精度测量在高速铁路中的应用

精度测量在高速铁路中的应用（精选6篇）

篇1：精度测量在高速铁路中的应用

精度测量在高速铁路中的应用

河南工业职业技术学院建筑工程系

毕

业

设

计

任 务 书 及 指 导 书

工 程 测 量 技 术

班级

建筑工程系工程测量080

1学号

0703080108

姓名

库强胜

指导老师

马淑英

2010 年 12 月9日 精密测量在高速铁路中的应用

库强胜

（建筑工程系工程测量0801,河南工业职业技术学院,0703080108）

摘 要：根据高速铁路无砟轨道要求的高标准性，轨道几何尺寸要求以及轨道精调强调精度测量在高速铁路建设中的作用。高速铁路最大的特点是快，而快的同时必须保证高平顺性、高稳定性、高安全性、高舒适性。要达到这样的目标，必须提高测量精度。因此，高精度测量成为高铁建设中的一项关键技术。

关键字：高速铁路；无砟轨道；精调；精度测量；关键技术

Application of Precision measure in high speed railway

Ku Qiangsheng(construction engineering Engineering Survey0801，Henan Industry

Vocational College，0703080108)

Abstract:

Based on high standards of without fragments orbital demand of high speed, the requirements of maintenance work measurement and truck fine tuning to emphasize the function of precision measurement in management pattern for constructing high speed railway.The greatest attribute of speed railway is speedy, but at the same time must ensure high ride comfort、high stability、high security、high comfort.All this will have to improve the measuring accuracy.So high 1 precision measurement becomes key technique of railway construction

Key words：speed railway;railway track;fine tuning;precision measurement;important skill

0序言

高速铁路轨道精度测量一直是影响轨道平顺的关键问题之一，特别是因为无咋轨道的整体性和连续性，使得轨道调整更加困难，精度要求更高。目前无咋轨道定位测量方法，基本上都采用过在CPⅢ控制网[1]的控制下，先用全站仪自由设站后方边角交会的方式确定全站仪三维坐标，再按极坐标测量的方法测量轨道上轨检小车棱镜点的坐标，最后与轨道点的设计坐标进行比较，计算该轨道点测量坐标和设计坐标的差值，从而逐步把轨道调整到位的方法。高速铁路建设要求

1.1 无砟轨道概况

无砟轨道是以整体道床代替碎石道床的一种新型轨道，其平顺性、稳定性、精度和标准要求高，传统的施工技术和工艺已不能满足设计和运营的要求。这种新型的轨道结构，其静态几何状态中线为2mm，高程2mm，轨距±1mm，检测方法为全站仪配合轨道几何状态测量仪检测。

对于无砟轨道要求的高标准性，施工中一般是采用全站仪配合静态轨检小车对已铺设成型的线路轨道进行测量，人工配合进行线路调整。使用全站仪配合轨检小车进行轨道几何状态测量是一项费时细致的工作，再加上没有成熟的调整顺序和方法，会出现调整过一遍后，再进行复测时又出现线路的几何状态不能满足规范要求，需进行反复测量反复调整。不仅影响铺轨精调的整体进度，而且给钢轨和扣件带来一定的影响，最大的问题是不能保证联调联试的正常进行。在现有的施工技术条件下，如何在保证精调精度的同时提高铺轨精调的速度，本文对此进行探讨，寻求一种快速的精调作业方法，提高铺轨精调的速度。

合武铁路的大别山隧道位于墩义堂至麻城之间，采用双块式无砟轨道，全长13.256km。在隧道两端分别设置25m的过渡段，设计线间距4.6m。隧道终点有 一半径7000m的曲线伸入隧道内，伸入长度799.93m。隧道内无砟轨道正线采用专用的双块式轨枕，按1600根/km布置。正线铺设60kg/m U75V无螺栓孔新耐腐蚀钢轨，隧道内正线采用pandrol直列式扣件。

1.2 轨道几何尺寸要求

1.2.1 轨道动态几何尺寸要求

轨道动态几何尺寸的检测是通过大型轨检车进行的，利用轨检车试运营来检测轨道在负重情况下的几何状态参数，依列车运营时的平稳性和乘坐舒适度为标准来衡量。为此，在进行静态轨道调整时，也要以线路的平顺性和相对关系为重点对线路进行静态调整。轨检车在时速160km情况下的轨道动态检测指标如表1所示。

1.2.2 轨道静态几何尺寸要求

轨道静态几何尺寸是指在线路不受外力的作用下，通过检测手段得到的线路平面位置、高程与设计值之间的差值，静态测量值可以显示出建成结构物的绝对位置。由于各种原因，施工后的轨道结构物不一定完全达到设计线路平顺性的要求，规范要求的轨道实际位置与设计位置偏差允许值如表2所示。

轨道静态情况下要满足线路平顺性要求，就需要检测各点在某一线路方向或高程方向左右的游离，这个方向就是需要拟合的线路正确方向，轨道各检测点相对于拟合方向的线路偏差的限差，规范中做了规定如表3所示。

在进行轨道精调时着重控制的技术指标是轨道静态几何尺寸。轨道绝对位置的正确是线路符合设计要求的保证，而轨道的相对位置是行车安全和乘车舒适度的保证。在此基础上进行轨道静态相对位置的调整，才能保证列车运行时的安全与乘车舒适性。

