客运专线无渣轨道铁路工程测量刘成龙

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1、高速铁路精密控制网 测量技术讲座西南交通大学 土木工程学院测量工程系刘成龙 教授 副系主任感谢词 感谢中铁大桥工程局给予的高铁工程测量新 技术的交流机会！ 西南交通大学测量工程系愿意在工程测量各 个领域与中铁大桥工程局进行全方面的合作 ！ 欢迎中铁大桥工程局参与8月份西南交通大学 主持的高铁精密测量国际会议 欢迎联系 电话：13908038152 邮箱：主要内容 CPIII的基础知识 CPIII控制网的外业测量（平面和高程） CPIII控制网的外业主要精度控制指标 CPIII控制网的内业数据处理 CPIII控制网的内业主要精度控制指标 CPIII控制网的接头处理技术 CPIII控制网的使用西南

2、交通大学在高铁精密测量方面的主要贡献 （以下仅为刘成龙课题组的科研成果） 参与高速铁路工程测量规范的编写（排名第五） 参与高速铁路无砟轨道施工测量暂行规定的编写 研制了CPIII控制网的外业测量自动化控制软件 及其内业数据处理软件 研制了CPIII三角高程网的内业数据处理软件 研制了轨道基准网（GRN）的外业测量自动化控 制软件及其内业数据处理软件 与中铁咨询合作，研制了高速铁路轨道检测仪我国建立高速铁路和客运专线的必要性 我国是世界上人口最多的国家，也是缺乏 运力的国家之一，主要干线能力十分紧张 ，除秦沈、京津、合宁、合武等客运专线 外，均为客货混跑模式，客运快速与货运 重载难以兼顾，无法满

3、足客货运输的需求 ，并影响了旅客运输质量的提高。 建设铁路客运专线，实现客货分运，是满 足客运快速、准时、舒适等方面需求的根 本途径。我国建立高速铁路和客运专线的必要性 为此，2005年国务院常务会议讨论并原则通 过了中长期铁路网规划，明确了我国铁路网 中长期建设目标和任务。按照蓝图规划，我 国计划到2020年建成时速超过200km的客运专 线10000km，形成“四纵四横”客运专线骨架 ，建成环渤海圈、长江三角洲、珠江三角洲 地区快速客运铁路系统。 实际上目前开工建设的客运专线长度已经达 到12000km。200km以上高速铁路多采用无砟轨道无砟轨道具有稳定性好、维修量少的特点高速铁路轨道的

4、高平顺性是如何实现的？ 在铁路轨道上高速行车，必须要求轨道具有 高度的平顺性，才能保证高速列车行车的安 全和平稳。 高速铁路轨道的高平顺性，可以通过精测网 CPO、CPI、CPII、CPIII 、轨道的设计参数 和轨道几何状态测量仪，通过粗调、精调等 施工环节后实现。 衡量轨道平顺性的主要指标，是无砟轨道的 静态平顺度和轨道中心坐标。这些参数可以 用轨检仪和CPIII网检测出来。高速铁路轨道静态平顺度允许偏差序号项目无砟轨道有砟轨道允许偏差检测方法允许偏差检测方法1轨距2mm2mm 2轨向2mm弦长10m 2mm弦长10m2mm/ 8a（m）弦长48a（m）2mm/5m弦长30m10/ 240

5、a（m）弦长480a（m）10mm/150m弦长300m 3高低2mm弦长10m 2mm弦长10m 2mm/ 8a（m）弦长48a（m）2mm/5m弦长30m10/ 240a（m）弦长480a（m）10mm/150m弦长300m4水平2mm2mm5扭曲（基长3m）2mm3mm6与设计高程偏差10mm10mm7与设计中线偏差10mm10mm轨道几何状态测量仪的概念铁路轨道几何状态测量仪简称轨检仪 ，也叫轨道检测小车，是一种通过CPIII 控制网、智能型全站仪、倾角及轨距传 感器、轨道设计参数和专用测量软件,能 够自动检测线路中心坐标、轨顶高程和 轨距、水平、高低、扭曲和轨向等轨道 静态参数，并自

6、动进行记录整理的智能 化轻型轨道检测设备。轨检仪是一种全新的铁路测量设备 。全站仪配合轨检小车进行轨道测量轨检仪的主要性能和测量精度要求 序号检 测 项 目测量范围测量误差备 注 1高低50mm1.0mm10m弦 2轨向100mm1.0mm10m弦 3正矢400mm1.0mm20m弦 4轨 距零位正确性1410m 1470mm0.15mm应对 使用环境温度的 影响实时进 行自 动修正示值误 差0.30mm测量重复 性0.20mm3次测量结果的极差5水 平零位正确性200mm0.15mm 示值误 差0.50mm 掉头误 差0.30mm 测量重复 性0.20mm3次测量结果的极差6扭曲30mm1.

