅢ“后方交会”网的精密定轨测量常采用全站仪自由重叠设站, 该方法的基本原理与GPS相对定位的差分测量原理相似。

3.3 无砟轨道安装测量

(1) 加密基桩测量。无砟轨道安装之前, 应依据基桩控制网 (CPⅢ) 进行基桩加密。 (2) 无砟轨道安装测量。对无砟轨道底座施工测量、支承层的施工测量以及轨排、轨道板安装测量。 (3) 轨道衔接测量。设置贯通作业面, 并在贯通作业面设置共用中线及高程控制点。 (4) 线路整理测量。线路整理测量前对CPⅢ控制点进行复测;需要设置临时铺轨基桩时, 以CPⅢ控制点为基准测设于线路中线上;钢轨调整用轨检小车测量, 或用全站仪+水准仪测量;线路中线整理测量完成后, 需编制线路、道岔调整后的坐标、高程成果表。

3.4 轨道铺设竣工测量

无砟轨道铺设前, 需要对无砟轨道铁路闲暇构筑物进行变形评估, 以便确定无砟轨道的铺设时机。对线下构筑物的变形监测主要为建立水平位移监测网、垂直位移监测网, 设置变形监测点以及变形观测。轨道铺设竣工测量主要检测线路中线位置、轨面高程、测点里程、坐标、轨距、水平、高低、扭曲, 采用轨检小车测量, 以1个轨枕间距为测量步长。

通过对无砟轨道铺设阶段、竣工阶段以及运营维护阶段的精密测量, 才能确保无砟轨道线路的精密几何状态, 确保高速铁路轨道的高平顺性。

4 结语

2010年, 中国政府宣布计划投资5万亿完善铁路设施, 其中的绝大部分将用于修建13000公里高速铁路, 北京到大部分省会城市将形成“8小时交通圈”。高速铁路在中国的蓬勃发展, 给高速铁路轨道精密测量技术带来了新的机遇和挑战。除学习和借鉴国外的技术, 形成符合中国国情、路情的具有自主知识产权的高速铁路轨道精密测量技术将成为高速铁路技术发展的重要课题。

摘要：作为一种高效、节能的运输方式, 高速铁路受到了社会的青睐。改造既有线路和新建高速铁路成为提高铁路运载能力的主要方式。精确测量轨道的三维几何参数成为保障列车高速、平稳运行和旅客良好舒适度的关键。

关键词：高速铁路,无砟轨道,精密测量

参考文献

[1]付仁俊.无砟轨道控制网网形和精度设计[D].成都:西南交通大学大地测量学与测量工程专业, 2008.

[2]张正禄, 吴栋才, 杨仁.精密工程测量[M].北京:测绘出版社, 1993.

高速铁路轨道精调测量 篇5

此外,在施工的测量阶段需要数据尽可能的准确,进而保障施工的正常进行。在无砟轨道钢轨铺设完成后,要使轨道几何参数达到设计要求,则须通过轨检小车获得其轨道几何参数,依据平顺性标准对超限区域进行分析,获得调整量。但仅能通过支撑钢轨的扣件进行微量调整,一旦调整量超限,严重时则需揭板重新调整,造成工程成本的浪费,这就要求轨道板的铺设需要极高的精度,以及与之相配套的高精度无砟轨道施工测量控制网。

一、当前高速铁路工程施工过程中的控制测量的特征分析

在进行高速铁路的建设中,需要尤其注意高速铁路的高平顺性以及极高的稳定性。所以,在对高速铁路建设的过程中需要进行精度以及准确度很高的工程施工测量。而高速铁路工程测量规范中,对于高速铁路的设计要求以及测量控制要求具有很高的精度控制,进而保证整个高速铁路的测量控制网以及施工过程的控制网的准确性。

对高速铁路的设计过程中,设计单位需要建立CP0和CPII相关的控制网,而整个工程施工测量要严格地按照控制网来完成。控制网中规定了施工的部门在施工过程中的控制点,而施工单位需要对工程控制网进行测量并结合施工的具体情况来实现CPII的加密工作。由于高速铁路的施工要求比较高,因此施工高速铁路的施工控制点必须用混凝土才能满足施工的要求,同时对高速铁路施工的单位所测得的精度需要比高速铁路的设计单位所测得的精度要高。综合来看,高速铁路的建设施工工程项目的规模十分巨大,且工作量也很大,因此需要不断地提高测量的标准。

