高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量技术实验研究

首先提出高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网的精度要求,然后建立了小范围的CFⅢ平面控制测量实验网,在实验网中分别进行了基于高精度智能型全站仪和激光跟踪仪的观测实验,并对观测数据进行了处理与分析,以验证用这2种仪器及其对应的测量方法建立高速磁浮轨道安装测控平面控制网的精度及其可行性。实验结果表明,利用激光跟踪仪进行高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量是可行的,且能够满足平差后方向改正数≤±1.5″、距离改正数≤±1 mm、相邻点的相对点位中误差≤±0.5 mm的精度要求。

运营高速铁路精密工程测量信息化管理平台研究

高速铁路的安全运营离不开运营高速铁路精密工程测量,精密工程测量是保证高速列车安全平稳行驶的重要手段。近年来,随着现代信息化技术的发展,利用信息化的方式对测量作业和获取的海量数据进行管理,是运营高速铁路精密工程测量工作高效开展和科学管控的必然要求。文章通过对测量技术流程中的信息化需求进行分析,阐述如何建设高效实用的信息化管理平台,最后引用实例,展示了运营高速铁路精密工程测量信息化的具体应用情况。

运营高速铁路精测网复测评估方法研究

为提高运营期高速铁路精测网复测评估工作的规范性及标准化,基于十余条运营高铁精测网复测的评估实践,对其工作流程、评估规程及各个质量控制环节进行分析,建立测量项目全过程咨询评估体系:(1)在项目启动初期,应完善内部管理制度,制定作业指导书、评估大纲、各类补充规定,并进行方案审核及作业培训;(2)项目实施过程中,应严格执行实施方案、作业指导书和技术规程;(3)在项目后期,应对精测网复测成果进行精确验算与数据质量检查,提出评估结论建议。研究表明,评估的重难点问题为基准选取、复测成果更新及变形分析,并得出以下结论:基准点的选用应经过稳定性和兼容性检验;平面成果更新应结合原复测坐标较差、异常区段复测、横向变形等结果进行综合分析;高程成果更新应通过首次整网平差与二次平差确定;变形分析中需首先分析异常变形情况,必要时进行二次复测,并结合工程特点与结构特征进一步分析其对轨道平顺性的影响。

面向高速铁路的三维模型数据库管理与建模服务

为了解决高速铁路领域中多专业协同建模与模型信息共享重用的问题,以面向对象的思想自上而下地对高速铁路场景进行剖分,构建高速铁路不同专业领域的基元模型库,然后基于Oracle关系数据库,实现三维模型的存储、查询、共享等管理机制,通过对数据库中的三维模型进行有效的调度和组合,再对处理后的影像和地形进行叠加、匹配,即可生成虚拟高速铁路场景。结果表明,该方法能够采用数据库技术对三维模型进行有效的管理和调度,进而利于生成虚拟场景。研究成果能够为高速铁路提供建模服务。

耦合大系统下本体驱动的高速铁路场景建模

针对高速列车耦合大系统的复杂多动态性和不确定性,本文提出一种本体驱动的高速铁路场景建模方法,构建可视化展示与仿真分析平台。根据耦合仿真的建模需求构建完备基元模型库,并用地理本体对模型的空间关系进行语义描述,制定语义约束规则对建模过程加以约束和引导,生成高速铁路场景。在虚拟场景中,通过控制观察视角与列车运行速度,即可开展多视角、多运行状态的模拟仿真。案例实验表明,本文构建的基元模型库精准、完备,基于本体描述的基元模型间语义信息,能够有效支持动态耦合仿真过程中各子系统间复杂动态空间关系的分析。研究成果能够为高速列车耦合仿真提供建模服务。

