高速铁路精测控制网的布设和测量.doc

高速铁路精测控制网的布设和测量发布日期：2012-10-03 来源：网络 作者：未知 浏览次数：936 1 高速铁路控制网精度控制标准为保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度，铁路轨道的平顺度是重要指标轨道平顺度包含线路方向和纵向方向两个分量，线路方向的不平顺是指钢轨头内侧与钢轨方向垂直的凸凹不平顺高速铁路平顺度要求路方向每 10 米弦实测正矢与理论正矢之差为 2 毫米线路平顺度的要求和控制测量的精度有一定的关系，对于线路形状来说，平顺度只是一种局部误差不能依线路平顺度的要求作为控制测量的精度标准因为，平顺度对线路位置误差的影响有积累性和扩大的趋势，当实际线路偏离设计位置很远时，线路仍旧可以满足平顺度要求1.1 短波平顺度对线路位置的影响现以直线线路讨论，当在 10 米处产生 2㎜不平顺度时，线路将出现转折角为（82.5″），直线 B 移至 B′点每个不平顺度具有偶然性，因此，由各段不平顺度产生的点位移按偶然误差计算，设 AB 为 150 米，则 =127㎜短波不平顺累计误差示意图1.2 长波平顺度对线路位置的影响长波平顺度要求，150 米处不大于 10㎜，当在 150 米处产生 10㎜不平顺度时，线路将出现转折角为（27.5″）。

设 AB 为 900 米，则 M β =147㎜虽然如此，如果仅仅控制轨道的平顺度，在达到要求的情况下，轨道的整体线形总是不能保证由上可知，在客运专线无砟轨道的施工过程当中，仅仅控制轨道的平顺度是不够的，我们还需要建立无砟轨道施工测量控制网来实现轨道的总体线形的正确1.3 CPⅠ和 CPⅡ误差计算通过无砟轨道施工中轨道对平顺度的相关要求，我们可以反推出 CPⅠ和 CPⅡ控制网的相关精度要求CPⅠ和 CPⅡ最弱点的横向中误差计算按导线测量方法，计算最弱点的横向中误差公式为：《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中要求的各级平面控制网布网要求如下表所示：控制网级别 测量方法 测量等级 点间距 备注CPⅠ GPS B 级 ≥1000m ≤4㎞一对点GPS C 级CPⅡ导线 四等 800～1000m 导线 150～200m CPⅢ后方交会 五等 50～60m 10～20m 一对点对于 CPⅡ，取 S=800m，则可计算得 M K=3.7㎜；对于 CPⅠ，取 S=4000m，则可计算得 M K=11.6㎜假定导线纵向误差等于横向误差，则可计算最弱点点位中误差分别约为 5㎜和15㎜相邻两点的相对中误差计算：《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中 GPS 测量的精度要求规定如下表所示：控制网级别 基线边方向中误差 最弱边相对中误差CPⅠ ≤1.3″ 1/170 000CPⅡ ≤1.7″ 1/100 000CPI 相邻两点的相对中误差边长：4000000×1/170000=23.5㎜方向：4000000×1.3″/206265=25㎜相邻两点的相对点位中误差为 34.3㎜CPⅡ 相邻两点的相对中误差边长：800000×1/100000=8㎜方向：800000×1.7″/206265=6.6㎜相邻两点的相对点位中误差为 10.4㎜2 平面控制网《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中规定：平面控制分三级布设：第一级为基础平面控制网（CPI），为勘测、施工、运营维护提供坐标基准。

