3种平差基准下高速铁路CPⅢ平面控制网的精度分析

针对工程实际CPⅢ网复测中以CPⅡ进行约束平差出现大量CPⅢ点坐标超限的情况,提出合理的CPⅢ网平差方法,设计总长为4020 m的标准网和加密网两种CPⅢ平面网。建立重心、一点一长方向和一点一短方向3种平差基准,分别计算各基准下两种网形600 m间距CPⅢ点间的相对中误差,并与CPⅡ点相对中误差8 mm的规范规定进行比较。研究结果表明:两种网形在3种基准下,测距精度对点位相对精度影响均非常小,方向精度是影响点位相对精度的主要因素。在重心、一点一长方向(CPⅠ的间距)基准下,两种网形600 m间距CPⅢ点间的相对中误差均显著小于8 mm,高于CPⅡ的相对精度。

温度变化对CPⅢ平面测量结果的影响

目前我国高速铁路建设里程已达3万余公里,在全球首屈一指。在高铁建设过程中,轨道控制网(CPⅢ)测量是一项必不可少的工作。某高铁CPⅢ建网测量过程中,相同点位搭接时两次测量结果坐标较差较大,不满足规范搭接要求,需进行外业补测。本文对搭接不成功处的数据进行了分析,认为两次测量温差较大可能是导致搭接不成功的原因之一,温度变化会对CPⅢ测量结果产生影响。同时,梁体宽度确定时引入混凝土膨胀系数计算得到的梁体宽度变化值与实测值互差较小,均未超过0.7 mm,验证了本文的观点。根据气温变化调整补测时间后,数据成果满足规范要求。最后通过定量分析得出,若将梁体宽度变化阈值设置为±2 mm,梁体宽度为9.25 m时,两次测量温差不应超过-21.6℃~21.6℃;梁体宽度为12.20 m时,两次测量温差不应超过-16.4℃~16.4℃。

抗差Helmert分量估计在地铁CPⅢ控制网平差中的应用

为使CPⅢ控制网数据定权合理、提高平差成果精度,并具有抗粗差特性,论文提出采用结合Huber的Helmert抗差分量估计定权方法对CPⅢ控制网中的水平角、竖直角和斜距三类观测值进行合理定权平差,以福州市轨道交通4号线工程西门站至东街口站区间右线CPⅢ控制网测量项目为例,验证了该方法的定权合理性和可靠性,并可获得点位偏差小、精度可靠且有抗粗差能力的平差成果。

基于GNSS的五塔连续斜拉桥主梁上CPⅢ平面网快速测量方法试验研究及应用

大跨度桥梁的长大连续梁会随着温度的变化,产生较大的纵向和竖向位移,导致连续梁桥上CPⅢ点坐标存在多值性,设站精度无法满足高铁对轨道板测量相关精度要求。本文提出了一种基于GNSS静态测量的连续梁上CPⅢ点平面坐标快速测量新方法,并依托郑济高铁长清黄河特大桥,设计了实际测量试验,并对新方法的可行性进行了验证。试验结果表明,这种基于GNSS的CPⅢ点平面坐标快速测量方法,在观测时长为30 min的情况下就能达到大跨度桥梁上底座板、轨道板等施工对CPⅢ平面网相关测量精度的要求。

时速400 km高铁CPⅢ网形优化及其精度仿真计算分析

目前,正在建设的成渝中线高铁预留有时速400 km的条件,为研究具有自主知识产权且能够满足更高速度高铁轨道平顺性测控精度要求的CPⅢ平面网优化网形,提出4种优化CPⅢ测量网形,用以提高测量精度。为验证优化后网形相较于标准自由测站边角交会网的相对点位精度增益情况,设计仿真计算实验。模拟计算5种平面控制网(标准CPⅢ平面网+4种优化网)相邻点相对点位中误差和最弱点点位中误差。其中,对5种平面控制网分别模拟1 km、4 km两种长度各100组,并与对应的小范围实测结果进行对比分析。研究表明,提出的CPⅢ平面网Ⅱ类和Ⅳ类优化网形相邻点相对点位中误差较标准网提高约30%,Ⅰ类优化网形相邻点相对点位中误差较标准网提高约10%,前者可用于更高速度高铁的CPⅢ平面网测量,后者对于提高现行CPⅢ平面网的精度和可靠性效果显著。

基于抗差估计的CPⅢ平面控制网粗差分步探测

针对CPⅢ平面控制网数据处理中粗差探测和严密定权相互影响的问题,提出基于抗差估计的CPⅢ平面控制网粗差分步探测法。将方向观测值和距离观测值分别构网,形成单一类型观测值控制网,再依次针对测边网、方向网采用抗差估计进行粗差探测。实验表明,与传统闭合差检验法相比,基于抗差估计的粗差分步探测法可使CPⅢ点位中误差提高0.15 mm,相邻点位中误差提高0.25 mm,避免了粗差观测值对严密定权的影响,具有更好的粗差探测能力。