二、高速铁路的桥梁施工工程中的测量工作的执行

在对高速铁路的桥梁施工工程的整个测量的工作中不仅仅要包含实施的具体方案,还需要实际的测量计划,这样才能保证整个高铁桥梁施工工程的正常有序进行。由于高铁桥梁的前期测量的数据量很大,所以需要测量的具体内容有很多。整个测量过程中需要包含对平面控制网的设计以及高程控制网的设计。同时还要进行高铁桥梁的墩身和垫石以及箱梁架设等测量。在测量高速铁路的桥梁时, 还需要对其沉降观测控制网进行设计以及测量,并明确无砟轨道工程的施工测量方案。

1.高铁桥梁的平面控制点和高程控制点的布置方案

高铁桥梁的平面控制点和高程控制点的布置在整个高铁桥梁的施工中极为重要。在对高铁桥梁的全标段和全线中,需要满足具体的联测要求,并适当地调整控制点的布置方案。而联测则是利用GPS系统来进行数据的测量的, 若高速铁路的桥梁控制点受到了破坏,则会使得测量数据的不准确。往往表现为放样的准确性以及精确性有所下降,进而使得测量工作没有得到有效的实施。进而影响到整个高速铁路桥梁建设的施工进度。

2.高铁桥梁的桩基、承台、墩身等工程施工的放样测量分析

在对高铁桥梁的桩基、承台、墩身等工程施工的放样测量的过程与其他的工程施工建设过程中的放样测量的一般方法往往比较相似,但是在对高速铁路桥梁的放样测量中,需要注意其测量的精度要比高速铁路桥梁的设计阶段所要求的精度高。这样才能保证高速铁路的桩基施工、承台施工、墩身施工、支撑垫石施工以及桥面系统的施工达到高铁建设工程的质量要求。

3.高速铁路桥梁的沉降观察控制网的设计和其测量工作的执行

因为高铁线路工程建设的距离往往比较长,所以高铁建设所经过的区域类型比较丰富,导致了高铁线路所经历的环境差异很大。所以需要对高速铁路线路的沉降进行观测,并要求其沉降观测的精度达到正常施工的标准。在具体的沉降测量之前需要技术工程师制定一个科学的测量方案,并制定相应的测量计划,同时工程建设的后勤部门需要根据设计方案来准备观测的设施。对各种数据进行成功的测量之后还要结合相关的软件对其进行相关的数据分析,进而为工程的施工提供一个准确可靠的参数,进而确保高铁桥梁施工的质量。

4.高速铁路的无砟轨道的施工测量办法

由于高铁的无砟轨道的测量工作过程很复杂,因此, 需要极高的测量精度。在施工前,需要建立CPII的控制网,进而对底座板和轨道基准控制网等进行微调,并反复核实测量的参数。而在高铁的无砟轨道的CPII控制网以及CPIII控制网的建立和测量需要由专门的测量部门来进行,若施工队没有实力进行控制网的设置,则需要委派其他的具有实力的工程队进行设置。在进行底座板的施工放样以及测量的整个过程中,需要提前对施工地点的数据进行合理的计算,并明确施工现场的控制点的设置方案。

此外,进行施工的技术人员需要熟练的掌握控制点的测量方式。而整个高铁无砟道的工程的测量过程中的控制点的密度需要高一些,并使得施工的整体工艺与测量控制的工艺保持一致。在利用GRP对高速无砟道进行控制网的测量时,需要相应的测量技术人员提前做好仪器的使用培训工作。在培训的过程中需要充分地了解控制网的概念以及其中的各类指标的标准,并实现熟练的操作。测量的过程中需要积极地做好测量进度的规划,并制定好完整的奖励和惩罚的办法,同时派专门的数据处理人员对所得数据进行处理。若测量轨道板的工期比较紧张时,需要技术人员熟练的操作仪器,进行全天候的分组分班的测量,并确保有一个人能随时到现场听从指挥,进而及时地处理好现场的问题。而且在测量的过程中要经常的复测,使得数据的准确性有所保证,此外,还需要注意测量的环境变化, 进而保证现场测量数据的准确性。

三、高速铁路的桥梁工程施工测量的施工效果

高速铁路的桥梁工程施工测量主要是针对桥梁的墩身以及钻孔桩等进行测量,并同时测量无砟轨道工程的底座板的质量是否达到合格的标准,根据测量的结果与实际相互比对,进而分析误差存在的可能性。根据技术人员对控制网的实践效果分析,我们了解到高速铁路的工程设计数据所计算的准确性以及对具体施工现场的数据测量的准确性的提高可以避免施工测量事故的发生,也能缩小测量的误差。分析所测数据的有关墩身顶部高程偏差以及无砟轨道工程的偏差等可以进行偏差的原因分析,进而发现原因,并及时地采取补救的措施,避免了施工结束之后存在施工质量的问题。