1.2.3 现场实施控制的轨道静态几何尺寸要求

合武铁路大别山隧道无砟轨道设汁速度为250km/h，规范规定的静态检核尺寸的限差为：10m弦长的高低和轨向为2mm，水平为1mm，轨距为±1mm。精调后 进行列车动态检核时又发现轨距、轨顶面的高低存在一定的误差。这说明进行列车动态检核更能体现出轨道的相对位置关系和轨道的几何尺寸的变化率。规范规定的10m弦长对轨道高低和轨向的控制实际上是对这2项指标的变化率的控制，故对轨道水平和轨距也应该用变化率来进行控制。大别山隧道无砟轨道每2根轨枕间距为0.625m，对于每根轨枕都作为静态几何尺寸的检查点，相邻2检查点的数据与设计值之差作为这2点的变化率。从现场的检测情况看：无论是轨向、高低，还是水平、轨距这个变化率都应控制在0.5mm以内，且这个变化率应该在某一个定值上游离。

1.3 轨道精调

1.3.1 确定基本轨

在轨道的2根钢轨中选择1条作为基本轨，一般在一段线路中选择没有曲线超高的一条钢轨作为高低基本轨；在曲线地段的外轨作为轨向基本轨。基本轨是轨道几何尺寸调整的基础轨，也是轨道调整的基本线，轨向基本轨的确定标志着线路中心线的确定，在合武铁路大别山隧道中选择左轨作为高低基本轨，右轨作为轨向基本轨。因为在隧道出口处有一左转曲线，右轨具有曲线超高。

1.3.2 轨距的调整

轨距是轨道的重要几何尺寸之一，也是最基础的控制要素，在钢轨铺完后就应对轨距进行检测。轨距的检测方法采用带有毫米刻度的道尺，读数应读至0.1mm，并做好记录，为下一步调整做好准备。

调整按照1435.5mm的标准轨距进行，2根轨枕间的轨距变化不应超过0.5mm，对已经调整过的地段重新进行轨距检测，保证在1435～1436mm之间，其变化率不应大于0.5mm。

1.3.3 精测与调整

轨距调整完成后即可用轨检小车进行轨道静态几何尺寸的测量，测量是进行轨向、轨顶面高程调整的基础和依据。静态测量数据的精确与否直接影响到线路的精调质量，测量时要严格按照轨道几何状态测量仪测量的顺序和步骤进行。在大别山隧道无砟轨道精调测量中采用德国的GEDO CE轨道几何状态测量仪和天宝全站仪以及配套的GEDO CE测量软件。1.3.3.1 精测方法（1）CPⅢ控制网布设形式

大别山隧道无砟轨道CPⅢ平面控制测量采用后方交会法施测，其测量布网形式如图1所示。

CPⅢ控制测量完成后利用铁道第三勘察设计院集团有限公司编程的后处理软件进行平差，平差后的相邻点位中误差应小于1mm。

CPⅢ控制点水准测量按精密水准测量的要求施测，CPⅢ控制点高程测量在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段不应少于3个水准点。

（2）GEDO CE测量系统原理

采用全站仪自由设站，利用后方交会的测量方法和多对CPⅢ联测得到点位精度小于1mm的全站仪设点三维坐标；全站仪测量利用轨检小车上的棱镜得到高精度的棱镜坐标，通过小车的固定棱镜得到坐标值和高度值，计算得出线路的倾斜数据。将得到的测量数据结合小车传感器数据，计算得出线路中线数据、超高值(测量)和倾斜高(测量)；再将计算出的中线数据、超高值、倾斜高和线路设计值进行比较得到差值并通过显示器显示出来。轨检小车计算原理如图2所示。

1.3.3.2 测量

大别山隧道无砟轨道铺轨精调采用6～8个CPⅢ控制点的后方交会法进行全站仪设站，设站所测点残值都应满足小于2mm的系统要求，站点的坐标中误差应小于1mm。

全站仪架设在4对CPⅢ(左右线各4个)中间并保持与小车棱镜在同一条钢轨上方；全站仪架设要最低，保持小车从小里程到大里程运动(也可以从大里程到小里程运动)，小车棱镜安置方向应与固定端相对应，固定端安置在轨向参考轨上。设站时全站仪与小车的距离在80m以内，每次精调测设范围最好控制在10-80m。每测设完1站后移动1对CPⅢ，重新设站，全站仪倒退，每2次设站必须保持一定的重叠段(以10m为宜)，测量布设如图3所示。

1.3.3.3 数据整理

《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》要求轨道线路平顺性指标主要用10m弦控制，轨向和高低10m弦的最大偏差为2mm。10m弦的含义为：在线路上任意选取(或测量)3个点，组成一条弦最大偏差不应大于2mm。在大别山隧道无砟轨道测量中，GEDO CE测量系统的后处理软件也列出了这几项指标，该系统能自动生成一个包含这几项指标在内的实测数据文件表格，生成的数据文件中有10m弦和30m弦2种(可根据实际情况进行定义)，大别山隧道主要以30m弦2mm这项指标控制。铁道部最新颁布的铁建函[2009]674号文件《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》中规定轨道静态平顺度高低、轨向30m弦均为2mm。

现场测量中根据实测形成的数据文件，对线路上的超限部分进行数据分析，并重新对线路轨向、高低进行拟合，形成一条满足线路平顺性要求的内业拟合方向线，再依据这条拟合的方向线对各实测点的轨向和高低确定调整量，对测量点的钢轨进行调整。下面以表4为例具体说明。

以表中60～53测量点来说明具体数据分析调整方法：首先看轨顶高低的30m弦数据(测量数据可以形成10m、30m弦，为保证数据的可靠性这里采用30m弦 2mm的限值)，在整个30m弦轨顶高低偏差值项没有大于2mm的检核点，这说明该段线路在轨顶高低平顺性中是平顺的，满足规范对线路高低平顺性的要求，所以对本段轨顶面高程不需要进行调整。而在本段的轨向(中心线)上可以看出对应的30弦偏差出现了不同程度的超限(表中的加黑方框部分)，不难发现这几点的水平中线与前后相比有明显的偏离(前后的中线方向都在一1之上)，调整时需要将这部分轨道中心线调整到相对平顺的位置上(表4中加黑方框内粗线数据即为具体调整数据)，才能使弦差不超限，保证线路的平顺性。1.3.3.4 轨道调整