高速铁路轨道控制网CPⅢ修复测量技术应用分析

通过对某高速铁路变形地段CPⅢ点进行修复测量,并通过轨道线形测量结果进行验证,根据CPⅢ修复测量结果及验证结果分析利用CPⅢ修复测量方法能够准确反映线路变化情况,修复后的CPⅢ点成果能够为轨道维护提供基准数据,为行车安全和线路病害整治提供数据参考。

基于城市轨道建设中CPⅢ测量技术的运用研究

本文为解决现阶段城市轨道建设阶段中存在不合理因素,针对项目施工实际情况以及人民群众多样化出行需求,运用了新型的CPⅢ测量技术进而为后续城市轨道建设项目研究提供了参考。本文通过对城市轨道建设项目施工实际情况的研究与分析,针对可能出现的干扰因素,提出了有针对性的治理与解决措施,以期为相关人员或工程提供参考。

基于惯导轨检仪的单侧CPⅢ多点测量设站方法研究

在只有单侧CPⅢ点情况下,由于连续CPⅢ点在三维空间中几乎位于同一直线上,易导致惯导轨检仪多点设站精度不可靠,为了解决该问题,通过采用惯导轨检仪实测横滚角来获得旋转矩阵,再将测站坐标系纠正至CPⅢ坐标系,以实现惯导轨检仪在单侧CPⅢ铁路中多点测量高精度设站。对借助惯导轨检仪实测横滚角纠正测站坐标系至CPⅢ坐标系旋转矩阵的方法进行论证,首先从理论上证实了可以采用横滚角纠正坐标系的方式实现惯导小车单侧CPⅢ多点测量高精度设站,再通过数据验算证明了该方法的正确性与可行性。研究表明,采用单侧4个CPⅢ点常规设站,平面精度大于10 mm,高程精度大于100 mm,难以满足测量需要;而同样情况下采用本方法设站,平面和高程精度均小于2.5 mm;本方法设站精度与全站仪至CPⅢ距离和CPⅢ点数量有关,建议实际应用中采用6个CPⅢ点进行设站测量,以确保设站精度满足平面小于1 mm,高程小于1.5 mm。

双线货运铁路天窗点外CPⅢ平面测量方法研究

为解决运营期双线货运铁路CPⅢ平面控制网无法在天窗点外测量的问题,提出一种双侧自由测站CPⅢ平面控制网测量方法。通过分别在既有铁路道床坡脚(限界)外两侧路肩架设全站仪,获取全站仪与同侧左右各1个CPⅢ点及对侧多个CPⅢ点之间的边角关系,从而形成包含大量CPⅢ点与自由测站间方向和距离观测值的边角交会网,按照边角网平差方法,求取CPⅢ点的坐标。试验表明,双侧自由测站CPⅢ平面测量自由网及约束网平差各项精度指标均能满足铁路工程测量规范的要求;与常规测量方法相比,其方向平差结果、距离平差结果、最弱点点位中误差及相邻点相对点位中误差等控制网平差精度指标均有所提升;两种测量方法获取的CPⅢ点坐标较差极值为-4.1 mm,相邻点坐标增量较差极值为2.8 mm,满足铁路工程测量规范对于CPⅢ控制网复测的要求。研究结果表明,双侧自由测站方法可克服天窗时间限制及接触网杆遮挡等因素的影响,适用于双线货运铁路天窗点外CPⅢ平面控制网测量工作。

现代有轨电车CPⅢ控制网测量技术应用

现代有轨电车是目前城市中的一种新型轨道交通方式,它具有建设运营成本低、节能、安全等优点,本文主要阐述有轨电车CPⅢ控制网测量技术要点,并围绕测量前准备、点位布设、平面和高程控制网测量方法、数据处理、复测与维护开展开研究,以期为类似工程提供参考。

铁路CPⅢ建网测量技术和方法研究

普通铁路的低精度控制网已经无法满足新时期铁路运营维护的需要,采用轨道控制网(CPⅢ)控制测量体系对重建普通铁路控制网具有重要意义。为研究CPⅢ测量技术和方法,本文以某铁路控制网重建项目为例,介绍铁路控制网布设要求,详细介绍CPⅢ加密测量、平面测量、高程测量的技术方法。结果表明,本次建网测量各项控制指标均符合规范要求,研究内容可为相关工程应用提供参考。

高速铁路大跨度斜拉桥主梁CPⅢ点实时高程预测模型算法研究--以昌赣高铁赣江特大桥为例

大跨度斜拉桥梁体受到多种环境因素的影响会发生变形,进而导致桥面CPⅢ控制点的成果具有多值性,昌赣高铁赣江特大桥主跨长300 m,采用常规的技术方法在如此大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道难度较大。通过实测桥面CPⅢ点位高程、大气温度、梁体温度和桥塔位移变形,建立以上几种参数之间的关系模型,通过模型计算各个CPⅢ点在不同温度条件和桥塔偏移量下的变化量,并验证模型计算结果和实测结果较差小于规范要求的3 mm限差,进而采用模型计算的高程数据进行自由设站,设站精度均不大于规范要求的0.7 mm限差,说明本研究模型计算的CPⅢ点高程能够在实际工程应用中使用并满足规范的精度要求。