高速铁路CPII控制网复测稳定性分析指标合理性深入研究

根据现行高速铁路工程测量规范要求,CPII控制点的稳定性主要是从原测与复测坐标分量较差和相邻点间坐标差之差的相对精度两项指标判断。在实际应用过程中发现,现行规范中CPII控制点原测与复测坐标分量较差的限差阈值15mm和相邻CPII点间坐标差之差相对精度的限差阈值1/80000对小于600m的短边而言均存在缺陷,这会影响评价CPII控制点复测稳定性的准确度。因此,本文分别推导了基于GNSS测量CPII点的两项稳定性分析指标的合理限差,研究结果对指导实际工作和完善高速铁路工程测量规范有一定参考价值。

基于物联网模式的高速铁路工后变形监测预警体系研究

工程变形监测预警内容涵盖广泛,需要测绘、岩土、地质等各专业进行综合监测后,统筹各个监测内容所得到的数据及结论,进行变形分析和预警判断。为此,查阅有关变形监测预警的资料,研究轨道交通工程三级预警标准,初步建立一个可实现预警功能的变形监测物联网预警系统,并以高速铁路工后沉降监测为例,建立一个完善的运营期高速铁路沉降监测预警技术指标体系,对规范工程监测预警工作有实际意义。

高速磁浮轨道安装测控高程控制网测设实验及其精度分析

针对高速磁浮交通工程轨道安装测控的精度要求,设计了一段长度约为350 m的实验用的磁浮轨道安装测控高程控制网(CFIII),并在实验网中分别使用电子水准仪进行一等水准测量和激光跟踪仪进行三角高程间接高差测量,以实验研究分别用这2种仪器及其对应的测量方法建立CFIII高程控制网的精度及其可行性。通过对实测数据的处理与分析,认为采用现行DS05级电子水准仪的一等水准测量和采用激光跟踪仪的间接高差三角高程测量,均能够达到高速磁浮轨道安装测控高程控制网相邻点高差中误差小于0.25 mm和高程中误差小于0.5 mm的精度要求。

高速铁路无砟轨道分段测量的数据处理研究

为保障高速铁路建设质量和运营安全,铁路行业规范规定,上道检测轨道的轨道几何状态测量仪需要通过标准轨道检验场进行技术认证。目前国内外关于标准轨道检验场的相关研究成果鲜有报道。本文针对高速铁路无砟轨道每隔50~70 m分段测量模式,提出了顾及非重叠区测点的轨道分段测量数据平顺连接方法,以重叠区轨道点的竖向和横向偏差为测站修正模型的约束条件,分别建立了每个测站的轨道点修正模型,对每个测站所有轨道测点进行了修正,以提高调整后轨道点的精度。在参与标准轨道检验场建设的实践中,采用精密机械量具进行了轨道点的更高精度测量,以比较评价新的分段连接方法和现有方法的测量结果。试验表明,新方法调整后的轨道点不仅保持了现有方法提高重叠区测点精度的优点,而且还能使非重叠区测点的精度提高为现有方法的2.6倍。研究成果对相关技术标准、规范的制定和轨道几何状态测量仪的研发具有参考价值。

高速铁路轨道扭曲不平顺值算法研究

高速铁路轨道扭曲不平顺是衡量轨道平顺性的参数,也是轨道几何形位不平顺的典型代表之一。本文主要通过扭曲不平顺的定义,用严密的数学方法推导扭曲不平顺计算方式的技术手段,比较了严密算法与用水平误差变化量来计算扭曲值的近似算法之间的差异,得出了用一定长度范围内(基长3m)的水平误差变化量来近似计算扭曲值是可行的,并以轨道实测数据进行了验证。

高速铁路CPⅢ平面网复测选取稳定起算点新方法研究

针对高铁路基及桥梁段和隧道洞内CPⅢ平面网复测效率低、天窗作业时间短和隧道较长导致作业人员进出隧道费时等问题,本文提出一种高速铁路CPⅢ平面网复测选取稳定起算点的新方法,且详细说明了起算点稳定性分析及其限差计算方法,然后对在路基、桥梁和隧道段采集的实测数据分别进行数据处理及分析,再采用新方法选取的稳定起算点进行CPⅢ平面网复测自由网与约束网平差计算,最后对新方法的自由网与约束网平差结果进行精度统计分析并比较新方法与常规方法的约束平差坐标结果,证明了新方法在路基、桥梁和隧道段实际应用具有可行性。由于新方法不需复测CPII控制网,因此,能较大地减少复测工作量,从而提高复测效率,对以后开展高速铁路CPⅢ平面网复测工作具有重要指导价值。