轨道调整在轨距调整完成后的段落进行，减少因轨距调整对方向和高程的影响，有效避免反复测量和调整。

首先调整轨向：根据软件形成的资料，由专人复核，并到现场按里程将需要调整的数据标记在钢轨对应的轨枕上(注意调整方向)。调整时需有技术人员指导对钢轨进行调整，首先用道尺量出调整处的轨距，并做好记录；松开扣件按照要调整的方向和数据将基本轨调整到位；再用道尺按照记录好的轨距将另一根钢轨调整到位。

基本轨轨顶面高低的调整：根据整理的测量资料由技术人员到现场将调整数据标记在钢轨对应的轨枕处，并指导工作人员对钢轨进行抬升或降低。对于既存在超高又需调整基本轨的测量点，首先将高低基本轨调整到位，再根据超高调整另一根钢轨到位。

无论是曲线地段还是直线地段都应该按照里程前进方向进行测量调整(保证调整方向的一直性)。在进行轨顶面高程调整的同时对调整部分的前后进行空掉板项的检查，发现空掉板应即时进行处理，保证线路几何状态在重力作用下的稳定性。做完第一遍调整后，重新对轨道数据进行测量，作为第二遍轨道调整的依据，依次类推。轨道路基沉降与测量

近几年来, 随着我国客运专线和高速铁路项目的建设,因路基的工后沉降已成为高速铁30 路和客运专线施工控制的重点, 控制路基沉降已成为路基施工控制的关键和重点, 也是今后影响高速铁路行车速度、平稳、舒适和安全的重要技术指标。然而，行车速度达200km/h以上的高速铁路与普通铁路具有本质上的差 异，其路基的列车动力作用远大于普通铁路。且无砟轨道建成后不可调整的特点[2]，要求线下工程沉降基本稳定或达到无砟轨道铺设条件后才能开始进行无砟轨道的铺设工作，这就要求在客运专线建设中必须对线下工程进行沉降变形35 观测工作。沉降观测应在墩台建成后立即埋设沉降观测标志进行不间断的观测，以得到墩台的沉降曲线，并预测墩台的最终沉降量，满足设计要求后进行无砟轨道的铺设工作。线下工程沉降变形观测成为控制工程进度的关键工序。为获得有效的沉降数据，在对铁路专用线沉降监测的特点进行分析后研究成果为无砟轨道铁路专用线的沉降监测提供了一种新的方法。

2．1 路基沉降观测精度要求及监测频度

2.1.1 路基沉降观测频度

表1 路基沉降观测频次

监测阶段 监测频次

一般 1次/天

填筑或堆载 沉降量突变 2～3 次/天

两次填筑间隔时间较长 1次/3 天

第1 个月 1次/周

堆载预压或路基施 第2、3 个月 1次/2 周 工完毕 3 个月以后 1次/月

第1 个月 1次/2 周

无砟轨道铺设后 第2、3 个月 1 次/月

3～12 个月 1次/3 月

客运专线的路基沉降应结合该工程的实际情况以及不同的阶段确定其观测频度。其施工阶段分为填筑或堆载阶段、堆载预压或路基施工完毕阶段、无砟轨道铺设后共三个阶段。其各阶段的观测频次应不低于表1的规定。

2.1.2 路基沉降观测精度

根据《建筑变形测量规程》[3]，路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的精度应不低于8mm/30m，横剖面沉降测试仪最小读数不大于0.1mm。

2.2路基沉降监测方法

路堤沉降观测首先应满足精度要求，每测站高差中误差≤±0.5mm；每测段往返较差或附合路线允许闭合差：≤ ±1 n（mm）或≤ ±4 L（mm）（注：n 为测站数；L 为水准路线长度，以km 计）；65 沉降观测点相对于水准基点高差中误差≤±1.0mm。

根据路堤沉降监测的点位布置，为满足精度要求确定在整个沉降监测过程中采用横剖仪

和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪按二等水准精度测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后将横剖仪放入横剖管内测量各测点。

其水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。沉降板观测时在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时，同时测量接高前后的测杆高程。按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点水准高程。定点式剖面沉降测试压力计直接采用便携式工程测试仪读取数据。

在测量过程中，应使用测量精度不低于±1.0mm（每千米往返测高差中数的偶然中误差）的自动安平水准仪直接读数精度为0.1mm，估读精度为0.01mm。水准标尺应采用与之配套的线条式铟瓦合金标尺（尺长根据现场情况可选择1m、2m 或3m），以满足《国家一、二等水准测量规范》有关规定要求，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定，成果合格才可以进行观测点的测量；每次观测采用相同的观测路线和观测方法；使用同一仪器和设备；固定观测人员；在基本相同的环境和条件下进行作业。

沉降观测点的高程测量采用从邻近水准基点测至沉降观测点，再闭合至邻近另一水准基点的附合水准路线法。附合水准路线法往返测的高差之差及附合路线闭合差均小于≤ ±4 Lmm（L 为两相邻水准基点间的水准路线长度，单位km），当高差之差或闭合差超限时，必须分析原因，且进行补测，直至满足要求。

2.3 路基沉降测量点位设计

根据《建筑沉降变形测量规程》的规定在点位布设中各部位观测点设在同一横断面上，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综 合分析。