第二级为线路控制网（CPⅡ），为勘测和施工提供控制基准第三级为基桩控制网（CPⅢ），为铺设无渣轨道和运营维护提供控制基准2.1 CPI、CPⅡ布测方法CPI 沿线路走向，每 4 千米一个或一对点，按铁路 B 级 GPS 测量要求施测基线边方向中误差不大于 1.3″，最弱边相对中误差 1/170000CPⅡ在 CPI 的基础上采用 GPS 测量或导线测量方法施测点间距离 800～1000米GPS 测量按铁路 C 级要求施测基线边方向中误差不大于 1.7″，最弱边相对中误差 1/100000；导线测量等级为四等，测角中误差 2.5″，相对闭合差1/400002.2 CPⅢ控制点的布测方法2.2.1 CPⅢ控制点的元器件：采用工厂精加工元器件（要求采用数控机床），用不易生锈及腐蚀的金属材料制作，CPⅢ控制点标志重复安置精度应达 0.3㎜CPⅢ器件完整示意图2.2.2 CPⅢ控制点的布设（1）CPⅢ控制点距离布置一般为 60 m 左右，且不应大于 80 m， CPⅢ控制点布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距隧道内 CPⅢ控制点位置示意图注：标记点设置在内衬上，位距电缆槽边墙表面约 100cm 左右。

路基地段 CPIII 控制点位置示意图桥梁上 CPIII 控制点位置示意图2.2.3 CPⅢ控制点的定位精度要求CPⅢ控制点的定位精度要求表（㎜）控制点 可重复性测量精度 相对点位精度CPⅢ 后方交会测量 5 12.2.4 CPⅢ控制点的测量（1）仪器要求全站仪必须满足如下精确度要求：角度测量精确度：≤1″距离测量精确度：1㎜+2ppm使用带目标自动搜索及测量的自动化全站仪每台仪器应至少配 13 套棱镜，使用前应对棱镜进行检测2）测量方法CPⅢ控制网采用自由设站交会网（《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》称为“后方交会网”）的方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以2 x 3 个 CP Ⅲ-点为测量目标，每次测量应保证每个点测量 3 次，测量方法见下图● 测站（自由站点）○ CPⅢ控制点→ 向 CPⅢ点进行的测量（方向、角度和距离）←→ CPⅢ控制点距离为 60m 左右，且不应大于 80m，观测 CP Ⅲ点允许的最远的目标距离为 120m 左右，最大不超过 180m每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表，每一站测量 3 组完整的测回应记录于每个测站的：T 温度、气压以及 CPI、CPⅡ-点上的目标点的棱镜高测量，并将温度、气压改正输入每个测站上。

对于线路有长短链时，应注意区分重复里程及标记的编号3）水平角测量的精度应按如下要求进行：①测量水平方向：3 测回；②测量测站至 CPⅢ标记点间的距离：3 测回③方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》（GB/T 15314-1994）的要求不应超过下表的规定，观测最后结果按等权进行测站平差经纬仪类型电子经纬仪两次读数差半测回归零差一测回内 2C 互差同一方向值各测回互差DJ05 0.5 4 12 4DJ07 1 5 12 5DJ1 1 6 12 6注：DJ05 为一测回水平方向中误差不超过±0.5″的经纬仪④每个点应观测 3 个全测回⑤距离的观测应与水平角观测同步进行，并由全站仪自动进行4)平面测量可以根据测量需要分段测量，其测量范围内的 CPⅡ点应联测2.2.5 与上一级 CPⅡ控制点联测与上一级 CPⅡ控制点联测时应保证 800—1000 米的间隔联测一个1）与上一级 CPⅡ控制点联测，一般情况下应通过 2 个或以上线路上的自由测站，见下图联测高等级控制点时，应最少观测 3 个完整测回数据（其精确度应在 5 毫米误差以下）与 CPⅡ控制点联测示意图● 测站（自由站点）○ CPⅢ控制点→ 向 CPⅢ点进行的测量（方向、角度和距离）（2）为了使相邻重合区域能够满足 CPⅢ网络的测量高均匀性和高精确度，每个重合区域至少要有 3 到 4 对 CPⅢ点（约为 180 米的重合）一起测量，并且考虑平差，每个区域不小于 4 公里为宜。

