客运专线无渣轨道铁路工程测量刘成龙

客运专线无碴轨道

铁路工程测量西南交通大学土木工程学院测量工程系刘成龙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。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。200km以上高速铁路多采用无砟轨道无砟轨道具有稳定性好、维修量少的特点无砟轨道静态平顺度允许偏差应符合下表规定

无砟轨道的静态平顺度和轨道中心坐标可以通过轨道几何状态测量仪和轨道控制网CPIII进行检测

轨检仪的概念：

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、倾角及轨距传感器和专用测量软件,能够自动检测线路中线坐标、轨顶高程和轨距、水平、高低、扭曲和轨向等轨道静态参数，并自动进行记录整理的智能化轻型轨道检测设备。全站仪配合轨检小车进行轨道测量轨检小车的功能和精度轨距测量，中误差≤±0.5mm。超高测量，中误差≤±0.5mm。轨检小车和全站仪之间建立无线数据通讯。全站仪配合CPIII、轨检小车，由全站仪按极坐标法、轨检小车上的传感器和计算软件，测量并计算出轨道中心的三维位置X、Y、Z，X、Y、Z的中误差均≤±1.0mm。和设计位置比较给出调整量，进行轨道板和轨道的粗调和精调。中铁咨询和西南交大合作研制的轨检仪已经在武广线通过铁道组织的外业测试无砟轨道施工工与精密测量量系统的关系系无碴轨道铁路路测量技术作作为无碴轨道道铁路建设成成套技术的一一个重要组成成部分，在无无碴轨道铁路路建设和运营营管理过程中中也越来越显显示出其重要要性。德国睿铁公司司（RailOne）执行副总裁裁巴哈曼先生生在总结无碴碴轨道铁路建建设经验时说说：要成功地地建设高速铁铁路，就必须须有一套完整整、高效且非非常精确的测测量系统——否则必定失败败。这句话也也充分说明了了精密工程测测量在无碴轨轨道工程建设设中的重要作作用。铁道部对高速速铁路精密测测量系统的重重视铁道部现行的的无砟轨道铁铁路工程测量量规范(1)中华人民共和和国行业标准准铁建设[2006]189号_____________________________________客运专专线无碴轨道铁路路工程测量技技术暂行规定定2006－10－发布2006－10－16实施_____________________________________中华人民共和和国铁道部发发布我校岑敏仪、、顾利亚教授授参与了该标标准的主编工工作铁道部准备发发行的铁路工工程测量规范范(2)《新建铁路工程程测量规范》（报批稿稿）《新建铁路工程程测量规范》编写组二○○九年二月我校刘成龙、、张同刚老师师参与了编写写铁道部准备发发行的铁路工工程测量规范范(3)《高速铁路无砟砟轨道施工测测量暂行标准准》（报批稿稿）《高速铁路无砟砟轨道施工测测量暂行标准准》编写组二○○九年二月我校刘成龙老老师参与了编编写铁道部准备发发行的铁路工工程测量规范范(4)《高速铁路工程程测量规范》（报批稿稿）《高速铁铁路工工程测测量规规范》编写组组二○○九年二二月我校刘刘成龙龙、高高山、、张同同刚老老师参参与了了编写写高速铁铁路工工程测测量的的新概概念（（1）铁路工工程独独立坐坐标系系统----高速铁铁路工工程测测量平平面坐坐标系系应采采用工工程独独立坐坐标系系统。。边长长投影影在对对应的的线路路轨道道设计计高程程面上上，投投影长长度的的变形形值不不大于于10mm/km。三网合合一----高速铁铁路工工程测测量的的平面面、高高程控控制网网，按按施测测阶段段、施施测目目的及及功能能可分分为勘勘测控控制网网、施施工控控制网网、运运营维维护控控制网网。为为了保保证勘勘测、、施工工、运运营维维护各各阶段段平面面测量量成果果的一一致性性，应应该做做到三三网合合一。。也就就是各各阶段段平面面控制制测量量应以以基础础框架架平面面控制制网（（CP0）为起起算基基准，，高程程控制制测量量应以以线路路水准准基点点控制制网为为起算算基准准。精测网网----高速铁铁路工工程测测量平平面控控制网网应按按分级级布网网的原原则分分四级级布设设，第第一级级为框框架平平面控控制网网（CP0）测量量，第第二级级为基基础控控制网网（CPⅠⅠ），第第三级级为线线路平平面控控制网网（CPⅡⅡ），第第四级级为轨轨道控控制网网（CPⅢⅢ）。高速铁铁路工工程测测量的的新概概念（（2）CPⅢⅢ控制网网区段段----为便于于施工工和数数据处处理，，在无无砟轨轨道施施工和和CPⅢⅢ控制网网测量量前，，将线线路划划分成成若干干长度度不等等的线线段。。