7、0mm6.25m基长 7里程9999km2 中铁咨询和西南交通大学合作研制的轨检仪已 经在武广线参加铁道部组织的外业测试研制SGJ-T-CEC-轨检仪的主要特点 1.整机机械图完全是中铁咨询设计的； 2.计算模型完全是两单位共同推导的； 3.所有软件完全是两单位共同研制的； 4.整机的系统集成完全是两单位共同完成的 5.提出了一套轨检仪几何参数检测和轨检仪 测量精度验证的独特方法； 6.具有自主知识产权，完全是独立研制的； 7.研制时间短、投入和参加的人员少，已经 产生了一定的社会效益。无砟轨道施工与精密测量系统的关系 无碴轨道铁路测量技术作为无碴轨道铁路建 设成套技术的一个重要组成部分，在无

8、碴轨 道铁路建设和运营管理过程中越来越显示出 其重要性。 德国睿铁公司（RailOne）执行副总裁巴哈 曼先生在总结无碴轨道铁路建设经验时说： 要成功地建设高速铁路，就必须有一套完整 、高效且非常精确的测量系统否则必定 失败。这句话充分说明了精密工程测量在无 碴轨道工程建设中的重要作用。 铁道部对高速铁路精密测量系统的重视铁道部现行的无砟轨道铁路工程测量规范中华人民共和国行业标准 铁建设2006189号 _ 客 运 专 线 无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定 200610 发布 20061016实施 _ 中华人民共和国铁道部 发布 我校岑敏仪、顾利亚教授参与了该标准的主编工作铁道部09年准备发行

9、的铁路工程测量规范 铁路工程测量规范 （报 批 稿） 新建铁路工程测量规范编写组 二九年二月 我校刘成龙、张同刚老师参与了编写铁道部09年准备发行的铁路工程测量规范 高速铁路无砟轨道施工测量暂行标准 （报 批 稿） 高速铁路无砟轨道施工测量暂行标准编写组 二九年二月 我校刘成龙老师参与了编写铁道部09年准备发行的铁路工程测量规范 高速铁路工程测量规范 （报 批 稿） 高速铁路工程测量规范编写组 二九年七月 中铁咨询王国民高工等人参与了编写 我校刘成龙、高山、张同刚老师参与了编写高速铁路工程测量的新概念（1） 铁路工程独立坐标系统-高速铁路工程测量平 面坐标系应采用工程独立坐标系统。边长投影 在

10、对应的线路轨道设计高程面上，投影长度的 变形值不大于10mm/km。 三网合一-高速铁路工程测量的平面、高程控 制网，按施测阶段、施测目的及功能可分为勘 测控制网、施工控制网、运营维护控制网。为 了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面和高 程测量成果的一致性，应该做到三网合一。也 就是各阶段平面控制测量应以基础框架平面控 制网（CP0）为起算基准，高程控制测量应以 线路水准基点控制网为起算基准。高速铁路工程测量的新概念（2） 精测网-包括平面和高程控制网。平面控制网分四 级布设，第一级为框架控制网（CP0），第二级为基 础控制网（CP），第三级为线路控制网（CP） ，第四级为轨道控制网（CP）；

11、高程控制网分二 级布设，第一级为线路水准基点控制网，第二级为 CPIII高程控制网。 框架控制网CP0-沿线路每50km布置一个CPO点 ，为GPS三维控制网，作为高速铁路三网合一的平 面坐标基准。CPO网最弱边的相对中误差 1/1000000，必须采用精密星历进行基线的解算。高速铁路工程测量的新概念（3） 基础平面控制网CP-在基础框架平面控制 网（CP0）或国家高等级平面控制网的基础 上，沿线路走向布设，按GPS静态相对定位 原理建立，为线路平面控制网和轨道控制网 CP起闭的基准。 CPI网点间距为4km，为GPS 二等二维网， 基线边方向中误差 1.3，最弱边相对中误差 1/180000

12、。高速铁路工程测量的新概念（4） 线路平面控制网CP -在基础平面控制网（ CP）上沿线路附近布设，为勘测、施工阶 段的线路平面测量和轨道控制网CPIII测量提 供平面起闭基准。 CPII网点间距为400800m，为GPS 三等二 维网（规范规定也可采用导线方法建网，但 我认为必须是符合在CPI上的导线网才行）， 基线边方向中误差 1.7，最弱边相对中误差 1/100000。高速铁路工程测量的新概念（5） 轨道控制网CP -沿线路布设的三维控制网 ，平面起闭于基础平面控制网（CP）或线 路平面控制网（CP），高程起闭于线路水 准基点。一般在线下工程施工完成后施测， 为无砟轨道铺设和运营维护提供

13、基准。 CPIII网为智能型全站仪自由测站边角交会 的三维控制网，其点间距为纵向60m左右 一对控制点，点对的横向间距为1020m ，CPIII的精度要求很高，要求相邻点位的 相对中误差1mm。CPIII的网形、测量方 法、控制点数量、控制网的使用和精度要 求，06年前在我国都是闻所未闻的。高速铁路工程测量的新概念（6） CP控制网区段-CP控制网独立平差计算 的控制网长度。一条高速铁路的CP控制网可 分区段进行平差计算。每一CP控制网的区段 长度不应短于4km。 CP棱镜组件 -轨道控制网 CPIII控制点精 确定位观测的强制对中测量标志，一般由预埋 件、高程测量适配器、棱镜连接适配件和反射

14、 棱镜组成。 CP平面网的纵横向闭合差-CP点间沿线 路方向和垂直线路方向的长度闭合差，可用于 评定CPIII平面网的外业观测精度、探测CPIII 网中观测值的粗差等。高速铁路工程测量的新概念（7） 精密水准测量-客运专线铁路无碴轨道工程测量中 ，用于测量CPIII网高程的等级水准测量，其精度介 于二等、三等水准测量之间，高差中数偶然中误差 和全中误差分别为2mm/km和4mm/km。 自由测站边角交会-在线路中线附近架设全站仪， 测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离 ，并联测就近的CPI或CPII，以获取轨道控制网 CPIII平面坐标的测量方法。 自由设站-在线路中线附近架设全站仪，测量线路 两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，以确定 仪器中心点的平面和高程位置。常用在无砟轨道板 和长钢轨的粗调和精调以及配合轨检仪进行轨道检