探析高速鐵路精測(cè)控制網(wǎng)的測(cè)量論文
一、控制網(wǎng)平順度要求
高速鐵路的平順度對(duì)于列車(chē)在運(yùn)行中的安全性和舒適性有很大的影響，因此必須要保證鐵路的平順度。它主要有兩個(gè)分量構(gòu)成：線路分量和縱向分量。線路分量指的是鋼軌頭內(nèi)側(cè)和鋼軌鋪設(shè)方向在凹凸兩方面的平順性。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求線路分量在10m 弦實(shí)測(cè)正矢和理論正矢差值不超2mm。
平順度并不能保證鐵路整體線路的正確性和精確性，它只是其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種局部誤差，與精確性有相關(guān)性，不是全等性。因此平順度只能作為控制測(cè)量的部分標(biāo)準(zhǔn)。平順度具有誤差累計(jì)和擴(kuò)大的特性，只保證平順度有可能使得實(shí)際線路與理論線路相差甚遠(yuǎn)。平順度包括短波平順度和長(zhǎng)波平順度。
(一)短波平順度誤差計(jì)算
以直線性的線路為例來(lái)說(shuō)，10m 的線路如果出現(xiàn)2mm 的不平順度，那么線路就會(huì)產(chǎn)生82.5″的轉(zhuǎn)折角，此時(shí)將B 移至B′點(diǎn)。假設(shè)AB 短線路總長(zhǎng)為150m，根據(jù)平順度具有偶然性的誤差計(jì)算得出mβ=127 ㎜。
(二)長(zhǎng)波平順度誤差計(jì)算
假設(shè)線路總長(zhǎng)AB=900mm，根據(jù)平順度長(zhǎng)波要求，每150m 不大于10mm，按最大值10mm 計(jì)算線路將會(huì)產(chǎn)生27.5″的轉(zhuǎn)折角，則整個(gè)線路mβ=147 ㎜。相比較之下，無(wú)砟軌道鋪設(shè)每150m 最大10mm 的平順度要求比每20 米弦實(shí)測(cè)正矢與理論正矢之差為2 毫米的精度要求高。
盡管如此，鐵路平順度在達(dá)到要求的情況下，整體線路在誤差累計(jì)的情況下有可能會(huì)與預(yù)測(cè)或者理論線路偏差很遠(yuǎn)。因此在鐵路軌道的鋪設(shè)過(guò)程中，還需要運(yùn)用精測(cè)控制網(wǎng)來(lái)保證鐵路整體線路的正確性和精確性。
(三)CPⅠ和CPⅡ誤差計(jì)算
利用無(wú)砟軌道中平順度的要求，我們可以反求CPⅠ和CPⅡ控制網(wǎng)的相關(guān)精度要求。依據(jù)導(dǎo)線測(cè)量方法，我們計(jì)算CPⅠ和CPⅡ最弱點(diǎn)的橫向中誤差。對(duì)于CPⅠ，假定s 取值4000m，通過(guò)計(jì)算可得km=11.6 ㎜。對(duì)于CPⅡ，假定S 取值4000m，通過(guò)計(jì)算可得km=11.6 ㎜。
同時(shí)我們假設(shè)縱向分量誤差與橫向誤差相等，則同樣計(jì)算可得最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差約為5mm 和15mm。
二、精密高程測(cè)量
(一)總體方案
首先線路水準(zhǔn)基點(diǎn)作為基準(zhǔn)一定要選擇在線路的旁邊并且是不容易發(fā)生變動(dòng)破壞的位置，按照慣例一般是選擇在橋墩底部，并且加設(shè)無(wú)重型車(chē)輛通行。線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的編號(hào)有原則依據(jù)，一般按照BM-X-XX 的格式進(jìn)行編排，其中x 表示標(biāo)段號(hào)，xx 表示標(biāo)段內(nèi)里程增大方向按照順序標(biāo)號(hào)。其中點(diǎn)好標(biāo)志字號(hào)按照統(tǒng)一規(guī)格字摸，字高6mm，正楷字體刻繪，白色油漆抹底，編號(hào)用黑色漆，點(diǎn)號(hào)銘牌的白色抹底規(guī)格應(yīng)為 40cm×30cm。
精密高程測(cè)量的水準(zhǔn)點(diǎn)要求與測(cè)量線路的水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)要求一樣，并且它的測(cè)量要求要高于ds1 的水準(zhǔn)儀，同時(shí)需要經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)的檢定，同時(shí)處于有效期之內(nèi)。