四、高速铁路桥梁工程的施工测量工作中所需要注意的关键点

我们需要针对高速铁路桥梁工程的施工测量工作中的关键点进行分析,进而在具体的施工中避免失误,保障施工质量施工建设前需要积极地认识高铁桥梁的建设重要性,从意识上关注施工的重点问题,并在施工测量的前期做好必备的准备工作。这些都是整个工程的重点问题,同时需要对高铁桥梁以及无砟轨道工程的施工成本以及施工安全性进行全方位的分析,在进行高铁桥梁以及无砟轨道工程中要做到测量工作严谨有序,并同时制定相应的程序方案和测量的进度方案,使整个测量工作能科学有效的开展。

施工队伍需要注重施工前的测量工作。虽然整个高铁桥梁以及无砟轨道工程的测量工作的程序比较复杂,并在前期的准备工作中所占的工作比例比较大,但是若一开始技术人员便不重视测量工作,则会使得测量工作发生混乱,甚至发生严重的错误。使得整个高铁桥梁以及无砟轨道工程无法顺利进行,大大影响到高铁项目的实施。为了使得整个高铁桥梁以及无砟轨道工程的测量数据的计算准确无误,施工单位需要委派专门的计算人员进行计算,并保障计算过程中的数据的严谨性,为后期的施工奠定良好的基础。

五、结语

高速铁路轨道精调测量 篇6

1 无砟轨道CPIII控制网的特征

高速铁路中的无砟轨道CPII控制技术为铁路的第三级控制网, 主要是将控制的基准提供到无砟轨道铺设与运营、维护之中, 来提高轨道的稳固性、平滑性、连续性。CPII控制网具有显著的特征, 主要包括以下几方面。

1) 新型作业方式。CPII控制网技术, 在测量过程中, 采用的自由测站边角交会这一全新的作业方式[1]。CPII控制网测量技术无已知边, 因此在数据测量中, 为了确定设站的坐标, 就需要CPI与CPI的自由交会, 将各个CPII坐标进行精确计算。通常, CPI控制网测量技术有着较短的测量距离, 且网型结构较为复杂的网型, 需要对每一测量点进行多次测量, 因此工作量也较大。

2) 较高的精准度。高速铁路的无砟轨道精确性与平顺性要求较高, 在行车过程中, 不仅要保证速度, 而且要保证安全性与舒适度。而CPII控制网技术的精准度较高, 要求调轨工作与和维护工作共同进行。在CPII控制网测量技术中, 该技术能够严格对方向观测当中的误差进行控制, 并对相邻点误差及距离观测误差加以控制, 确保控制可重复的测量精度在3毫米以内。在CPII控制网测量过程中, 还应用了先进的现代化全站仪, 通过马达驱动与自动照准, 确保数据的自动化记录功能, 提高数据的精准度[2]。

3) 施测难度相对较大。在高速铁路无砟轨中, CPII控制网测量技术对环境的要求较高, 且测量的精度常常会受到光线、温度、气压、粉尘等因素的影响, 再加上网型较为紧密, 使得测量数量较大, 且每一CPII点都要进行至少三次的测量, 具有较大的工作量。

2 高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术分析

2.1 测量前准备

由于CPII控制网测量技术的精准度要求较高, 因此, 在控制网测量前, 首先需要确保线下工程的施工完成, 且对沉降变形进行了必要的评估。而在建网前, 还需要进行全新的CPII与CP第二次测量, 且在这个过程中, 为达到高等级控制点要求, 还需要对CPII控制网测量技术进行加密, 通过CPI制约或是CPI同精度的插点方式, 来提高CPII控制网的精度, 对CPII网进行约束, 并在复测与加密的同时, 对需要通过评审的CPII、CPI成果进行充分的考虑。

2.2 测量实施阶段

在对CPII控制点进行布设过程中, 要将施工实况与运营维护进行充分的考虑, 确保每一CPII控制点在60m左右, 且相邻两个CPII控制点高度应保持一致。

结合轨道面的高度, 来对布设高度进行控制, 确保所设位置有足够的可靠性与定性, 以方便测量。若是一般的路基地段, 可在接触网杆的基座附近加以布置, 并浇筑CPII控制点基座与接触杆基础。若是在桥梁之上, 则需要在桥梁固定的上方防撞墙上加以布置, 确保基座套筒低于防撞墙的顶端。在CPII点布设完成之后, 要对其采取必要的防护措施, 以免对后续施工造成较大的影响。