之后后CPⅢⅢ控制网网按区区段进进行独独立测测量，，并通通过上上一级级控制制网进进行独独立约约束平平差。。每一一CPⅢⅢ控制网网的区区段长长度不不应短短于4km。CPⅢⅢ目标组组件----轨道控控制网网（CPⅢⅢ）点的的实际际空间间物理理位置置的反反射目目标，，由反反射棱棱镜、、预埋埋件和和连接接件等等组成成。CPⅢⅢ平面网网的纵纵横向向闭合合差----CPⅢⅢ点间沿沿线路路方向向和垂垂直线线路方方向的的长度度闭合合差，，可用用于评评定CPIII平面网网的外外业观观测精精度、、探测测CPIII网中观观测值值的粗粗差等等。精密水水准测测量----客运专专线铁铁路无无碴轨轨道工工程测测量中中，用用于测测量CPIII网高程程的等等级水水准测测量，，其精精度介介于二二等、、三等等水准准测量量之间间，高高差中中数偶偶然中中误差差为2mm/km。高速铁铁路精精密测测量系系统的的基础础知识识（1）高速铁铁路的的精密密测量量系统统分为为平面面控制制测量量和高高程控控制测测量。。高速铁铁路的的平面面控制制测量量按照照逐级级控制制的原原则建建立，，共分分四级级控制制。首级网网为框框架控控制网网CPO，点间间距为为50~70km，为GPS一等三三维网网；二级网网为基基础控控制网网CPI，点间间距为为4km，为GPS二等三三维网网；三级网网为线线路平平面控控制网网CPII，点间间距为为500~700m，为GPS三等平平面网网；四级网网为轨轨道控控制网网CPIII，为智智能型型全站站仪自自由测测站边边角交交会的的三维维控制制网，，其点点间距距为纵纵向60m左右一一对控控制点点，点点对的的横向向间距距为10~20m，CPIII的精度度要求求为相相邻点点位的的相对对中误误差≤1mm。高速铁铁路精精密测测量系系统的的基础础知识识（2）高速铁铁路的的高程程控制制测量量分为为勘测测高程程控制制测量量、水水准基基点高高程测测量、、CPⅢⅢ控制点点高程程测量量。各各级高高程控控制测测量等等级及及布点点要求求应按按下表表的要要求执执行。。高程控控制网网级别别测测量量等级级点点间距距勘测高高程控控制测测量二二等或或四等等水准准测量量≤2km水准基基点高高程控控制测测量二二等等水准准测量量≤2km深埋水水准高高程控控制测测量二二等等水准准测量量≤20km基岩水水准高高程控控制测测量二二等等水准准测量量≤300kmCPIII高程控控制测测量精精密密水准准测量量≤70mCPIII平面控控制网网的测测量网网形（（1）每个CPIII测量标标志点点均有有三个个设站站点对对其进进行方向、、边长长观测测。CPIII平面控控制网网的测测量网网形（（2）测站间间距为为120m时，，CPⅢ平平面控控制网网测量量网形形示意意图如如下图图所示示。CPIII平面控控制网网的测测量网网形（（3）测站间距为为60m时时，CPⅢⅢ平面控制制网测量网网形示意图图如下图所所示。CPIII平面控制网网的测量网网形（4）采用测站间间距120m的标准准网形测量量过程中如如某CPⅢⅢ点由于障障碍物被挡挡，可以考考虑采用由由测站间距距120m转测站间间距60m的测量网网形，如下下图所示。。CPIII平面控制网网的测量网网形（5）在实际测量量过程中，，如果CPⅠ或者CPⅡ点离线路较较远，可以以在线路外外合适位置置设置辅助助点，在辅辅助点上架架设仪器，，观测临近近的CPⅢ点和CPⅠ或者CPⅡ点。此时其其测量网形形示意图如如下图所示示。CPIII平面控制网网的特点（（1）控制点数量量众多。沿沿线路方向向通常每公公里有16对即32个控制点；；精度要求高高。每个控控制点与相相邻5个控制点的的相对点位位中误差均均要求小于于1mm；控制的范围围长。线路路有多长，，控制网的的长度就有有多长；是一个平面面位置和高高程位置共共点的三维维控制网。。目前CPⅢ三维网平面面和高程是是分开测量量后合并形形成共点的的三维网，，但其使用用时却是平平面和高程程同时使用用的；控制点的位位置、CPⅢ测量标志较较传统控制制测量有很很大不同。。控制点通通常设置在在接触网杆杆上（路基基部分）、、防撞墙上上（桥梁部部分）和围围岩上（隧隧道部分））。