高速铁路精密测量控制网复测的分析研究.docx
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高速铁路精密测量控制网复测的分析研究
目录
摘要I
AbstractII
1引言1
2精密工程测量的概念、新进展、用途和应用举例1
2.1概念1
2.1.1基本介绍1
2.1.2精密工程测量技术2
2.1.3精密工程测量的特点2
2.2新进展3
2.2.1应用的新发展3
2.2.2技术的新发展3
2.2.3测量仪器的新发展4
2.3应用举例5
2.3.1国内简述5
2.4.2国外简述6
3高铁轨道控制网精密测量复测现状6
3.1高铁选线设计与路基6
3.1.1铁路选线设计6
3.2复测现状8
3.2.1高铁精密工程测量实施方案8
4轨道控制网精密测量精度分析13
4.1平面控制测量精度标准14
4.1.1由轨向误差确定基本长度单元两端点的相对点误差15
4.1.2垂向平顺性对高程测量的精度要求15
4.2精密水准测量17
4.2.1精密GPS水准17
4.2.2精密GPS网质量的影响因素17
4.3本章小结18
5高铁轨道控制网精密测量复测的新方向19
5.1轨道控制网与高级控制网的联测19
5.1.1采用全站仪与地面控制点联测方法19
5.1.2水采用GPS与地面控制点联测方法20
5.1.3GPS位置基准设计21
5.1.4方位基准设计21
5.1.5轨道控制网数据处理与质量控制22
5.2小结22
6高速铁路轨道工程发展前景22
7总结23
致谢24
参考文献25
高速铁路精密测量控制网复测的分析研究
摘要
铁路轨道结构等级与运输条件密切相关。
在铁路运输发展的初期,速度、轴重、密度都处于较低水平,对轨道结构的要求以可靠性为主。
随着高铁近年来的迅猛发展,对传统的铁路设计、施工、检测、养护维修提出了新的挑战。
在高速铁路建设过程中,建立有效、经济实用的精密测量控制网是保障工程施工、放样及运营维护精度的前提。
应用精密工程控制测量和高速铁路轨道技术,以现有的规范和轨道平顺性指标为指导,在分析现有高速铁路轨道控制测量理论的基础上,利用GPS技术和传统精密测量技术对轨道进行复测,对其相应的精度指标进行统计和分析,从而使高铁运行更加安全可靠。
关键词高铁轨道/精密测量/轨道控制网
HIGHSPEEDRAILWAYPRECISESURVEYINGCONTROLNETWORKREPETITIONANALYSISRESERCH
ABSTRACT
Railwaytrackstructureleveliscloselyrelatedtothetransportationconditions.Intheearlystagesofthedevelopmentofrailwaytransportation,speed,axleload,densityislow,therequirementoftrackstructureisgivenprioritytowithreliability.Withtherapiddevelopmentofhigh-speedrailinrecentyears,thetraditionalrailwaydesign,construction,testing,maintenanceandrepairisputtingforwardanewchallenge.Intheprocessofhigh-speedrailwayconstruction,establishaneffective,economicalandpracticalprecisionmeasuringcontrolnetworkistheguaranteeofprojectconstruction,layout,andprecisionisthepremiseoftheoperationandmaintenance。
Precisionengineeringcontrolsurveytechnology,andhigh-speedrailwaytracktotheexistingspecificationandorbitalcomfortindexastheinstruction,basedontheanalysisoftheexistinghigh-speedrailwaytrackcontrolmeasurementtheory,onthebasisofusingGPStechnologyandtraditionalprecisionmeasurementtechnologytoretestoforbit,itscorrespondingprecisionindexstatisticsandanalysis,sothathigh-speedrailismoresafeandreliableoperation.
KEYWORDhigh-speedrail,precisionmeasurement,orbitcontrolnetwork
1引言
铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具,在中国经济社会发展中具有重要作用。
改革开放以来,铁路建设取得了长足进步,为经济发展做出了重要贡献,然而“一票难求、一车难求”现象仍然十分突出,加快高铁建设已成为解决此瓶颈的主要途径。
随着国家的高速发展,铁路建设也进入现代化建设,一个重要的标志是大幅度地提高列车的运行速度。
高速铁路是发达国家于20世纪60—70年代逐步发展起来的一种城市与城市之间的运输工具。
一般地讲,铁路速度的分档为:
时速100—120km/h称为常速;时速120—160km/h称为中速;时速160—200km称为准高速或快速;时速200—400km/h称为高速;时速400km/h以上称为特高速。
高速铁路的实现为城市之间的快速交通来往和为旅客出行提供了极大地方便,同时也对铁路选线与设计等提出了更高的要求,如铁路沿线的信号与通讯自动化管理,铁路机车和车辆的减震和隔声要求,对线路平纵断面的改造,加强轨道结构,改善轨道的平顺性和养护技术等[1]。
为了满足列车运行的高速、高可靠性和旅客乘坐的舒适度,时速大于200km的铁路对轨道的高平顺性提出了很高的要求,高平顺性依赖于精密控制测量体系支持下的线下工程和轨道工程的高精度施工,高速铁路的精密控制网作为施工和轨道精调的测量控制网,其精度对后续各项工作的顺利开展至关重要,而定期开展轨道精密控制网的复测是保证控制网精度的必要工作。
列车高速运行的基本条件是轨道、接触网、控制系统与高速列车的有效融合,轨道是高速列车的承载和导向设施,轨道质量是路、桥、遂、轨有效集成的,轨道对路、桥、遂的标准有客观要求。
良好的轨道是保证列车安全高速运行的前提,这就要求其具有极好的平顺性、较高稳健性、和连续均匀的弹性,为达到这个目的,定期对轨道控制网进行精密测量复测就显得特别重要.