為了能夠檢測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)是否產(chǎn)生明顯的下沉，在沉降區(qū)水準(zhǔn)特殊地段必須能夠同時(shí)測(cè)量到至少兩個(gè)深埋的水準(zhǔn)基點(diǎn)。而對(duì)于非沉降去區(qū)地段的線路要保證至少五個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測(cè)。水準(zhǔn)線路的檢測(cè)按照往返原則進(jìn)行，且按照同一線路，分時(shí)段進(jìn)行，每個(gè)檢測(cè)段按偶數(shù)站結(jié)束。高程控制網(wǎng)測(cè)量中無(wú)需測(cè)量低端和需要測(cè)量低端各自按照標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)進(jìn)行：無(wú)需測(cè)量地段按精密水準(zhǔn);需測(cè)量地段按照二等測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并且要分級(jí)控制。進(jìn)行作業(yè)前和過(guò)程之中是檢查角不要超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。為了保證準(zhǔn)確性和精確性，水準(zhǔn)尺安裝時(shí)要用輔助支撐，同時(shí)轉(zhuǎn)點(diǎn)處加裝尺墊。
水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x和水準(zhǔn)尺的選取標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照施工中測(cè)量要求的等級(jí)來(lái)選擇，過(guò)高或過(guò)低的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)給使用者帶來(lái)不必要的麻煩或者達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，選取中優(yōu)先考慮數(shù)字水準(zhǔn)儀，自帶有數(shù)據(jù)采集自動(dòng)記錄功能，內(nèi)置存儲(chǔ)器存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成電子手簿。
(二)相關(guān)技術(shù)規(guī)定
如果施工規(guī)劃中遇到跨越特大河流的情況時(shí)，二等的水準(zhǔn)線路應(yīng)該按照《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)客運(yùn)專(zhuān)線精密控制網(wǎng)測(cè)量量規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，作為測(cè)量的依據(jù)。
(三)數(shù)據(jù)處理
1、采用高程控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)要依據(jù)《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》TB10601-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則進(jìn)行實(shí)施。計(jì)算時(shí)從聯(lián)測(cè)的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)開(kāi)始算起，然后再進(jìn)行平差計(jì)算，這其中要用到專(zhuān)業(yè)的平差軟件，計(jì)算結(jié)果要保留到小數(shù)點(diǎn)后一位。
2、所需數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)束后要計(jì)算飄然誤差MΔ，計(jì)算時(shí)要按照被測(cè)段往返測(cè)高差不符值。其中水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過(guò)20 時(shí)，還要計(jì)算閉合誤差Mw。
三、平面控制
在進(jìn)行鐵路軌道施工時(shí)若借用平面控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)了解平面控制的三個(gè)分網(wǎng)的各自用途。平面控制網(wǎng)分為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI，線路控制網(wǎng) CPⅡ和基樁控制網(wǎng) CPⅢ。CPI 主要是為高速鐵路的勘測(cè)、施工及以后的運(yùn)營(yíng)提供坐標(biāo)基準(zhǔn)。CPⅡ主要是提供勘測(cè)和施工的控制方面的基準(zhǔn)。CPⅢ主要為鋪設(shè)無(wú)渣軌道和高鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。
(一)三級(jí)布控測(cè)量方法