2.3 控制网点的观测

在高速铁路无砟轨道CPII控制网的测量中, 要将自由测站边角交会法加以充分的利用, 并在CPI、CPII控制点上进行附和。一般情况, 每一CPI或是CPII控制点的观测距离都应该控制在600m左右, 且对每一CPI或是CPII控制点的观测都应该在3次及以上。同时, 自由测站的CPI或是CPII控制点间的距离应该保持在300m以内, 确保3次以上的测量网点中, 都有与之对应的CPII控制点, 并对自由站最远距离的CPII控制点进行严格控制, 且最远距离不得超过180m。

2.4 高程测量的控制

在CPII高程测量控制中, 需要以高程测量仪器为基准, 以往返测量的方法对CPII控制网点进行测量, 进而得出精确的CPII控制点高程。通常, 测量仪型号一般要选取0.4mm/km数字式水准仪, 确保其标度精度能够大于DS1。在测量过程中, 首先需要选取一个基准点作为测量的起点, 对测量路线同侧的CPII控制网点进行交替测量, 方法如下:往测时选择一个水准点作为测量起始点, 将测量路线同侧的CPIII点交替测量, 并以另一侧的CPII控制网点看作为中视点, 一直观察到下一基准点结束为止。在返测过程中, 往测的结束点应该看做始点, 而原有的中视点则要看作为交替测点, 进行重复的测量[3]。

3 结语

在铁路工程技术的不断发展之下, 当前的铁路行车速度得到了大大的提高。这也对测量工作提出了更高的要求。目前, 高速铁路中, 无砟轨道的铺设技术得到了不断的发展, 为铁路交通事业带来机遇的同时, 也使工程测量迎来了更加严峻的挑战, 尤其是在CPII控制网测量技术的不断发展下, 铁路工程的测量方法、理论、手段等都发生了深刻的变化, 使得数据采集与数据测量逐渐向着自动化、数字化发展。

摘要：高速铁路的无砟轨道主要是以钢筋混凝土与沥青混凝土的整体式道床来取代散粒体的道砟轨道结构。这与砟轨道相比较, 稳定性、安全性、连续性、平顺性更加显著, 大大减小了轨道的维修难度, 使设施的维修工程大大减小, 节省工程投资。在无砟轨道的应用过程中, 要确保轨道的可靠性, 还需要通过CPⅡ控制网测量技术, 来对轨道进行有效的控制与测量, 确保高速铁路的行车安全, 使控制网更加的精准。

关键词：高速铁路,无砟轨道,CPⅢ控制网,测量技术

参考文献

[1]何林烜, 刘成龙.高速铁路轨道控制网高程网测量新方法[J].铁道科学与工程学报, 2014 (06) :137-141.

[2]陈强, 谭俊.冬季恶劣气候条件下CPIII控制网测量技术探讨[J].企业技术开发, 2015 (11) :75-77.

高铁测量控制网及无砟轨道精调施工 篇7

为了达到高铁行车安全性高、舒适性好以及准点行驶的具体要求, 高铁无砟轨道必须具有平顺性好、稳定性高、维修少以及使用寿命长等特点。通常情况下, 无砟轨道在对测量控制网进行施工的过程中, 需要依据级别进行布网, 分别为:CPⅠ (基础平面控制网) 、CPⅡ (线路控制网) 、CPⅢ (轨道控制网) 。同时为了达到高铁无砟轨道铺设标准, 还需要就在CPⅠ、CPⅡ基础上, 设置精度较高且两网 (平面控制网、高程控制网) 合一的三围控制测量网, 也就是所谓的CPⅢ测量网。

2 测量控制网的重要意义

与传统铁路不同, 高铁无砟轨道在测量方法、测量模式以及测量精度上有着较高的要求, 因此仅凭借部分先进技术和测量仪器, 无法满足无砟轨道测量的要求。为有效实现无砟轨道对平顺性、稳定性以及舒适性的要求, 必须科学提升无砟轨道施工以及精调的精准度。而高铁测量控制网则能够用于轨道勘测设计、具体施工以及精调运营等各个环节, 且具有统一的测量标准, 因此通过测量控制网能够彻底解决整个轨道建设过程中的测量问题, 并成为获取高精度测量结果的前提和基础。同时, 测量控制网对于轨道铺设施工以及后期的精调工作成果具有直接的影响。