沉降变形观测水准网的建立按照联测和观测方便的原则沿线左右进行了布设，且该地视野广阔，没有遮挡，利于观测。在保证满足沉降观测的精度要求的基础上，该路基沉降测量点位的设计，应结合施工方案与监测主断面的条件且应尽量保证不浪费资源。路基沉降监测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。沉降监测断面的间距不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m 的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头5m、15m、35m 处分别设置一个沉降监测断面，每个横向结构 物每侧各设置一个监测断面。

通过对该客运专线的实地考察并结合观测的精度要求与施工技术决定对该客运专线路堤地段采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型监测断面，Ⅱ型断面仅在桥头布置，一般每间隔3 个Ⅰ型监测断面设置一个Ⅲ型监测断面。这样既保证了观测精度又避免了资源的浪费，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。

图2.1 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅰ型）

图2.1 所示Ⅰ型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。沉降监测桩每断面设置5 个，施工完105 基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m处于基床底层顶面埋设2个沉降监测桩,。其余3 个于基床表层施工完成后布置于双线路基中心及距两侧路肩1m 处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。

图2.2 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅱ型）

图2.2所示Ⅱ型监测断面包括沉降监测桩和定点式剖面沉降测试压力计。沉降监测桩每断面设置5 个，埋设方法同Ⅰ型监测断面；定点式剖面沉降测试压力计位于路堤中心,基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面。

图2.3 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅲ型）

图2.3 所示Ⅲ型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及距两侧路肩1m 处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层顶面处。路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个I型观测断面，平面布置见图2.4（Ⅳ型）。

图2.4 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅳ型）

路堑地段均采用堆载预压，见图2.5 采用(Ⅴ型)监测断面，分别于路基中心，距两侧路肩1m 处各设1 根沉降监测桩，路基中心设沉降板，底板至于基床底层顶面，观测路基面的沉降。

图2.5 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅴ型）

2.4 精密测量在解决路基沉降中的作用

预测铁路线的后续沉降量对铁路路线的施工和运营安全至关重要。地基沉降是铁路客运专线沉降变形观测评估的基本内容，但由于对地基沉降的规律及其工程意义认识不足，观测成果的运用存在一些不足之处。测量在预测铁路线的后续沉降量和解决地基沉降中起着非常重要的作用，测量的精确度和准确性直接影响预测的结果。高精度仪器和适宜的工作方法在布设控制网中的应用尽可能地消除了部分误差，为高速铁路施工提供了必要的精度保障。自由设站在高铁测量中的应用 自由设站测量至少使用两个点，最多点没有限制，通过边角交会测量求得测站点的坐标。操作者只需粗略照准观测点，全站仪能够自动精确照准目标，并自动进行水平角、天顶距和距离测量，完成数据的自动采集。最后结果是获得测站点的三维坐标，同时提供精度评定。

3.1自由设站轨道精调测量步骤(见图3.1)

图3.1自由设站轨遭精调测量步骤

15(1)新建工程，输入工程名。

(2)测站设置。设置主要包括设置限差和测站两个方面。限差值是根据需要测量的精度要求输入一定的限差。如果计算出的限差值超限，会出现警

告，可以据此判定是否采用自由设站结果。同时输入测站的点名和仪器高。(3)输入已知点坐标。在开始采集数据前，先把周围所要观测的CPHI控制点坐标输入全站仪，供观测完成后计算使用。

(4)开始测量。在测量过程中，对一个点只测盘左或盘左盘右都测均可；对同一点的盘左盘右测量完成后自动计算2C(盘左盘右互差)值，如果2C值超限，程序将自动重测该点，取最后一次观测数据参与计算。测量开始前需选择目标点的点名和输入棱镜高。盘左盘右都测时，对同一目标而言，棱镜高不能改变。(5)查看已知点坐标和观测数据。为了避免人为输入坐标时出错，可以查看输入的已知点坐标。如果有错误，可以删除点或重新输入点坐标。

(6)查看自由设站结果。结果显示测站的三维坐标和坐标标准差，以查看是否符合测量精度要求，并确定是否采用测量成果。

3.2 自由设站的站点设置

在高速铁路轨道精调测量中，一般都要测8个CPIII控制点，为了适应这一需求，可测量多余8个以上点。为了保证高速铁路的平顺性和整体性，轨道精调测量非常重要。因此，希望在我国中长期规划的高速铁路建设中可以采用此方法进行轨道精调测量。高铁中的控制网

4.1 程控制网的布设 4.1.1 高程控制网的布设

高程控制点按基岩点、深埋水准点和加密水准点3种类型，且在线路施工的影响范围之外布设。根据沿线地质条件，基岩点埋设深度一般为300--400m，深埋水准点埋设深度一般为3000m，密埋水准点埋设深度一般为3_5m。

表1线路施工所用控制网的技术指标

控制网级别 精度要求 控制网说明

点距约Ikm，相邻点位 基础网 相对平面精度lOmm、高程精度2mm。

点距约每150-_250m，用于测设轨道设标点、线路导线网 相邻点位相对平面精度 对线各阶段的施工提供

5mm、高程精度1mm。放样和验收的依据。点距约60m有2个点，相 用于放样基准点、轨道 邻点位相对平面精度 铺设辅助锥，并做为测

轨道设标网： 1mm、高程精度0、5mm。设基准点的依据。如在

（特大桥梁点距可放宽至 承载层施工时已存在，150—180mm，平面精度 也用来进行承载层的放 3mm、高程精度lmm。)样和验收。每块板接缝处有一个点，轨道基准网 相邻点位相对平面精度 用于精调粗铺了的轨道

0.2mm、高程精度0/1mm。板。

为了确保轨道铺设，基础网的加密水准点高程要求达到2mm／km的精度。根据文献[5]中二等水准测量观测中误差的限差要求，附合于深埋水准点上的加密水准路线，其最弱点中误差应为：