2精密工程测量的概念、新进展、用途和应用举例
2.1概念
2.1.1基本介绍
近几十年来,随着科学技术的飞速进步和建设事业的迅猛发展,各种前所未有的巨大工程及建筑群体纷纷涌现。
这些工程的兴建,对传统的工程测量在内容、精度、技术要求、测控技术等方面提出了众多亟待解决的问题。
适应现代工程建设的需要,加快工程测量学科的进展,对精密工程测量的发展起到了推动作用。
2.1.2精密工程测量技术
精密工程测量技术一般应用在大型工程测量和精密工程测量中,如高层建筑物、大桥、大坝等沉降观测和变形观测,地震监测与地表沉降观测等。
采用经典的精密光学水准测量仪器进行水准观测是精密高程测量的经典方法。
电子技术的发展应用于现代测绘技术中,精密水准测量采用现代最精密的电子水准仪,具有能自动读数、自动记录观测数据等功能,避免了观测粗差的出现,是精密水准测量的一次伟大革命,而且,对观测的原始数据,可以利用计算机技术进一步自动选取摘录、概算与严密平差。
现在由于卫星定位系统逐渐的成熟,已经可以采用GPS定位系统有效地解决平面坐标测量,而高程的测量方面,GPS技术用于大型桥梁工程的跨江水准测量工作中。
2.1.3精密工程测量的特点
所谓精密工程测量,主要是指结合现代测绘科技的新进展,研究和解决大型工程或特种工程对测量的高精度、可靠性、自动测控等各个方面要求的测量科学。
精密工程测量的主要特点:
仪器设备要求高,需要专门的仪器和设备;在控制网布设的时候,不像一般工程测量上级网控制下级网的特点,在控制点选取上,精密工程测量仅仅选取一个控制点和一个参考方向,以保证测区点的精度作业精度依工程需要而定,并且精度要求非常高;作业环境特殊;数据处理要求严格等。
结合现代工程的需要,在解决复杂工程的测量问题时,在对精度的要求更高要求以及解决测值可靠性及安全监控诸方面,传统的工程测量难以满足和不能实现。
因此,必须研制新仪器和专用设备,提高仪器的自动化程度及精度,深入分析工程测量工作中的各种误差并采取有效措施加以克服,研究新的数据处理方法和理论,研究新的测量技术及实施方案,从而形成一套专门为高精度工程测量所需的理论、方法和技术,这是有别于传统工程测量的一个主要方面。
此外,在工作内容及对象上,传统的工程测量包括在工程建设的勘察、设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作,如控制测量、地形测量、施工放样等,包含了很广的范围,其精度要求将根据各种有关的规范而定,相对而言,其精度较低,以通常的测量方法就容易达到。
而精密工程测量是服务于各种工程中精度要求“特高”“特难”,以及必须实施精密和自动化测量的那部分工作。
虽然其服务范围相对较小,但是它的重要性十分显著,起着关键性的作用。
2.2新进展
2.2.1应用的新发展
随着社会生产力的不断提高,尤其是国民经济和国防建设的需要,特种精密工程测量的内容也得到了极大的拓展。
主要有以下几个方面:
(1)高层建筑的风振测量:
随着GPS技术的发展,在RTK模式下,将一台GPS接收机安装在距待测建筑物不远且相对而言比较稳定的地基上作为基准站,而另一台GPS接收机安装在待测建筑物楼顶作为流动站,可以动态监测该高层建筑物的顶部振动频率和位移。
实例表明,其量测精度为±5mm,可测定0.1~10HZ的振动频率,为相关设计部门提供了可靠的设计参数[2]。
(2)科学防汛:
青江隔河岩大坝GPS大坝变形监测系统发挥了重要作用。
此外,精密工程测量能为减震防害提供科学监测,尽可能的减少损失。
(3)特工测量还在国家军事、国防建设领域有越来越广泛的应用。
此外,精密工程测量在为破损工程提供能否停运检修或继续运行的信息,大型建筑物的变形观测,工程质量施工监理,工业设备安装和运行中的检校考古及文物保护工程,工程与工业建设中的数据库建设及多媒体等国民经济部门将发挥日益重要的作用。
2.2.2技术的新发展
(1)在大型工程建设和变形观测数据处理中,将发展基于知识的地理信息系统,并进一步与大地测量学科、地球物理学科、工程与地质、水利水电以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测的各种问题;
(2)多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作;
(3)全球定位系统GPS在精
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- 高速铁路 精密 测量 控制 复测 分析研究
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