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1、客运专线高速铁路测量技术总结作者：龚喜雄，联系方式:1、传统铁路测量方法其测量作业模式和流程如下：1）初测：平面控制测量-初测导线：坐标系统：1954北京坐标系；测角中误差12.5（25），导线全长相对闭合差：光电测距1/6000，钢尺丈量1/2000。高程控制测量-初测水准：高程系统：1956年黄海高程/1985国家高程基准，测量精度：五等水准（30）。2）定测：以初测导线和初测水准点为基准，按初测导线的精度要求放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）。3）线下工程施工测量以定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）。作为线下工程施工测量的基准。4）铺轨测量 直线用经纬仪穿线法测量；曲
2、线用弦线矢距法或偏角法进行铺轨控制。平面坐标系投影差大，采用1954年北京坐标系3带投影，投影带边缘边长投影变形值最大可达340/km，不利于采用采用GPS 、全站仪等新技术采用坐标法定位发法进行勘测和施工放线。 没有采用逐级控制的方法建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）进行控制，线路测量可重复性较差，当出现中线控制桩连续丢失后，就很难进行恢复。 客运专线铁路精密工程测量1、高铁工程测量满足要求为了保证客运专线铁路速度高（200km/h350km/h）的平顺性，旅客列车的安全性和舒适性，具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数，轨道测量精度要达
3、到毫米级。2、客运专线精密工程测量的内容：1、精测网：CPI 、CPII、CPIII，二等水准，精密水准1、1平面控制网第一级为基础平面控制网（CP）CP主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准，采用GPS B级（无碴）/ GPS C级（有碴）网精度要求施测1、2第二级为线路控制网（CP） CP主要为勘测和施工提供控制基准，采用GPS C级（无碴）/ GPS D（3）1、3第三级为基桩控制网（CP） CP主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准，采用五等导线精度要求施测或后方交会网的方法施测，最后就讲CPIII测量过程。2、“三网合一”解释轨道铁路工程测量的平面、高程控制网按施测阶段、施测目的及
4、功能不同分为了勘测、施工、运营维护控制网。下面简称“三网”三网合一 1、勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一。勘测、施工、运营维护各个阶段均采用坐标定位控制，所以要采用坐标高程统一系统。2、勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网应以基础平面控制网（CP）为平面控制基准，高程测量应以二等水准基点为高程控制测量基准。测量方法总结：桥CPII控制点有4个，间距在800m1000m范围，水准点有3个，间距在1公里左右范围，符合二等水准布点要求。 平面控制网测量：角度测量采用全圆法六个测回测量，边长采用对向4个测回测量。观测中认真做好测量记录。高程控制测量：采用二等水准测量的方法测量
5、，按照“后前前后”和“前后后前”的顺序进行往返测量。观测中认真做好测量记录。高铁工程常使用测量仪器武广客运专线共投入测量仪器拓普康602全站仪（用于控制测量和施工测量）拓普康311全站仪（用于施工测量）蔡司 DINI12电子水准仪（用于二等水准测量和沉降变形观测）宾得自动安平水准仪（用于施工测量）客运专线无砟轨道施工全自动照准的高精度测量机器人（徕卡2003）0.5秒级精度应用，对我们测量人员的能力要求必然也将更高3、无碴轨道施工误差允许多少由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为10mm，高低调整量4、26
6、mm，因此用于施工误差的调整量非常小，这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。4、高铁工程高程控制测量精度1、勘测高程控制网应优先采用二等水准测量，困难时可采用四等水准测量。2、分两阶段实施水准测量时，线下工程施工完成后，全线按二等水准测量要求建立水准基点控制网，应允许对线路纵断面进行调整，即利用贯通的二等水准对线下工程高程进行测量，然后重新设计纵断面。3、当线下工程为桥隧相连时，线路纵断面调整余地较小，此时应在工程施工前按二等水准测量要求建立水准基点控制网。5、绝对定位概念：使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。轨道的外部几何尺寸体现出轨道在空间中的位置和标高，根据轨道
7、的功能和与周围相邻建筑物的关系来确定，由其空间坐标进行定位。轨道的外部几何尺寸的测量也可称之为轨道的绝对定位。轨道的绝对定位通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现，从而保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空间位置坐标、高程相匹配协调。由此可见，必须按分级控制的原则建立铁路测量控制网。6、尺度统一：客运专线铁路工程测量精度要求高，施工中要求由坐标反算的边长值与现场实测值应一致，即所谓的尺度统一。由于地球面是个椭球曲面，地面上的测量数据需投影到施工平面上，曲面上的几何图形在投影到平面时，不可避免会产生变形。采用国家3带投影的坐标系统，在投影带边缘的边长投影变形值达到340mm/km，这