Mb=m√L∫/2(1)式中：m——水准测量每公里高差观测中误差；

L----附合水准路线长度。

若深埋水准点间的路线长度为5一6km，则由(1)式可得加密水准最弱点的精度为±0．84一±0．92mm。因此．以4-5km的间距布设深埋水准点，其间布设加密水准点，并以国家二等水准测量的精度要求施测，便能确保加密最弱点的精度优于2mm。

深埋水准点的高程按一等水准测量的要求施测，并附合于基岩水准点。根据文献[4]中一等水准测量观测中误差的限差要求，每公里高差观测的中误差为±O．45mm。若基岩点之间的水准路线长度为25—35km，则由(1)式可求得其最弱点的精度为±1．0l一±1．23mm；因此，每隔30km埋设一个基岩点，一等水准路线的长度一般不会超过35km，就能确保最弱点精度优于2mm。

由于基岩点与深埋水准点的造价高，根据前面的精度分析每30km设置一个基岩点、5km设置一个深埋水准点是比较适宜的。按此埋设规则，全线应布设基岩点5座，深埋水准点25个。

线路导线网点问距为180--200m，其高程的精度是Imm。点位应均匀疗布在线路中线左右40--60m处，按国家二等水准测量的要求进行。

4.1.2平面控制网的布设

平面控制网按首级GIS网(见图4.1)、次级GPS基础网、GPS和精密导线网的形式布设。

首级GPS网、次级GIS基础网点分别与水准基岩点、深埋点的埋设共同考虑，设计基岩点和深埋水准点时，应在其上建成观测墩，并建立强制归心标志。首级、次级GIS网构成三角形和四边形独立闭合环，以保证控制网的可靠性，GPS加密网点间距为I．5km，约100个，沿线布设时以便于加密布线路导线和施工需要为原则，并尽量使点间通视(邻点保证通视率不小于2／3)，困难地段需增加方向辅助点。首级、次级、加密GIS网的技术要求分别以文献[5]中的B、C、D级网的技术指标为参考；同时，根据工程实际需要，各级GPS网的平面坐标点位精度应优于1cm。

线路导线在加密GPS网的基础上布设，其平均边长为180--200m，点数约500个，点位布设以便于施工需要为原则.各导线点都采用强制对中观测墩，其埋设标准与加密GPS点相同。根据导线最弱点精度应小于5mm的工程需要，导线的测角中误差应为2″，测距相对误差为1／10万。

4.2 工程控制网的施测与数据处理

4.2.1 高程控制网的施测与数据处理

根据前面分析，深埋、浅埋水准点分别按文献[4]中的一等、二等水准测量的精度要求观测，水准路线主要指标：一等各测段往返测高差较差的限差为±1．8 √Lmm(L---测段长度，km)，每公里水准测量的偶然中误差限差为3=0。45mm；--等相应为±3．0√Lmm和±O．75mm。数据处理按严密间接平差法，计算各水准点的高程、精度及相邻水准点的精度等。

4.2.2 GPS控制网的施测 GPS控制网采用LEICA 1230双频GIS接收机或相同精度指标的GPS接收机观测，采用广播星历，由商用软件解算的GPS基线向量，其标称精度为5mm+lppm。若采用精密星历和精密基线解算软件，只要有充足的观测时间。可将30km基线的相对精度提高到0．1ppm m。

首级GIS平面控制网共有5点，点位与基岩水准点重合，间距约30km；次级GPs网共布设25点，点位与深埋水准点重合，间距为4—5km。

在30个首级、次级GPS网点的基础上布设加密GPS网，点间距约2km，约100个点，均成对布设，并采用8台精度为5mm+lppm的双频GPS接收机进行同步观测，采样间隔为15s，卫星截止高度角为15°，观测PDOP<6，观测时段均为3h。

4.2.3 GPS网的数据处理

4.2.3.1 GPS网的基线解算与成果检核

在进行外业GPS测量过程中，对当天的观测数据进行初处理，以及时发现问题，确保观测数据的质量。数据的初处理主要是用广播星历和商用软件解 算当天观测的基线，用于解算基线的起算点在WGS一84坐标系中的绝对坐标精度不低于3m，可通过单点定位得到。4.2.3.2 GPS网的平差计算

数据后处理采用同济大学测量系的TGPPSWin32软件进行平差计算。包括：(1)GPs网的无约束平差；(2)GPS网的约束平差

4.3 轨道控制网的施测

4.3.1 轨道设标网

轨道设标网点一般是固定在铁路两侧的接触网支柱、边墙、挡土墙等上面，约每60m设一对点，且关于线路对称，相邻点位平面精度lmm，高程精度0．5mm。

轨道设标网的平面坐标采用伺服型全站仪(测角精度≤±l″，测距精度≤2mm+2ppm×S)按自由设站和后方交会方法测定。在每个自由测站，以2×3对设标点为测量目标，2测回观测，每次测量应保证每个点被测量3次。在观测时，应注意与靠近线路的GPS点、导线点联测，并且联测点应为2--3个测站共用，联测长度应控制在150m之内。当受观测条件限制，仅有一个自由站点和GPS点、线路导线点通视时，应设置辅助点。

轨道设标网的高程测定采用高精度电子水准仪，测量精度±lmm，读数至0．1mm。方法为：每一测段应至少与3个二等水准点联测，往测时以轨道一侧的设标网点为主线，另一侧的设标网点就近测站观测；返测时以另一侧的设标网点为主线，对侧的水准点在摆站时就近观测。