高速铁路道岔三维表面模型生成方法研究

高速铁路道岔病害整治是铁路工务部门日常维护的重要工作,通过非接触式扫描获取道岔断面轮廓来提升病害整治能力已势在必行,而利用扫描数据确定病害及整治位置的关键为建立精准的道岔三维数字模型。为生成高精度的变截面道岔三维表面模型,提出一种生成高速铁路道岔表面数字模型的几何法。以高速铁路18号道岔为例,根据变截面钢轨轮廓线型几何关系,推算任意位置截面轮廓线型节点列坐标及对应线型属性信息,编程实现尖轨与心轨表面数字模型自动化生成,然后与现有的拟合插值法和放样重建法进行比较。结果显示:几何法生成变截面道岔数字模型与设计模型偏差最大值小于0.1 mm、标准差小于0.02 mm,整体平滑性优于拟合插值法和放样重建方法,模型精度完全能够满足病害探测和整治及科学研究的要求。

运营期高铁精测网“逆向”复测及其数据处理新技术研究

针对当前运营期高铁精测网复测及其数据处理分析过程中存在的问题,提出一种“逆向”复测方法。所谓“逆向”复测方法,就是先进行CPⅢ平面和高程网的复测,且在CPⅢ平面网复测时同步联测线上CPⅡ点,在CPⅢ高程网复测时同步联测线上水准点,该方法可以省略线上CPⅡ网和水准网的复测环节;然后以复测过的线上CPⅡ点和水准点的复测结果,对CPⅠ和CPⅡ的GNSS联合网以及线上和线下的高程联合网进行复测与约束平差,以达到对线下CPⅠ网和线路水准基点网进行复测的目的。该方法已经在国铁集团广州局的多条运营期高速铁路精测网复测中成功应用,具有精度高、CPⅢ网复测成果与原测成果吻合度好和复测效率高等技术优势。

高速铁路有砟轨道精调方案评价方法探讨

采用惯性导航系统与全球导航卫星系统的轨道快速检测系统对轨道进行往返精密测量后,利用长轨精调软件进行内业数据处理得到轨道精调方案。对于相同的原始数据,受软件操作人员的技术水平和经验影响,即使满足各项指标要求,不同操作人员得到的精调方案也会不同。因此,有必要对不同的轨道精调方案进行定量评价。本文首先提出了适用于评价精调方案的5个指标,同时分析给出了各指标限差阈值,在满足轨道平顺性指标限差的条件下,引入“功效系数法”对指标进行无量纲化处理,并以“特征值”法对指标赋权,最后以加权线性和法对指标合成,从而对轨道精调方案进行定量评价。实例验证表明,该评价指标及评价方法能够对不同操作人员所给的精调方案进行合理、有效的评价。

高铁路堤中改性膨胀土工程应用特性试验研究

用南宁高铁建设中常遇到的弱性膨胀土及水泥改性膨胀土作路堤填料,填筑1:1高铁路堤模型,依托自行设计的监测系统,对自然降雨蒸发条件下路堤内的含水率、温度、吸力与土压力4种特征参数的变化规律以及沉降变形量进行监测。研究结果表明:膨胀土路堤边坡大气急剧影响深度集中在0.5 m内,最大影响深度可达2~3 m;最大工后沉降量膨胀土路堤面约为5.7 mm,水泥改良土仅约2.5 mm,水泥改良膨胀土可用作高铁路堤建设填料;路堤边坡坡面侧向变形以收缩变形为主,呈现"上部大,下部小"的特点,相同位置处,膨胀土断面变形量大于改良土断面。