空中交通CPS结构特性及韧性评估

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CPS韧性的概念,并采用定量评估方法对受损能力和恢复能力进行度量;对比不同扰动-恢复策略下的空中交通CPS表现,制定最佳恢复策略,提高受扰时的韧性。以华东地区空中交通CPS为例进行分析,结果表明:空中交通CPS网络度分布服从幂率分布,介数服从指数分布;在基于介数度值扰动下,采用介数恢复策略可以有效提高受扰时空中交通CPS的韧性。

CPⅢ自由设站三角高程代替传统CPⅢ几何水准测量技术研究

测量过程中受仪器自身和外界环境影响,或多或少存在一定的系统误差和偶然误差,使观测数据很难直观满足规范要求。从误差来源和误差分布规律入手,以某条城市轨道交通CPⅢ控制网测量为例,提出一种对地铁轨道控制网三角高程数据的精化处理方法。通过对系统误差按距离加权平均值实施修正,大大减弱地球曲率和大气折光对三角高程测量的系统性影响,达到数据精化之目的,有效提高测量成果的精度和可靠性,为地铁轨道控制网三角高程代替精密水准提供了技术支持。

基于改进NSGA-Ⅲ算法的供水管网多目标优化设计

针对多目标优化算法在供水管网优化设计中求解效率低、收敛性不佳等问题,提出一种自适应第三代非支配排序遗传算法(a-NSGA-Ⅲ),差别化分配交叉变异概率的同时对解集的多样性进行优化,统筹考虑供水管网的经济性、可靠性、水质情况,并在可靠性中引入节点富余水头绝对值均值与均方差以防止负压出现,提高压力及分布均匀性,最后以苏州某市供水管网为例,采用标准NSGA-Ⅲ和a-NSGA-Ⅲ算法对模型求解。结果表明,a-NSGA-Ⅲ算法在帕累托(Pareto)解集前沿分布、收敛性、方案结果上均优于标准NSGA-Ⅲ算法,在实际供水管网模型中效果更好,可为供水管网的设计与优化提供理论支撑。

CPⅢ复测中约束点选取方法的研究和应用

首先介绍了CPⅢ技术在城市轨道建设中的应用和现阶段的CPⅢ复测方法,指出现有CPⅢ复测方法存在条件受限无法联测原测约束点时容易造成复测成果不合格的问题。为了解决该问题,本文提出了一种新的约束点选取方法并将其应用在了工程实际中,结果表明:该方法能够满足CPⅢ复测要求,且相较于现有方法有更强的环境适应能力。

基于最小范数二次无偏估计的CPⅢ高程控制网联合平差研究

采用最小范数二次无偏估计进行严密定权,利用高速铁路轨道控制网(CPⅢ)中平面控制网数据的竖直角和斜距获得三角高程观测值,再联合部分CPⅢ高程控制网的精密水准数据构建高程控制网,从而减少精密水准测量外业工作量;通过对实测数据的解算发现,该方法在减少三分之一精密水准观测量后,高程控制网平差结果仍然能满足规范要求.

苏州轨道交通CPⅢ平面控制网仿真计算

城市轨道交通轨道控制网(CPⅢ)是轨道铺设和运营维护的基准,具有测设精度高、多余观测数多、使用方便、控制点易保存等特点。本文分析了CPⅢ控制网测量误差来源,基于苏州轨道交通隧道贯通控制点施工成果与第三方成果差值的限差,推导了苏州轨道交通CPⅢ控制网起算点的中误差;根据苏州轨道交通盾构隧道限界图及实测CPⅢ数据、第三轮线网隧道洞径,构建了多种纵横向点对距离的苏州轨道交通CPⅢ仿真控制网;对仿真控制网进行间接平差计算,得出了隧道洞径增大可提高CPⅢ相邻点间的相对点位精度、CPⅢ点对纵向间距不宜超过80 m等结论,对苏州轨道交通CPⅢ控制网的布设、施测具有参考意义。

CPⅢ测量在杭绍台铁路沉降监测中的应用

为了解决高速铁路建设期间传统沉降测量方法实施过程中监测点破坏问题频发、沉降观测精度不足,同时沉降观测自动化监测设备成本高等问题,在杭绍台铁路某车站建设期间采用先行开展CPⅢ水准测量,通过CPⅢ水准测量反映出的变形和传统沉降测量手段、沉降自动化监测手段反映出的变形进行对比的方法,得到了CPⅢ水准测量反映出的沉降变形具有精度高、稳定性好、造价低等优势,CPⅢ水准测量可以应用于高速铁路建设期间的沉降监测。