CPⅢ测量标志通通常由永久久性的预埋埋件、平面面测量杆、、高程测量量杆和精密密棱镜组成成；德国CPIII专用测量标标志（不包包括棱镜的的价格为4000元）预埋件连接杆连接件和棱棱镜件西南交通大大学研制的的CPIII测量标志（（不包括括棱镜的价价格为120元）Ⅱ型精密三维维测量标志志实物照片片安装筒已经经安装到墙墙面后的实实物照片西南交通大大学CPIII测量标志的的使用方法法（1）棱镜连接杆杆安装到安安装筒后的的实物照片片完整的CPIII点平面测量量标志安装装照片西南交通大大学CPIII测量标志的的使用方法法（2）水准尺在水水准测量杆杆上立尺的的实物照片片水准测量杆杆安装到安安装筒后的的实物照片片西南交通大大学CPIII测量标志的的专利证书书CPIII测量标志的的埋设位置置---路基上（1）CPIII测量标志的的埋设位置置---桥梁上（2）CPIII测量标志的的埋设位置置---隧道中（3）CPIII平面控制网网的特点（（2）CPⅢ平面网是一一个边角控控制网，但但其测量方方法较传统统边角网测测量有很大大差异。传传统的边角角网测量仪仪器都是架架设在控制制点上进行行观测，距距离必须进进行往返观观测，但CPⅢ平面网却采采用自由设设站进行边边角交会测测量，而其其距离只能能进行单程程观测；CPⅢ控制网测量量的仪器均均采用高精精度和自动动化程度高高的电子测测量仪器。。其平面网网测量要求求全站仪具具有电子驱驱动、目标标自动搜索索和操作系系统功能的的测量机器器人（如LeicaTCA2003和TCRA1201、TrimbleS6和S8系列全站仪仪等）；高高程测量一一律采用电电子水准仪仪（如TrimbleDiNi12、LeicaDNA03等）；测站和测点点均强制对对中，测点点标志要求求具有互换换性和重复复安装性，，X、Y、Z三维互换性性和重复安安装性误差差要求小于于0.3mm；图形规则对对称，多余余观测数多多，可靠性性强；是一个标准准的带状控控制网，其其纵向精度度高、横向向精度略差差。CPIII平面控制网网的特点（（3）控制网的使使用较传统统方法有很很大不同。。首先是采采用自由测测站后方边边角交会测测量的方式式确定测站站点的三维维坐标，然然后用三维维极坐标测测量的方式式进行无砟砟轨道板和和长钢轨的的粗调、精精调和精测测以及轨道道的维护管管理等。CPIII的三维坐标标点，是一一个虚拟的的控制点，，其对应的的位置是CPIII目标组件中中棱镜的几几何中心。。水准尺是是无法立在在CPIII高程所对应应的点上进进行水准测测量。无砟轨道精精调中作业业中全站仪仪后方交会会示意图CPIII高程控制网网的测量网网形（1）---中国方法CPⅢ高程程网测量方方法形成的的四边形闭闭合环（图图中空心箭箭头组成的的图形）为为规则的矩矩形，因此此简称此方方法为矩形形法。矩形形法CPⅢⅢ高程网测测量可只进进行单程观观测。CPIII高程控制网网形成的闭闭合网形（（2）---中国方法矩形法水准准测量闭合合环的情况况如下图所所示。其中中，箭头方方向为高差差传递方向向。由图可可知，每相相邻两对CPⅢ点均均构成独立立的矩形闭闭合环，方方便形成闭闭合差检核核，可靠性性高。CPIII高程控制网网的测量网网形（3）---德国方法德国中视法法CPⅢ高高程网观测测采用往返返观测的方方式进行，，其往测水水准路线如如下图所示示。CPIII高程控制网网的测量网网形（4）---德国方法德国中视法法CPⅢ高高程网观测测采用往返返观测的方方式进行，，其返测水水准路线如如下图所示示。CPIII高程控制网网形成的闭闭合网形（（5）---德国方法德国中视法法往返测高高差及其所所形成的闭闭合环情况况如下图所所示。其中中单箭头为为往测高差差，双箭头头为返测高高差，箭头头方向为高高差的传递递方向。CPIII平面控制网网的测量仪仪器---带马达驱动动、自动目目标照准ATR功能和操作作系统的智智能型全站站仪智能型全站站仪的特点点---激光对中（（1）智能型全站站仪的特点点---电子气泡（（2）智能型全站站仪的特点点---无棱镜测距距（3）智能型全站站仪的特点点---导向光装置置（4）智能型全站站仪的特点点---马达驱动自自动照准功功能（5）智能型全站站仪的特点点---锁定跟踪测测量Tracking（6）智能型全站站仪的特点点---遥控测量（（6）智能型全站站仪的特点点---遥控测量（（6）智能型全站站仪的特点点---自动调焦（（7）Topcon公司在在其GTS-600系列里推推出了自动动调焦功能能，操作员员只需将望望远镜上的的瞄准镜大大致对准棱棱镜，按下下目镜旁边边的AF(AutoFocus)键键，仪器就就会主动寻寻找目标点点并自动调调焦到目标标棱镜上，，省去手工工调焦时间间，提高作作业效率。。智能型全站站仪的特点点---操作系统（（8）全站仪从本本质上来说说就是一台台带有多种种传感器的的计算机，，具有观测测、记录、、计算、传传输的能力力。