CPI 和CPⅡ分別按鐵路的B 級(jí)和C 級(jí)測(cè)量要求來(lái)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行cp1 測(cè)量時(shí)在4km 的距離內(nèi)設(shè)上一個(gè)點(diǎn)或者一對(duì)點(diǎn)，要求是能夠保證兩個(gè)誤差不超出范圍值。最弱變的相對(duì)中誤差 1/170000，基線邊方向中誤差不大于 1.3″。CPⅡ的測(cè)量要用到GPS 測(cè)量，并且在CPI 的基礎(chǔ)上進(jìn)行，也可以用導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。兩點(diǎn)間距離為800~1000m 時(shí)，最弱邊相對(duì)中誤差為 1/100000，若用導(dǎo)線測(cè)量法進(jìn)行，則按照四等來(lái)計(jì)算，各種誤差均不要超值。測(cè)角的中誤差為2.5″，基線邊方向中誤差不大于 1.7″，相對(duì)閉合差 1/40000。CPⅢ的測(cè)量方法稱(chēng)為后方交會(huì)網(wǎng)測(cè)量，也可稱(chēng)之為自由設(shè)站交會(huì)網(wǎng)測(cè)量。按照《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)碴軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》在用此種剛發(fā)進(jìn)行測(cè)量時(shí)以 2×3 個(gè) CPⅢ點(diǎn)作為測(cè)量目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)要測(cè)3 次。
對(duì)于CPⅢ控制點(diǎn)的距離一般在60m 左右，不要大于80m，CPⅢ觀測(cè)點(diǎn)的要求為120,m 左右，一般不要超過(guò)180m。
在測(cè)量時(shí)一定要記錄各項(xiàng)所需數(shù)據(jù)。CPI、CPⅡ-點(diǎn)上的目標(biāo)點(diǎn)的棱鏡高、當(dāng)時(shí)的氣壓及溫度等等都要記錄下來(lái)。注意每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都要測(cè)量三次。如果線路上出現(xiàn)了長(zhǎng)短鏈要特別注意那些編號(hào)和重復(fù)里程。
(二)測(cè)量要求
三級(jí)布控測(cè)量有相應(yīng)要求在進(jìn)行測(cè)量前一定要熟知這些要求：
1、在用平面控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量之前一定要設(shè)計(jì)好總體及局部的技術(shù)方案，這其中包括：CPⅢ點(diǎn)的埋設(shè)與編號(hào)設(shè)計(jì)、測(cè)量方法與精度設(shè)計(jì)、CPⅢ觀測(cè)網(wǎng)形設(shè)計(jì)，測(cè)量中所需儀器，人員的組織安排以及與之相關(guān)的安全注意事項(xiàng)等等。
2、CPⅢ按照自由設(shè)站交會(huì)網(wǎng)測(cè)量時(shí)要依次進(jìn)行，每段測(cè)量，不要遺漏。
3、CPⅢ平面網(wǎng)水平方向測(cè)量需要滿足以下要求：在對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以采用多測(cè)回全圓方向觀測(cè)法，對(duì)于同一測(cè)站來(lái)說(shuō)，測(cè)量控制點(diǎn)可以采用一次或者分組觀測(cè)。如果采用分組觀測(cè)，應(yīng)采用同一方向歸零，并且要重復(fù)觀測(cè)一個(gè)方向。水平觀測(cè)應(yīng)滿足相關(guān)要求。
(三)數(shù)據(jù)處理
采用平面控制法進(jìn)行鐵路施工指導(dǎo)時(shí)，數(shù)據(jù)的測(cè)量必須要有專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理軟件，應(yīng)滿足能夠自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。在測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)之前要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，查看各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄是否齊全完整，應(yīng)包括一下內(nèi)容：觀測(cè)者、記錄著、復(fù)核者、日期及天氣情況等要素。如果數(shù)據(jù)不滿足要求要及時(shí)的進(jìn)行重測(cè)，保證無(wú)誤后進(jìn)行存儲(chǔ)和提交。
數(shù)據(jù)的計(jì)算和平差處理要用經(jīng)過(guò)鐵道部正式認(rèn)定過(guò)的軟件，否則無(wú)效。在最后的計(jì)算結(jié)果報(bào)告中要注明軟件名。進(jìn)行整體平差計(jì)算時(shí)要對(duì)各項(xiàng)精度做出評(píng)定。
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