4.3.2 轨道基准网

轨道基准网点在每2个博格板接缝处布设，主要用于精调博格板。一般是在承载层施工完成后，根据预先设计的坐标粗放到实地，待轨道板铺设完成后，再予精确测定实际位置，待平差后，使相邻点位相对平面精度至0．2mm，高程精度至0．1mm。这种精度主要依赖全站仪极高的测角精度来实现，因此，使用全能全站仪，测角精度应高于l″，测距精度应不低于2mm+2ppm，处理米制数值(距离，高度，坐标)时，应精确到0．1mm，为保证高程精度，观测时镜站必须采用强制对中底座装置。

测量方法仍采用自由设站的方式，方法与设标点类似。仪器架设尽量靠近待定点的连线上，以轨道设标点作为后视起算数据，每组观测10--16块板，每组中至少有5个重合点，观测不少于3个测回，如遇特大桥梁时，略做调整，适当放宽要求。当每站观测结束后，根据赫尔默特转换原理将每站中未知点的坐标转换到国家坐标系中．然后再利用软件对各组成果统一起来进行平差，这样可以使各组数据缓和衔接，达到要求的精度。结束语

精密测量在高速铁路中的发展将来肯定会越来越精确，越来越先进，随着科学技术的不断发展与创新，精密测量肯定会在各个领域中取得突破，得到更加广泛的应用！接下来的几年，我国还要对高速铁路进行投资，精密测量在高速铁路中的应用必定会得到更加广泛的，取得更好的发展！致 谢

感谢中铁十五局一公司京沪铁路第四项目部测量队长张占森的实际指导，对实习指导老师马老师致以诚挚的敬意。感谢这三年来我们所有专业老师的辛勤栽培，没有老师们的悉心指导，我们不可能学习到这方面的深层次知识。同时也感 20 谢河南工业职业技术学院给我们师生建立的这样一个学习的的平台，感谢学校对我们的培养，相信我们大家将来可以做得更好！

参考文献：

[1]铁建设[2006]189号．客运专线无踏轨道铁路工程测量技术暂行规定[Z]．北京：中国铁道出版社，2006．

[2] 丁建华.高速铁路工程测量特点［J］.铁道勘察，2009,05（4）：1-4.[3] 门学刚.高速铁路沉降变形观测精度控制实践与分析［J］.建筑与工程，2009,35:737-738.[4] GB 12897-1991.国家一、二等水准测量规范 1991.[5]刘成.京津城际客运专线精密工程控制测量方案 2006(z1)

篇2：精度测量在高速铁路中的应用

结合京津城际高速铁路工程控制网和高精度轨道基准网测设,总结探讨了精密轨道工程控制网的布设方法及高精度轨道基准网的`实现方法.

作 者：吴仲儒 陈顺利 牟海涛 WU Zhong-ru CHEN Shun-li MU Hai-tao 作者单位：吴仲儒,牟海涛,WU Zhong-ru,MU Hai-tao(秦垒岛市测绘大队,秦皇岛,066001)

陈顺利,CHEN Shun-li(中铁二局集团新运工程有限公司,成都,610031)

篇3：精度测量在高速铁路中的应用

1 GPS基本原理

GPS即全球定位系统。该系统于1973年由美国政府组织研究, 耗费巨资, 历经约20年, 于1993年全部建成。该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统, 不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力, 而且具有良好的抗干扰性和保密性。全球定位系统的卫星星座, 由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。GPS接收机可以接收GPS卫星信号, 并跟踪这些卫星的运行, 对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理, 以便计算出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间, 进而实时地计算出测站的三维位置。将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上, 组成一个卫星导航定位系统, 应用无线电测距交会的原理, 便可由三个以上地面已知点 (控制站) 交会出卫星的位置;反之利用三个以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点 (用户接收机) 的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。

2 GPS在高铁工程测量中的应用

以下以静态测量模式这种方法阐述:

2.1 选择GPS控制点位

选点工作开始前, 要收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好状况, 决定其适宜的点位。点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。点位目标要显著, 视场周围15°以上不应有障碍物, 以减小GPS信号被遮挡或障碍物吸收。点位应远离大功率无线电发射源 (如电视台、微波站等) 其距离不小于200m;远离高压输电线, 其距离不得小于50m, 避免电磁场对GPS信号的干扰。点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体, 以减弱多路径效应的影响。点位应选在交通方便, 有利于其他观测手段扩展与联测的地方。地面基础稳定, 易于点的保存, 每个控制点至少要有一个通视方向。选点人员应按技术设计进行踏勘, 在实地按要求选定点位。当所选点位需要进行水准联测时, 选点人员应实地踏勘水准路线, 提出有关建议。应充分利用符合要求的旧有控制点。当利用旧点时, 应对旧点的稳定性、完好性等进行检查, 符合要求方可利用。

2.2 标志埋设

GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石, 以精确标志点位, 点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。

2.3 观测工作

静态测量模式根据GPS作业调度表的安排进行观测, 卫星高度角15°, 时段长度为90分钟, 采样间隔15秒, 采用两台 (或两台以上) 接收设备, 分别安置在一条或数条基线的两个端点同步观测4颗以上卫星, 每时段长45min至2h或更多。

2.4 精度

基线的定位精度可达, D为基线长度 (km) 。

2.5 数据处理

GPS基线结算采用南方GPS静态处理软件。

2.6 GPS高程

由CPS相对定位得到的基线向量, 经平差后可得到高精度的大地高程。若网中有一点或多点具有精确的WGS一84大地坐标系的大地高程, 则在GPS网平差后, 可得各GPS点的WGS一84大地高程。如果在观测和计算时采用一些消除误差的措施, 其精度特优于±lcm。但在实际应用中, 地面点一般采用正常高程系统。因此, 应找出GPS点的大地高程同正常高程的关系, 并采用一定模型进行转换。