为了进进一步增强强全站仪的的功能，提提高全站仪仪使用的方方便性，新新型全站仪仪中开始嵌嵌入操作系系统。目前前较多采用用的是MS-DOS操作系统，，如Topcon、Nikon、Zeiss等全站仪仪的中高高端产品品，最新新的Topcon-700系列采用用了WindowsCE，而Leica的1200系列则采采用了Vax嵌入式操操作系统统。MS-DOS的特点是是界面简简单，运运行速度度较快；；而WindowsCE是Windows操作系统统的简化化版，支支持真彩彩色图形形显示和和多种工工业标准准配件(如蓝牙设设备等)，与通用用计算机机的兼容容性强，，易于自自行开发发适用的的机载软软件。CPIII高程控制制网的测测量仪器器---电子水准准仪（1）美国天宝宝公司的的DINI系统电子子水准仪仪瑞士徕卡卡公司的的DNA系统电子子水准仪仪CPIII高程控制制网的测测量仪器器---电子水准准仪（2）日本索佳佳公司的的电子水水准仪CPIII高程控制制网的测测量仪器器---电子水准准仪（3）日本TOPCON公司的电电子水准准仪CPIII高程控制制网的测测量仪器器---条码水准准尺（4）结束语高速铁路路建设需需要众多多的有为为青年，，衷心希希望青年年学生们们能够自自强不息息、甘于于寂寞、、勤于思思考、战战胜自己己，只有有这样才才能与众众不同、、出类拔拔萃，成成为一个个对国家家、对社社会、对对小家和和对自己己有用的的人才。。本讲座错错误和不不足难免免，希望望与会的的青年学学生们指指正。谢谢大家家！！9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Saturday,December31,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。06:49:2706:49:2706:4912/31/20226:49:27AM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2206:49:2706:49Dec-2231-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。06:49:2706:49:2706:49Saturday,December31,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2206:49:2706:49:27December31,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。31十十二二月月20226:49:27上上午午06:49:2712月月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月226:49上午午12月-2206:49December31,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/316:49:2806:49:2831December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。6:49:28上上午6:49上上午06:49:2812月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Saturday,December31,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。06:49:2806:49:2806:4912/31/20226:49:28AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2206:49:2806:49Dec-2231-Dec-2212、世世间间成成事事，，不不求求其其绝绝对对圆圆满满，，留留一一份份不不足足，，可可得得无无限限完完美美。。。。06:49:2806:49:2806:49Saturday,December31,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2206:49:2806:49:28December31,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。31十十二二月月20226:49:28上上午午06:49:2812月月-2215、楚塞三