超长铁路隧道洞内平面控制网横向贯通误差仿真计算分析与应用

当前在建某高原铁路全线有17座20 km以上超长隧道,但我国尚未正式公布超长铁路隧道测量的相关规范要求,仅在某暂行规范中制定了20~25 km的超长隧道横向贯通误差的相关限差。为验证暂行规范中限差的合理性并对长度超过20 km的超长铁路隧道洞内横向贯通中误差的限差提出推荐值,设计进行仿真计算实验。模拟计算3种常用平面控制测量网下各20组20~44 km范围内7种长度的超长隧道在观测精度分别为隧道二等和平面二等精度时的洞内横向贯通中误差,得到以下成果:(1)给出两种不同观测精度下洞内横向贯通中误差的分布情况和限差推荐值;(2)观测精度为平面二等精度时,暂行规范中洞内横向贯通中误差的限差值偏大,且随着隧道长度增加,自由测站边角交会网精度最优;(3)观测精度为隧道二等精度时,暂行规范中隧道洞内横向贯通中误差的限差值偏小,且交叉导线网精度最优。

高速远程滑坡碎屑化运动机理研究综述

高速远程滑坡具有体积大、速度高、运动距离远等特点,严重威胁着山区居民生命安全和重大工程建设。滑坡的碎屑化作用是滑坡高速运动过程中非常普遍且十分重要的现象,是滑体运动与堆积过程中特殊内部结构形成的前提条件,也被认为是可能促进高速远程滑坡超强流动性的物理力学机理。尽管滑坡碎屑化机制已经成为滑坡动力学机理研究的热点科学问题,然而对于滑坡碎屑化过程是促进滑坡运动还是阻碍滑坡运动,目前仍存在极大的争议,争议的焦点在于岩石破碎本身是耗能过程,如何能促进滑坡整体的远程运动?本文首先详细总结高速远程滑坡碎屑化作用的沉积学特征,包括反粒序、拼贴构造和局部剪切带等碎屑化堆积结构特征方面的研究,论述这些碎屑化沉积结构对于滑坡动力学的指示;其次,讨论与分析了滑坡碎屑化过程的影响因素、碎屑化过程的减阻机制研究进展;最后,归纳并阐述了高速远程滑坡动力破碎耗能和滑坡减阻这一争议性问题,提出今后高速远程滑坡碎屑化运动机理研究所面临的关键科学问题。

滑坡-碎屑流模型实验岩石相似材料特性研究

具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一,然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟,因此,本文以重晶石和钙砂为骨料,以石膏和硅酸钠为胶结剂,以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂,并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验。采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响,初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理。实验结果表明:骨胶比主要控制弹性模量;重砂比对内摩擦角有较大影响;硅膏比控制水稳系数;羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角;拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度。硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用,是控制相似材料水稳性的关键因素。结合实验结果和理论分析,本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性,为在1︰400~1︰800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础。

高速远程滑坡摩擦生热减阻机理研究现状及展望

高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用,由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先,回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史,重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程;其次,根据摩擦生热减阻产物及过程,基于最新报道的全球典型实例,分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状;第三,提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题,亦即:在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据,在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征,并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究;最后,本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。

高速远程滑坡动力学研究进展

高速远程滑坡动力学机理研究一直是国际地质灾害领域长期关注的热点与前沿性科学。通过对已有研究成果的系统性梳理,对高速远程滑坡动力学研究现状进行了概略性述评,厘定了本文所讨论的高速远程滑坡的定义,阐述了高速远程滑坡的典型沉积学特征,并对国内外学者提出的最有影响、最有地质证据支持的高速滑坡远程运动机理——摩擦生热减阻、滑带液化减阻、动力破碎减阻、底部裹挟减阻、剪切振动减阻、动量传递远程进行了论述。在此基础上,分析与讨论了高速远程滑坡动力学研究的发展趋势,提出今后研究所面临的深层次科学问题,并提出未来应进一步重点研究的关键科学问题在于速率相依摩阻弱化机理、破碎渐进相变耗能机理、过程相依波动减阻机理等。