2.7 技术总结报告的编写

一项GPS控制测量工作的内、外业工作都完成后, 要编写技术总结报告, 按照中华人民共和国测绘行业标准《测绘技术总结编写规定》 (CH/Tl001一2005) 。

2.8 特点

基线构成几何图形, 检核条件充分, 提高了成果可靠性, 并且可以通过平差, 进一步提高定位精度。

2.9 注意事项

所有已观测基线应组成一系列封闭图形, 以利于外业检核。

3 GPS技术在高铁工程测量中的应用的优缺点

(1) GPS控制网布设不受通视、网形条件的限制, 布网方便灵活, 任何地区都可以, 大大节约了人力、物力。

(2) GPS测量的数据传输和数据处理都由计算机软件完成, 只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度, 即可以方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。

(3) GPS测量技术应该复核起算基准点的精度, 起算应该为高等级的控制点, 比如国家控制点, 并且起算基准点和观测点之间的位置应该有很好的布置。当使用动态观测时, 基准站的精度要经过3-5个高等级控制点的联测、复核, 确保基准站坐标在各个方位观测情况下具有一致的精度。

(4) GPS接收机智能化、机械化的工作方式大大提高了工作效率, 更可以大大的提高观测质量。但是如果个别地方使卫星信号遮挡就会影响观测质量, 必须重测, 因此, 应该按要求选点, 选择最佳观测时段。

4 结论

综上所述, 在高速铁路建设高速发展的时代, 传统的测量方法已经远远不能满足工程测量效率和精度的需要, 所以我们今后要努力把GPS技术更加广泛地应用于高速铁路工程测量当中。

参考文献

[1]郭际明, 孔祥元.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2008.

[2]周建郑.GPS定位测量[M].郑州:黄河水利出版社, 2010.

篇4：精度测量在高速铁路中的应用

关键词：SDCORS;测绘;信息网络;监控中心

测绘技术的飞速发展，尤其是GPS技术的发展和普及应用，以其得天独厚的优势，在水利工程测量中的作用越来越突出。目前在GPS基础上发展起来的连续运行基准站系统，即CORS（Continuous Operatinal Reference System）得到了广泛的发展和应用。

一、CORS 系统概述

连续运行基准站系统（CORS）可以定义为由一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用计算机、数据通信和互联网技术组成的网络。实时地向不同类型、不同需求和不同层次的用户提供经过经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位、伪距）、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS服务项目的系统。与传统的GPS作业相比连续运行基准站系统具有作业范围广、精度高、野外单机作业等优点。

CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户系统五个部分组成，各基准站与监控中心通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。随着通信技术的发展和GPS技术的发展，出现了采用参考站中的多个站进行联合解算从而获得高精度坐标，这种采用整体平差数据的作业方式称为网络RTK，网络RTK是CORS系统的最基本应用。

网络RTK的主要特点有：①覆盖的范围更为广泛，适用于大范围的测量和导航。②精度更高，单基站一般受距离的影响较大，而网络RTK 利用拟合技术可以大幅度提高精度。③可靠性高，网络RTK 利用几个基站的差分数据进行结果处理，比单机站可靠性高得多。④稳定性好，单基站在超出40 km 后一般很难有固定解，而网络RTK 则利用网络通信技术使差分数据随处可以接收到。⑤功能更强大。

二、CORS系统在水利工程中的应用及精度分析

水利工程建设分为勘测设计、施工建设和运营管理等3个阶段，水利工程测量是为水利工程建设服务的。在水利勘测设计阶段，需要在国家坐标系下进行基本控制测量、大（中）比例尺数字地形图测绘、输水线路或渠（堤）纵横断面测量等工作。较多的水利工程项目地处山区或较荒凉区域，距离国家等级控制点较远，而随着国民经济的飞速发展，原有国家等级控制点破坏严重，控制测量与国家等级控制点联测成为测绘人员工作的主要困难。目前，通过GPS 相对定位确定地面点的平面坐标技术已经十分成熟，而正常高数据一般通过几何水准测量的方法获得，或采用GPS高程拟合方式获得。传统的几何水准测量虽然精度高，但联测国家等级水准点困难且作业效率低，不能很好地满足工程设计的进度要求。SDCORS系统的建立基本解决了上述问题。近两年， 临沂市采用SDCORS系统数据起算，对汤河汤头段、李公河干渠进行河道地形图、平邑县蒙阳峪及陈家庄水库地形图测绘、临港区坪上镇土地综合整治项目桥梁、机井附近地形图的测绘项目等多个项目进行了比较。

（一）汤河（汤头段）、李公河干渠（汤头段）沿岸地形图测绘以及横断面图测绘

汤河及李公河干渠位于汤头镇中，测绘全程为16公里。需测绘1：1000地形图及横断面图、扬水站、桥梁1：500–1：200地形图。测绘过程中，平面控制采用车庄、辇沂庄东北、公安岭东、集沂庄东、薛家店子、泉沂庄、董官庄西、泉上屯南等8个E级GPS 网作为测区的首级控制， 联测隆沂庄东南、汤山2个国家C级GPS 点;以附合四等水准路线作为首级高程控制联测国家三等水准点2 个，四等水准点2个，等外水准点8个。GPS 网观测结束后，采用C、D 级点为起算数据对控制网进行了平差计算， 同时采用SDCORS系统数据进行解算。

