浅谈高速铁路轨道精密测量技术

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1、浅谈高速铁路轨道精密测量技术1．前言伴随着我国第一条高速铁路京津城际客运专线的建成通车，我国正式跨入了高速时代。铁路“十一五”规划中“四横四纵”等几大新的项目也已经正式启动，并陆续部分建成通车。截止11月底，我国高速铁路营业里程已达7531公里，我国已经成为全世界高速铁路运营里程最长、在建规模最大的国家。在我国高速铁路迅猛发展的今天，传统的相对测量模式与方法已经满足不了我国高速铁路建设和运营维护的高精度需要。为此，精密工程测量方法就完全替代了传统的相对测量模式，为我国高铁高质高效的建设和后期平稳、舒适的运营发挥了重要的作用。但随着大量高速铁路的交付

2、使用，如何在日益恶劣的测量条件下，长期保持高铁轨道几何线型的高平顺性也就显得日益重要。同时，高速铁路的养护维修作业全安排在夜间综合天窗内进行，视线等受到极大的限制，这就必须依赖高精度的测量数据才能进行作业。可以说，高精度的测量结果已经成为运营中高速铁路养护维修的灵魂所在。为此，本文结合郑西高铁的实际情况，对现行的精密测量技术进行探讨，并介绍如何利用有效的测量结果，指导现场的养护维修作业，逐步提高线路设备质量。2三维精测网的概念2.1三网合一的概念高速铁路建设与传统铁路建设最大的区别在于工程施工工艺和精度要求非常高。为满足这一要求，高速铁路建设引入

3、了精密工程测量体系，并变传统的相对测量模式为全新的相对测量模式，并在勘测设计阶段、施工阶段和运营维护阶段采用统一的平面、高程控制坐标基准，简称“三网合一”。2.2平面控制网为适应高速铁路建设的需要，GPS基站网（框架网CPO）按每50～100km左右沿所建铁路两侧设置，按国家A/B级GPS标准施测。高速铁路无砟轨道平面控制网在GPS基站网（也称框架网，CP0网）的基础上进行分级布设。基础平面控制网，亦即勘测设计网（CPⅠ），按铁路B级GPS标准沿线路小于4km布设一个点或一个点对。测量方法：使用双频GPS接收机，按静态测量方式观测两个时段，每个时

4、段90分钟，使用广播星历解算基线。误差要求：基线边方向中误差:1.3秒，最弱边相对中误差：1/170000，相对点位精度：10mm。线路控制网，亦即施工控制网（CPⅡ）,按铁路C级GPS标准沿线路布设设，点间距在800～1000m，困难地段不短于600m。测量方法：使用双频GPS接收机，按静态测量方式观测两个时段，每个时段60分钟，使用广播星历解算基线。误差要求：基线边方向中误差:1.7秒，最弱边相对中误差：1/100000，相对点位精度：10mm。轨道控制网，亦即运营维护网（(CPⅢ)，主要为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准，沿线路两侧每50—

5、80米布置一个点对，控制网精度要求高，利用全站仪采用自由设站边角交会方法进行施测。观测时使用1秒级全站仪观测3~4个测回，使用0.5秒级全站仪观测2~3个测回。精度要求：可重复性测量精度：3mm;相对点位精度:1mm。2.3控制网复测平面和高程控制网的复测应该使用与建网时相同的技术标准、作业方法、精度等级相同的仪器设备。复测周期：全面复测一般每年一次，对于地面不均匀沉降地区应根据沉降量变化情况可以半年一次，特殊情况再研究。3轨道几何尺寸精密测量开通运营阶段的轨道静态几何状态测量主要是通过测量若干施测点的平面、高程坐标，换算模拟为轨道中线的空间三

6、维坐标，从而对轨道的方向、高低以及平顺性进行控制，从而指导现场消灭病害，服务生产。3.1测量方法目前郑西高铁采用的静态检测仪器为天拓天宝公司生产的GEDOCE轨道几何状态测量仪，由TrimbleS8型全站仪、TSC手簿（微型掌上电脑）、精密专用反光棱镜和高精度传感器系统组成的轨道几何状态测量小车组成。测量步骤主要有以下几个方面：1.测量之前，首先需将CPⅢ精测网资料、轨道线型参数等资料预先输入到TSC手簿的机载软件中，并提前设定好测量环境（温度、气压等），以便系统对测量环境误差进行修正。2.在测量现场，须手动照准2个CPⅢ坐标，并采集数据，后全站

7、仪自动照准其余6个CPⅢ坐标，完成自由建站。建站中需剔除误差较大的CPⅢ坐标，但须同时保留至少6个CPⅢ坐标,以保证建站精度。3.校准、标定GEDOCE测量小车后，全站仪瞄准并跟踪测量小车，获取小车所在位置的中线观测数据，同时采集小车所在位置的里程、高程、水平、轨距等数据，并保存测量数据。4.下线后，利用专业数据处理软件进行数据下载并处理分析，提交测量报告，指导工区现场作业。3.2现场实际操作的局限性按照上述操作流程，要达到消灭现场实际病害的目的，对轨道精测控制网（CPⅢ）的精度要求非常高，方能达到整治线路病害的目的。而郑西高铁自开通运营以来，受

8、到施工破坏、地表沉降、装置脱落等客观原因的影响，造成现场的CPⅢ精测网破坏严重、控制网坐标不准确等现象，严重制约了现场测量