桥梁、隧道段须与已有的独立的隧道施工控制网相连接通过选取适当的 CPⅡ点和 CPⅢ 特殊网点，来保证形成均匀的过渡段3）CPⅢ控制网应与线下工程竣工中线进行联测2.2.6 内业数据处理在自由设站 CPⅢ测量中，测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件，采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核包括如下内容：观测者、记录者、复核者签名；观测日期、天气等气象要素记录检核方法可以采用手工或程序检核观测数据经检核不满足要求时，及时提出重测，经检核无误并满足要求时，进行数据存储，提交给数据计算、平差处理数据计算、平差处理必须是经采用通过铁道部相关部门正式鉴定软件，在计算报告中要说明软件名称自由设站点、CPⅢ点进行整体平差平差计算时，要对各项精度作出评定3 高程控制网的建立《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中规定：高程控制测量分为勘测高程控制测量、水准基点高程控制测量和 CPⅢ控制点高程控制测量控 制 网 级 别 测 量 等 级 点间距二等水准测量勘测高程控制测量四等水准测量 ≤2000m水准基点高程控制测量 二等水准测量 ≤2000mCPⅢ控制点高程控制测量 精密水准测量 ≤800m各等级水准测量精度限 差水准测量等级每千米水准测量偶然中误差M△每千米水准测量全中误差 MW监测以测段高差之差往返测不符值附和路线或环线闭合差左右线路高差不符值二等水准 ≤ 1.0 ≤ 2.0 6 4 4 -精密水准 ≤ 2.0 ≤ 4.0 12 8 8 4三等水准 ≤ 3.0 ≤ 6.0 20 12 12 8注：表中 L 为往返测段、附和或环线的水准路线长度，单位为㎞。

3.1 高程控制测量勘测高程控制测量、水准基点高程控制测量依照国家相关技术规范进行CPⅢ控制点高程控制测量又分为两种：导线网 CPⅢ控制点、后方交会网 CPⅢ控制点高程控制测量CPⅢ控制点高程控制测量采用的水准等级为精密水准现对后方交会网 CPⅢ控制点高程控制测量作详细说明3.1.1 测量方法每一测段应至少与 3 个二等水准点进行联测，形成检核联测时，往测时以轨道一侧的 CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，另一侧的 CPⅢ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测返测时以另一侧的 CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点在摆站时就近联测往测水准路线示意图水准返测示意图3.1.2 CPⅢ高程控制点精度要求CPⅢ控制点水准测量应按《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》中的“精密水准”测量的要求施测CPⅢ控制点高程测量工作应在 CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段联测不应少于三个水准点精密水准测量采用满足精度要求的水准仪，配套因瓦尺使用仪器设备应在鉴定期内，有效期最多为一年，每年必须对测量仪器精确度进行一次校准，每天使用该仪器之前，对仪器进行检验和校准精密水准测量的主要技术标准要求观 测 次 数等级 每千米高差全中误差（㎜） 路线长度（km） 水准仪等级 水准尺 与已知点联测附合或环线往返较差或闭合差（㎜）精密水准 4 2 DS1 因瓦 往返 往返 8注：①结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7 倍。

②L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位 km2）精密水准观测应符合以下要求等级 水准尺类型 水准仪等级 视距 （m） 前后视距差 （m） 测段的前后视距累积差 （m） 视线高度（m）DS1 ≤60精密水准 因瓦 DS05 ≤65 ≤2.0 ≤4.0下丝读数≥0.3注：①L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位 km②DS05 表示每千米水准测量高差中误差为±0.5㎜3）测站观测限差等级上下丝读数平均值与中丝读数的差基辅分划读数的差基辅分划所测高差的差检测间歇点高差的差精密 1.5 0.5 0.7 1.0因水准路线较短，故不设间歇点视距长≤60m；前后视距差≤1.0m；前后视距累计差≤3.0m上述观测限差超限时，重新观测测站数为偶数，一般为 6 或 8 个由往测转往返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器3.1.4 CPⅢ控制点高程测量数据处理CPⅢ控制点高程测量应严密平差，平差计算取位下表中精密水准测量的规定执行精密水准测量计算取位等级往（返）测距离总和（km）往（返）测距离中数（km）各测站高差（㎜）往（返）测高差总和（㎜）往。