3 CPⅢ控制网在轨道板精调中的应用

3.1 高铁无砟轨道精调流程 (详见图1)

3.2 埋设CPⅢ控制点

CPⅢ控制点应沿着铁路路基基础及桥梁的防撞墙、路基两侧接触网杆或者隧道的侧壁进行布置。具体要求可以表现为以下几个方面: (1) 当在桥梁的防撞墙上布置CPⅢ控制点时, 应在桥墩固定支座端的上方防撞墙布设点位; (2) 当在铁路沿线布置CPⅢ控制点时, 其纵向距离应在60~70m之间, 横向间距不得比结构宽度大, 且将各个控制点保持在同一高度上, 且位于设计轨道面上0.3m的位置。

3.3 采集数据之前的准备工作

在对无砟轨道进行采集数据之前, 必须全面检查CPⅢ控制网复测、轨道状态、承轨槽编号以及铺设轨道后的钢轨状态。此外, CPⅢ控制网在复测过程中, 必须严格依据CPⅢ建网精度标准进行, 针对点位出现偏差较大或者已经被破坏的情况, 需要对其进行中心补点复测, 从而确保控制网精度在轨道精调时达到标准要求。同时, 还需要对每个承轨槽进行编号工作, 以确保采集数据时, 点位的准确性和唯一性, 为后期轨道精调现场标示的精准度打下坚实基础。对轨道板状态进行检查的目的是为了对轨道板搭接的平顺性进行全面检查。为避免轨道板超出调整范围, 在对高铁无砟轨道施工过程中, 必须在铺设长轨之前对轨道板进行复测, 一旦发现问题应及时采取有效措施加以处理。

3.4 采集无砟轨道静态数据

通常情况下, 我们可以采用轨检小车实现对轨道静态数据的采集, 具体来说, 其主要是通过CPⅢ控制网、轨距传感器、智能全站仪、倾角以及相关专用的测量软件实现对线路中线坐标、轨距、轨顶高程以及轨向等相关轨道静态参数的自动检测, 并对采集到的静态数据进行记录和整理。依据轨检小车以及精密测量的相关操作要求, 对无砟轨道进行精准测量。在测量工作正式开始之前, 还需要校核仪器, 其中全站仪的标准是其设站精度应满足X、Y、H值不得超过0.7mm, 特殊地段不得超过1mm;方向误差不得超过1.0″, 特殊地段不得超过1.4″。此外, 还需要对设计资料进行认真核对, 确保资料精准无误, 尤其是对变坡点位置、平面曲线要素、曲线超高以及竖曲线要素等数据需要予以重点关注。每个站点的测量长度控制在60m以内, 且对一站之内的轨枕进行逐根连续测量;换站测量时, 两次测量搭接至少保持五根轨枕的长度, 有效避免了测量误差的产生。同时, 还需要对车站道岔进行单独测量, 且与两端线路的搭接长度至少保持在35m以上。

3.5 对轨道内业进行调整试算

依照轨检小车显示的测量结果, 对线形分区段以及轨道精度进行分析研究, 从而对需要进行调整的区段加以确定。此外, 还需要运用轨检小车相关的配套软件对调整量进行模拟试算, 从而将轨道各项参数有效调整到合理的范围内, 达到优化轨道线形的目的。

3.6 对轨道调整量进行标示并加以调整

依据已得调整量的相关数据精准找出相应的轨枕, 并予以标示。针对左右股钢轨的横向移动问题, 需要在轨道表面将移动量予以标示, 并用箭头标注需要移动的方向;针对左右股钢轨的高低移动问题, 需要在钢轨轨腰出将具体调整量加以标示。工作人员依据现场标示, 亦可以将调整件精准放置在承轨台挡肩的两边。此外, 还需要指派专人负责对调整件摆放的核对工作, 要求摆放整齐, 易于操作。具体调整措施如下: (1) 工作人员使用扳手将扣件逐个松开, 要求连续松开扣件数目不能超过五根承轨台; (2) 将轨道温度控制在±20℃, 一旦超过设计轨道温度的20~30℃时, 则需要对承轨台扣件进行单个调整; (3) 松开扣件之后, 要求摆放整齐, 且螺杆不能在道床上直接防止, 以免出现螺杆污染情况; (4) 拆卸扣件之后, 将其同意放在线间, 同时清理承轨台上的杂物, 以免杂物进入螺栓孔的情况发生; (5) 对轨垫进行更换的过程中, 需由工作人员先行抬升钢轨, 将标准件取出并对承轨槽进行清理, 之后再将调整件逐个安装到合理的位置; (6) 分类整理换下来的标准件, 其中轨距挡块每二十个用绑扎带扎成一串, 轨垫每二十个用封箱胶带封装起来, 并集中放置在线间, 待收工后集中带出, 做到工完场清。