8、对无碴轨道的施工是很不利的，它远远大于目前普遍使用的全站仪的测距精度（110mm/km），对工程施工的影响呈系统性。从理论上来说，边长投影变形值越小越有利。因此规定客运专线无碴轨道铁路工程测量控制网采用工程独立坐标系，把边长投影变形值控制在10mm/km，以满足无碴轨道施工测量的要求。7、短波效应没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求，轨道的铺设是按照线下工程的施工现状，采用相对定位的方法进行铺设。即轨道的铺设是按照20m弦长的外矢距来控制轨道的平顺性，没有采用坐标对轨道进行绝对定位，相对定位的方法能很好的解决轨道的短波不平顺性，而对于轨道的长波不平顺性无法解决。对于客运专线铁路，曲线的半径大
9、，弯道长，如果仅采相对定位的方法进行铺轨控制，而不采用坐标进行绝对控制，轨道的线型根本不能满足设计要求。现用一个弯道为例作一简要说明： 我们知道，曲线外矢距F=C/8R 式中C为弦长，R为半径。现有一半径为2800m（时速200250公里有碴轨道铁路的最小曲线半径）的弯道，铺轨时若按10m弦长3mm的轨向偏差（即用20m弦长的外矢距偏差）的轨向偏差来控制曲线，则：当轨向偏差为0时，R=2800m；当轨向偏差为+3mm时，R=2397m；当轨向偏差为-3mm时，R=3365m。这一问题在浙赣线提速改造建设中已暴露出来，即一个大弯道由几个不同半径的曲线组成，且半径相差几百米。由此可见，只采用10m
10、弦长3mm（有碴）/10m弦长2mm（无碴）的轨向偏差来控制轨道的平顺性是不严密的，因此必须采用相对控制与坐标绝对控制相结合的方法来进行轨道铺轨控制。客运专线无碴轨道铁路首级高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。铺轨高程控制测量按精密水准测量（每公里高差测量中误差2mm）要求施测。高铁测量误差分析理论根据误差理论分析得从上面所说：高速铁路基平控制应采用三等水准测量，视线不大于60m，应采用红黑2 面读数，J2和J6就对角度测量2个或4个测回。CPIII控制网测量方法介绍CP网平面控制测量有关资料进入这网址轨道控制网（CP ） track control network是沿线路布设的三维控制网
11、，起闭于基础平面控制网（CP）或线路控制网（CP）及线路水准基点，应在线下工程竣工，通过沉降变形评估后施测，为无砟轨道铺设和运营维护提供三维基准CP测量前工作要求轨道控制网CPIII建网测量前应对CPI、CPII和二等水准网进行全线全面复测。CPIII建网测量前应制定实施方案，经建设单位审批后执行，CPIII成果应进行评估，合格后用于无砟轨道铺设。CPIII控制网外业测量精度要求高，施测难度大，特别是采用自由设站边角交会测量，是一种全新的测量方式，技术要求高，工作量十分庞大，各施测单位应做好技术、人员、仪器设备等各方面的准备。CP布网及观测方法CP控制点测量方法采用自由测站边角交汇的测量方法8
12、站与12站两种测量方式，图1是一般的构网方式，要求每个CP点应有3个方向交会因遇施工干扰或观测条件稍差时，CP平面控制网可采用图3-2所示的构网形式，平面观测测站间距应为60m左右，每个CPIII控制点应有四个方向交会。控制网布设CP平面网与上一级CP、CP控制点联测可以通过自由测站置镜观测CP、CP控制点，或采用在CP、CP控制点置镜观测CPIII点。当采用在自由设站置镜观测CP、CP控制点时，应在2个或以上连续的自由测站上观测CP、CP控制点，其观测图形如图3所示：在自由测站置镜观测CP、CP控制点的观测网图当采用在CP、CP控制点置镜观测CPIII点，应在CP、CP控制点置镜观测三个以上
13、CPIII控制点。其观测图形如图4所示：在自由测站置镜观测CP、CP控制点的观测网图CP外业观测方法及精度要求仪器及配套棱镜状态良好方可进行外业测量，仪器的测量模式、单位、取位、限差，温度、气压改正，加乘常数改正等均要正确设置。CP平面网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测，水平方向观测应满足表1的规定。表1 CP平面水平方向观测技术要求控制网名称仪器等级测回数半测回归零差不同测回同一方向2C互差同一方向归零后方向值较差CP平面网0.52696136962C通常被称为二倍照准差 表2 CP平面网距离观测技术要求控制网名称测回半测回间距离较差测回间距离较差CP平面网21mm1mm注：距离测量一测
14、回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程测设精度要求CP数据解算方法及精度要求CP平面网解算通常采用间接平差的计算方法，平面自由网平差后的主要技术要求如表3所示，约束平差后的主要技术要求如表4所示表3 CP平面自由网平差后的主要技术要求控制网名称方向改正数距离改正数CP平面网32表4 CP平面网平差后的主要技术要求控制网名称与CP、CP联测与CP联测点位中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CP平面网44322区段衔接要求区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点坐标差值应在3mm之间。满足该条件后，后一区段CP网平差，应采用本区段联测的CP、CP控制点及重叠段前一区段连续的13对CP点作为约
15、束点进行平差计算。坐标换带要求坐标换带处CP平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CP、CP坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CP平面网的坐标成果。两套坐标成果都应满足表4-1、表4-3及第4.3条的要求。提供两套坐标的CPIII区段长度不应小于800m。复测要求CP平面网复测采用的网形和精度指标应与原测相同。CP点复测与原测成果的X、Y坐标较差应=3mm，且相邻点的复测与原测坐标增量X、Y较差应=2mm。较差超限时应分析判断超限原因，确认复测成果无误后，应对超限的CP点采用同级扩展方式更新成果。坐标增量较差计算式如下：标石及仪器要求CP标志棱镜组件CP点应设置强制对中标志，标志连接件的加工误差不应大于0.05mm，CP棱镜组件的安装精度应满足表5要求CP标志重复性安装误差