（二）平邑县蒙阳峪及陈家庄水库地形图测绘

蒙阳峪及陈家庄水库位于平邑县柏林镇，位于蒙山脚下。该项目1：1000地形图测绘主要为蒙阳峪旅游开发及陈家庄水库开发利用服务，测绘总面积为4平方公里。该测区联测大夫宁水库、柏林、保太、刘家寨等4个C级点，万寿宫林场、三关庙等2个D级点，联测了4个三等水准点，2个四等水准点。采用SDCORS系统布设测区的首级控制，及直接进行碎步点测量，同时采用C、D级点对测区的首级控制进行了平差结算，与SDCORS系统的测量数据进行比较。

（三）临港区坪上镇土地综合整治项目桥梁、机井附近地形图的测绘项目

此次项目需测绘55个桥梁、41个机井桥址、井址地形图，以作修建桥梁，机井勘测设计使用。该测区联测了坪上麻峪子、坪上西诸眭、陈家老窝等3个D级GPS点，朱芦河西村东、朱芦锦鸡机械、坪上玻璃厂、坪上一中、坪上殡仪馆、坊前花生厂、坪上广雨石子厂、团林北等8个E级GPS点，坪上1个C级点。联测1个三等水准点，10个四等水准点，1个GPS拟合高程点。同时利用SDCORS对碎步点数据进行了采集，利用C、D级点对测区的首级控制点进行了结算，与SDCORS系统的测量数据进行了比较分析。

从以上3个项目数据比较情况分析， 利用SDCORS 站数据进行解算得出的各点平面坐标数据与国家等级控制点进行平差的结果相比较， 纵坐标差值△x 最小为0.004 m、最大为0.082 m，平均差值为0.052 m;横坐标差值△y 最小为0.001m、最大为0.089m，平均差值为0.032 m; 点位误差△s 最小为±0.016 m、最大为±0.116 m。《水利水电工程测量规范》（SL 197–2013）规定“基本平面控制最弱相邻点点位允许中误差为±0.05 图上mm”。从以上分析可以看出采用CORS 系统采集数据对测区首级平面控制网进行解算及进行地形地物测量完全满足一般水利水电工程测量的精度要求。

从高程数据两种解算情况看，四等高程 CORS系统测量数据与采用国家等级水准点平差结果相比较， 高程差值△H 最小为0.002 m、最大为0.047 m，平均值为0.020 m; 等外水准相比较△H 最小为0.003 m、最大为0.096 m，平均值为0.030 m。按照《水利水电工程测量规范》（SL 197–2013）“基本高程控制最弱点高程允许中误差为±h/20。当h=0.5 m 时，允许中误差为±h/16”的要求规定，采用全球导航卫星系统连续运行基准站并结合大地水准面精化计算的点位高程完全满足水利水电工程勘测设计阶段的测量精度要求。

三、建议

（一）利用CORS系统进行测量时，特别是进行控制测量时，必须确保GPS流动站天线高量取的准确性，并且尽量增加观测时间和观测历元数，以便获取较高质量的观测数据。

（二）由于采用CORS系统解算的各点点位误差是独立的，不存在误差积累问题，所以在测区距离CORS 站较远时， 应适当选取一定比例的测段， 采用几何水准的方法对CORS 解算的点位高程进行检验， 以避免仪器高量取不准确或录入错误造成点位高程粗差的存在。

（三）在水利工程的测量中，由于成片连片水面的出现，不可避免的会出现多路径效应，采用GPS观测是尽可能采取合适的观测时间和观测环境，尽量避免多路径效应的发生。

四、结语

由于GPS定位技术的发展，特别是CORS系统的建立和运用，在大地水准面精化区域不断扩大、更加精确的基础上，CORS系统势必将更大范围的取代传统的测量技术，同时将会大大降低劳动强度和经济投入， 有效地提高工作效率，由此将水利工程勘测设计阶段的测绘工作带入一个新的时代。

参考文献：

[1] 马艳艳.全球定位系统（GPS）技术在水利工程中的应用[J].山东水利，2009（10）.

篇5：组合结构桥梁在高速铁路中的应用

组合结构桥梁在高速铁路中的应用

钢和混凝土是两种性能不同的材料,由它们构成的组合结构,可合理地利用它们各自优点避免其缺点,并在设计和施工中得以准确发挥,则可取得许多特殊的利用效果.组合结构桥梁具有结构经济合理、使用耐久可靠,维修工作量少等优点,能提供更大的`竖向刚度和适用于更大的跨度,特别适合于高速铁路建设的需要.简介组合结构桥梁的主要类型及其特点,并介绍其在高速铁路中应用的一些案例.

作 者：王旭芳 WANG Xu-fang  作者单位：武汉铁路职业技术学院,湖北武汉,430205 刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 09(2) 分类号：U455.55 关键词：组合结构   组合结构桥梁   刚度   高速铁路  

篇6：精度测量在高速铁路中的应用

高精度重磁测量在商都地区CO2气藏勘查中的应用

通过在商都地区开展高精度重磁测量,提高了对盆地基底结构、构造、断裂特征与断裂分布以及汉诺坝组玄武岩分布的认识.商都坳陷具有单断式的结构特征,即西断东超.坳陷走向为北西向,由西北、东南两个次级洼槽组成;区内分布有两条北西南东向展布的深大断裂,为幔源CO2的运移通道,控制着CO2气藏的分布;局部强磁性、高密度异常为汉诺坝玄武岩的反映,是小丹岱组CO2气藏的`良好盖层,控制着小丹岱组CO2气藏的分布.

作 者：魏仙样 卢进才 魏建设 WEI Xian-yang LU Jin-cai WEI Jian-she  作者单位：西安地质矿产研究所,陕西,西安,710054 刊 名：西北地质  ISTIC英文刊名：NORTHWESTERN GEOLOGY 年，卷(期)： 41(4) 分类号：P631.2 关键词：商都地区   重磁测量   深大断裂   玄武岩   幔源CO2气藏