高速鐵路控制網精度控制標準
為保證旅客列車高速運行時的安全性和舒適度,鐵路軌道的平順度是重要指標。軌道平順度包含線路方向和縱向方向兩個分量,線路方向的不平順是指鋼軌頭內側與鋼軌方向垂直的凸凹不平順。高速鐵路平順度要求在線路方向每10米弦實測正矢與理論正矢之差為2毫米。
線路平順度的要求和控制測量的精度有一定的關系,對于線路形狀來說,平順度只是一種局部誤差。不能依線路平順度的要求作為控制測量的精度標準。因為,平順度對線路位置誤差的影響有積累性和擴大的趨勢,當實際線路偏離設計位置很遠時,線路仍舊可以滿足平順度要求。
1、短波平順度對線路位置的影響
現以直線線路討論,當在10米處產生2㎜不平順度時,線路將出現轉折角為(82.5″),直線B移至B′點。
每個不平順度具有偶然性,因此,由各段不平順度產生的點位移按偶然誤差計算,設AB為150米,則 =127㎜。

短波不平順累計誤差示意圖
2、長波平順度對線路位置的影響
長波平順度要求,150米處不大于10㎜,當在150米處產生10㎜不平順度時,線路將出現轉折角為(27.5″)。設AB為900米,則 Mβ=147㎜。
雖然如此,如果僅僅控制軌道的平順度,在達到要求的情況下,軌道的整體線形總是不能保證。
由上可知,在客運專線無砟軌道的施工過程當中,僅僅控制軌道的平順度是不夠的,我們還需要建立無砟軌道施工測量控制網來實現軌道的總體線形的正確。
3、CPⅠ和CPⅡ誤差計算
通過無砟軌道施工中軌道對平順度的相關要求,我們可以反推出CPⅠ和CPⅡ控制網的相關精度要求。
CPⅠ和CPⅡ最弱點的橫向中誤差計算按導線測量方法,計算最弱點的橫向中誤差公式為:
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《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》中要求的各級平面控制網布網要求如下表所示:

假定導線縱向誤差等于橫向誤差,則可計算最弱點點位中誤差分別約為5㎜和15㎜。
相鄰兩點的相對中誤差計算:
《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》中GPS測量的精度要求規定如下表所示:

CPI 相鄰兩點的相對中誤差
CPⅡ 相鄰兩點的相對中誤差
平面控制網
《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》中規定:
平面控制分三級布設:
1、 CPI、CPⅡ布測方法
CPI沿線路走向,每4千米一個或一對點,按鐵路B級GPS測量要求施測?;€邊方向中誤差不大于1.3″,最弱邊相對中誤差1/170000。
CPⅡ在CPI的基礎上采用GPS測量或導線測量方法施測。點間距離800~1000米。GPS測量按鐵路C級要求施測?;€邊方向中誤差不大于1.7″,最弱邊相對中誤差1/100000;導線測量等級為四等,測角中誤差 2.5″,相對閉合差1/40000。
2、CPⅢ控制點的布測方法
(1)CPⅢ控制點的元器件:
采用工廠精加工元器件(要求采用數控機床),用不易生銹及腐蝕的金屬材料制作,CPⅢ控制點標志重復安置精度應達0.3㎜。

CPⅢ器件完整示意圖

(2) CPⅢ控制點的布設
CPⅢ控制點距離布置一般為60 m左右,且不應大于80 m, CPⅢ控制點布設高度應與軌道面高度保持一致的高度間距。

隧道內CPⅢ控制點位置示意圖
注:標記點設置在內襯上,位距電纜槽邊墻表面約100cm左右。

路基地段CPIII控制點位置示意圖

橋梁上CPIII控制點位置示意圖
(3) CPⅢ控制點的定位精度要求
CPⅢ控制點的定位精度要求表(㎜)
控制點 | 可重復性測量精度 | 相對點位精度 | |
CPⅢ | 后方交會測量 | 5 | 1 |
(4)CPⅢ控制點的測量
儀器要求
測量方法
CPⅢ控制網采用自由設站交會網(《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規定》稱為“后方交會網”)的方法測量,自由測站的測量,從每個自由測站,將以2 x 3個 CP Ⅲ-點為測量目標,每次測量應保證每個點測量3次,測量方法見下圖。

測站(自由站點)
水平角測量的精度應按如下要求進行:

平面測量可以根據測量需要分段測量,其測量范圍內的CPⅡ點應聯測。
(5)與上一級CPⅡ控制點聯測
與上一級CPⅡ控制點聯測時應保證800—1000米的間隔聯測一個。
與上一級CPⅡ控制點聯測,一般情況下應通過2個或以上線路上的自由測站,見下圖。
聯測高等級控制點時,應最少觀測3個完整測回數據(其精確度應在5毫米誤差以下)。

與CPⅡ控制點聯測示意圖
測站(自由站點)
○ CPⅢ控制點
→ 向CPⅢ點進行的測量(方向、角度和距離)
為了使相鄰重合區域能夠滿足CPⅢ網絡的測量高均勻性和高精確度,每個重合區域至少要有3到4對CPⅢ點(約為180米的重合)一起測量,并且考慮平差,每個區域不小于4公里為宜。
橋梁、隧道段須與已有的獨立的隧道施工控制網相連接。通過選取適當的CPⅡ點和CPⅢ 特殊網點,來保證形成均勻的過渡段。
CPⅢ控制網應與線下工程竣工中線進行聯測。
(6) 內業數據處理
在自由設站CPⅢ測量中,測量時必須使用與全站儀能自動記錄及計算的專用數據處理軟件,采用軟件必須通過相關部門正式鑒定。
觀測數據存儲之前,必須對觀測數據的質量進行檢核。包括如下內容:
觀測者、記錄者、復核者簽名;
觀測日期、天氣等氣象要素記錄。
檢核方法可以采用手工或程序檢核。觀測數據經檢核不滿足要求時,及時提出重測,經檢核無誤并滿足要求時,進行數據存儲,提交給數據計算、平差處理。數據計 算、平差處理必須是經采用通過相關部門正式鑒定軟件,在計算報告中要說明軟件名稱。自由設站點、CPⅢ點進行整體平差。平差計算時,要對各項精度作 出評定。
高程控制網的建立
《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》中規定:
高程控制測量分為勘測高程控制測量、水準基點高程控制測量和CPⅢ控制點高程控制測量。

各等級水準測量精度

注:表中L為往返測段、附和或環線的水準路線長度,單位為㎞。
1、高程控制測量
(1)測量方法
每一測段應至少與3個二等水準點進行聯測,形成檢核。聯測時,往測時以軌道一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量,另一側的CPⅢ水準點在進行貫通水準測量擺站時就近觀測。返測時以另一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量,對側的水準點在擺站時就近聯測。

往測水準路線示意圖

水準返測示意圖
(2)CPⅢ高程控制點精度要求
CPⅢ控制點水準測量應按《客運專線無碴軌道鐵路工程測量技術暫行規定》中的“精密水準”測量的要求施測。CPⅢ控制點高程測量工作應在CPⅢ平面測量完成后進行,并起閉于二等水準基點,且一個測段聯測不應少于三個水準點。
精密水準測量采用滿足精度要求的水準儀,配套因瓦尺。使用儀器設備應在鑒定期內,有效期最多為一年,每年必須對測量儀器精確度進行一次校準,每天使用該儀器之前,對儀器進行檢驗和校準。
精密水準測量的主要技術標準要求

注:
精密水準觀測應符合以下要求

注:
測站觀測限差

因水準路線較短,故不設間歇點。
上述觀測限差超,重新觀測。
測站數為偶數,一般為6或8個。由往測轉往返測時,兩支標尺應互換位置,并應重新整置儀器。
(4) CPⅢ控制點高程測量數據處理
CPⅢ控制點高程測量應嚴密平差,平差計算取位下表中精密水準測量的規定執行。
精密水準測量計算取位

CPⅢ測量所使用的儀器
1、 全站儀
適合于進行CPⅢ測量的全站儀有Leica (徠卡)系列的:TCA1201+,TCRP1201+,TCA1800,TCA2003等
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每臺儀器應至少配13套棱鏡,使用前應對棱鏡進行檢測。
注:使用前應對配合全站儀使用的所有棱鏡進行檢測,所有棱鏡的棱鏡常數都必須相同。
2、 水準儀
在進行CPⅢ精密水準測量時應該使用精密水準儀,徠卡滿足使用需求的光學水準儀是NA2;
NA2精密光學水準儀相關技術指標

CPⅢ控制點因為點數繁多,水準測量工作量大,故推薦使用精密電子水準儀。
徠卡DNA03數字水準儀憑借其的性能,穩定的表現獲得了多家高鐵施工單位的青睞與肯定,在已建成和在建的高速鐵路工程中都有著廣泛的應用。

DNA03
信息標題:高速鐵路精測控制網的測設
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