3.7 对轨道的几何状态进行复测

首次轨道调整完成之后, 需要对轨道的几何状态进行相应的复测, 旨在对此次调整效果进行检验。

3.8 对轨道实动态调整

通常情况下, 对轨道实施静态调整2~3次之后, 便对其进行动态调整。与静态调整相比, 动态调整在数据采集方式及分析方式上有着本质的区别。一般, 正线运用300km/h≤V≤350km/h的动态管理规范予以检测, 而测线则使用V≤120km/h动态管理规范予以检测。

3.9 安装轨道板精调调节装置

精调调节装置又称为精调爪, 其在使用之前, 还需要进行相应的润滑操作, 并在待调板的前、中、后各个部位的左右安装六个精调爪。其中, 中间两个精调爪仅仅具有高程调节能力, 属于单向精调爪, 前、后两侧的四个精调爪不仅能够进行高程调节还可以进行平面调节, 属于双向精调爪。在安装双向精调爪之前, 首先要将横向轴杆居中设置, 并将其前后伸缩10mm的余量, 以免对精调施工产生影响。

3.1 0 自由设站

在测量仪器的过程中, 需要以CPⅢ网作为测量的基准, 并在便于架设仪器的位置自由设站。同时, 通过对边、角后方交会自由设站的方式对测站的方位及具体坐标加以获取。设站成功之后, 通过测量仪器所得的坐标系需要位于线路统一坐标系之下。

4 提高轨道精度的重要策略

4.1 加强对无砟轨道施工过程的严格管控

依据无砟轨道工艺流程进行施工, 是确保轨道施工精度的前提和基础。而对其后期轨道精度而言, 无砟轨道施工精度对其具有决定性影响, 施工精度越高, 意味着后期精调工作量减少, 相应调整件的用量也会减少, 轨道精度也就越高, 反之, 则很难达到较高的轨道精度要求。

4.2 对轨道测量工作予以高度重视

(1) 施工单位必须对一线测量人员进行专业的培训教育, 有效提升工作人员的专业技能和综合素养; (2) 测量仪器必须符合轨道精度的要求; (3) 设站精度以及测量方法必须正确、合理; (4) 测量时, 轨道状态良好, 尤其是钢轨及其扣件必须处于完好状态; (5) 对轨道进行静态测量之前, 需要复测CPⅢ控制网; (6) 对线路施工相关资料进行核对, 尤其是对轨面高程、坡度、轨道中线等重要参数进行重点复核。

4.3 对扣件全过程实行严格管理

在对无砟轨道施工期间, 需要对扣件实施相应的保护措施, 以免其出现污染甚至损坏的情况。此外, 在铺设轨道之前, 必须全面清理扣件, 并经过检查验收之后, 再进行铺轨施工。在对无缝线路进行放散、锁定之后, 也需要对扣件进行严格验收。更为重要的是, 在对轨道实施静态调整之前, 应全面检查钢轨及扣件的状态, 经过确认后才能够进入下一步的调整和测量工作。对轨道进行调整之后, 还需要复查扣件的状态, 以确保轨道调整的精度。

4.4 其他措施

(1) 切实提升焊缝打磨精度, 以满足相关施工要求, 同时待无缝线路锁定之后, 还需要全面检查全部的焊缝, 一旦发现不合格情况需立即重新处理; (2) 依据既定轨道精调工艺实施调整工作, 以免出现重复操作的情况; (3) 对轨道实施静态调整时应严格依据相关操作标准进行, 有效提升静态轨道几何形位的精度, 确保行车的舒适性和平顺性; (4) 对轨道动态检测情况以及静态测量数据进行分析的过程中, 施工单位需要安排专人操作, 并依据实际情况制定切实可行的调整方案, 争取用最小调整量达到最高的精度要求。

参考文献

[1]李明领.高速铁路无砟轨道CPⅢ控制网建立与精度控制[J].铁道标准设计, 2010 (01) .

[2]赵丽静.无砟轨道工程施工要点分析[J].交通标准化, 2013 (23) .