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CPⅢ交会网必要测量精度的仿真计算

为合理布设CPⅢ网的测量网形,确定CPⅢ网中观测值的必要精度,结合CPⅢ网的标准和改进测量网形,采用边角网间接平差的严密精度估算方法,对CPⅢ网的相对点位精度进行仿真计算,并据此确定了CPⅢ网中观测值的必要测量精度:方向测量精度≤±1,″距离测量精度≤±(1+1×10-6)mm.研究结果对高速铁路测量规范的修订和在建高速铁路CPⅢ网的测量具有重要参考价值.

无砟轨道精调中CPⅢ网点稳定性检测方法的研究

研究目的:无砟轨道施工控制测量技术,特别是其中的无砟轨道精调已成为无砟轨道建设的关键技术之一。无砟轨道精调时,在进行后方交会点的三维平差之前,需对参与后方交会的CPⅢ网点的稳定性进行检测,剔除点位发生变动的CPⅢ网点。如何进行CPⅢ网点的稳定性检测,研究CPⅢ网点的稳定性判断方法及其可行性并制定合理的判断标准,对确保无砟轨道的高精度铺设很有必要。研究结论:提出了利用前期CPⅢ平面和高程控制网平差后提供的资料,和无砟轨道精调时由全站仪自由设站实测数据计算的每2个CPⅢ网点间的实测距离和实测高差,与已知距离和已知高差比较,进行CPⅢ网点稳定性检测的方法,理论分析与试验结果证明,该方法是正确的和可行的,可在工程中推广应用。

高速铁路CPⅢ三角高程网构网与平差计算方法

为提高高速铁路CPⅢ高程控制网的建网效率和精度,提出采用与平面控制网同步测量、基于差分法构建CPⅢ三角高程网的建网新方法.这种方法根据间接高差与直接观测量的误差传播关系进行定权,依据观测值及其权重建立数学模型,通过间接平差方法计算精确的CPⅢ控制点高程.基于该算法开发了相应的数据处理软件,并将软件用于实例分析.结果表明,该方法求得的高程与水准高程的高程较差落入[-3 mm,3 mm]区间的概率为99.40%,用该方法构建的CPⅢ三角高程网代替CPⅢ水准网仍然可满足CPⅢ高程网的精度要求.

CPⅢ控制网测量技术在城市轨道交通中的应用研究

介绍北京地铁6号线一期工程轨道铺设测量中,利用CPⅢ控制网基本方法进行城市轨道交通轨道铺设测量试验的情况,探讨城市轨道交通隧道内CPⅢ控制点位置确定、控制网布设、外业数据采集及数据处理的程序和方法。通过对4种试验应用方法的分析和对比,提出一种适用于城市轨道交通的CPⅢ控制网测量方法。

高铁无砟轨道CPⅢ控制网测量

研究目的:根据无砟轨道施工对平顺性要求,研究了为满足施工要求CPⅢ控制网的网形布设、施测方法。研究了为满足施工要求对CPⅢ控制网定位精度要求及CPⅢ控制网点位相对中误差及可重复测量误差精度控制指标,从而明确CPⅢ控制网点位的误差,最终为满足无砟轨道施工对平顺性要求提供测量保障。研究结论:(1)CPⅢ控制网网形采用沿线路均匀布设、施测方法采用多方向后方交会,对于控制CPⅢ网点间相对中误差具有重要作用。(2)CPⅢ控制网点位相对中误差及可重复测量误差精度控制,能满足轨道施工高平顺度要求。

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≤±1.5mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±3.0mm;对改进的CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±2.0mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±4.0mm。

高速铁路CPⅢ平面网的闭合差研究及其应用

CPⅢ平面网精度要求高、外业观测的数据量大。如何评定CPⅢ平面网外业观测数据的精度,以及如何进行CPⅢ平面网外业观测数据的粗差探测,是CPⅢ网理论研究和测量实践的重要内容之一。本文在充分研究CPⅢ平面网网形特点的基础上,提出CPⅢ网纵横向闭合差的概念,并推导CPⅢ网纵横向闭合差限差的计算模型。通过模拟计算,确定了CPⅢ网纵横向闭合差极限误差的建议值,并据此进行CPⅢ网外业观测数据中是否含有粗差的检核。剔除并重测含有粗差的外业观测数据,可以有效提高CPⅢ网的可靠性和精度。本文的研究成果,对CPⅢ平面网测量及相关测量规范的制定和完善有参考价值。

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相邻点间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。