高速铁路测量知识讲解

高速铁路测量知识
CPⅢ测量技术依据
《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）； 《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号） 《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）； 《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）； 《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）； 《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPⅢ）测量管理办法》
CPIII平面控制网的测量网形（1）
120m 60m
CPⅡ
每个CPIII测量标志点均有三个测站点对其进行方 向、斜距和竖直角观测。
CPIII平面控制网的测量网形（2）
• 测站间距为120m时，CPⅢ平面控制网测量网形示 意图如下图所示。
CPⅠ
CPⅡ
120m 60m
CPⅡ
CPIII平面控制网的测量网形（3）
23000 23000.149878 6.516448058
26000 26000.216509 8.327259389
29000 29000.300434 10.35980402
21000 21000.114081 5.432425471
24000 24000.170290 7.095414827
（铁建设[2008]80号）
《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》
（铁建设[2009]20号）
《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》
（铁建设[2008]246号）
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
高铁平面控制测量分级布网原则分四级布设 1 第一级为基础框架平面控制网CP0，主要为全线（段） 的线路平面控制测量提供坐标框架基准。 2 第二级为基础平面控制网CPⅠ，主要为勘测、施工、 运营维护提供坐标基准； 3 第三级为线路控制网CPⅡ，主要为勘测和施工提供控 制基准； 4 第四级为基桩控制网CPⅢ，主要为铺设无砟轨道和运 营维护提供控制基准。
—
±2mm
—
2mm
弦长10m
2mm
弦长10m
2mm/ 8a（m） 弦长48a（m） 2mm/5m
弦长30m
10/ 240a（m） 弦长480a（m） 10mm/150m 弦长300m
2mm
弦长10m
2mm
弦长10m
2mm/ 8a（m） 弦长48a（m） 2mm/5m
弦长30m
10/ 240a（m） 弦长480a（m） 10mm/150m 弦长300m
• 基础平面控制网CPⅠ--在基础框架平面控制网（CP0） 或国家高等级平面控制网的基础上，沿线路走向布 设，按GPS静态相对定位原理建立，为线路平面控制 网和轨道控制网CPⅢ起闭的基准。
• CPI网点间距为4km，为GPS 二等二维网，基线边方 向中误差 ≤1.3″，最弱边相对中误差 ≤1/180000。
5 1000 1000.001 0.784806
20 1000 1000.003 3.139225
35 1000 1000.005 5.493643
50 1000 1000.008 7.848062
10 1000 1000.002 1.569612
25 1000 1000.004 3.924031
40 1000 1000.006 6.278449
2mm
—
2mm
—
2mm
—
3mm
—
10mm
—
10mm
—
10mm
—
10mm
—
注：a为轨枕/扣件间距（m）
轨道几何状态测量仪的概念
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、轨道设计参数和专用测量软件,能够 自动检测线路中心坐标、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。
• 精测网--包括平面和高程控制网。平面控制网分四级 布设，第一级为框架控制网（CP0），第二级为基础控 制网（CPⅠ），第三级为线路控制网（CPⅡ），第四 级为轨道控制网（CPⅢ）；高程控制网分二级布设， 第一级为线路水准基点控制网，第二级为CPIII高程控 制网。
• 框架平面控制网CP0---沿线路每50km布置一个CPO点， 为GPS三维控制网，作为高速铁路三网合一的平面坐标 基准。CPO网最弱边的相对中误差 ≤1/1000000，必须 采用精密星历进行基线的解算。
55 1000 1000.009 8.632868
15 1000 1000.002 2.354418
30 1000 1000.005 4.708837
45 1000 1000.007 7.063255
60 1000 1000.009 9.417674
目前为达到投影长度变形值不大于10mm/km所存在的问题
• 1.抵偿面不是轨道面，会造成施工出来的结构物与设计 的结构物不完全一致；
• 2.带宽狭小，频繁的换带计算给设计和施工带来不便， 也损失精测网CPI的精度；
• 3.里程是平面里程，而不是线路的坡面里程； • 4. 10mm/km是系统误差，用这样的CPI和CPII约束CPIII，
将较大地降低CPIII的实际测量精度，同时导致CPIII网 的置平平差计算无法实现； • 5.因此研究小变形、无换带计算、投影面为轨道面的 CPI数据处理方法非常有必要。
27000 27000.242464 8.980137211
30000 30000.332598 11.08659304
距离的高程改化及其长度变形
s2

s(1
H1 Hm Hm
)
s2

s(1
H
m H Hm
2
)
距离高程改化引起的长度变形
距大地水准面的高差H 大地水准面的距离 高程为H面的距离 投影差(mm) 距大地水准面的高差H 大地水准面的距离 高程为H面的距离 投影差(mm) 距大地水准面的高差H 大地水准面的距离 高程为H面的距离 投影差(mm) 距大地水准面的高差H 大地水准面的距离 高程为H面的距离 投影差(mm)
• 自由测站边角交会--在线路中线附近架设全站仪，测 量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，并 联测就近的CPI或CPII，以获取轨道控制网CPIII平面 坐标的测量方法。
• 自由设站--在线路中线附近架设全站仪，测量线路两 侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，以确定仪器 中心点的平面和高程位置。常用在无砟轨道板和长钢 轨的粗调和精调以及配合轨检仪进行轨道检测。
• 轨道控制网CPⅢ --沿线路布设的三维控制网，平面起 闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路平面控制网 （CPⅡ），高程起闭于线路水准基点。一般在线下工 程施工完成后施测，为无砟轨道铺设和运营维护提供 基准。
• CPIII网为智能型全站仪自由测站边角交会的三维控制 网，其点间距为纵向60m左右一对控制点，点对的横向 间距为10~20m，CPIII的精度要求很高，要求相邻点位 的相对中误差≤1mm。CPIII的网形、测量方法、控制 点数量、控制网的使用和精度要求，06年前在我国都 是闻所未闻的。
高速铁路控制网初识
高速铁路轨道的高平顺性是如何实现的？
1. 在铁路轨道上高速行车，必须要求轨道具有高度的 平顺性，才能保证高速列车行车的安全和平稳。
2. 高速铁路轨道的高平顺性，可以通过精测网CPI、 CPII、CPIII 、轨道的设计参数和轨道几何状态测 量仪(轨检小车），通过粗调、精调等施工环节后实现。
8
6
B
4 A
10 C
8
6
B
4 A
9
7
5
3
9
7
5
3
CPIII控制网相邻测站形成的纵向闭合环
8
6
4
2
B
A
8
6
B
7
5
3
4
2
8
1
6
A
B
7
5
3
1
7
5
4
2
A
3
1
CPIII控制网相隔测站形成的纵向闭合环
10 C
8
6
B
4 A
9
7
5
3
10
8
6
4
C
B
A
9
7
5
3
高斯投影及其长度变形
sg

s0 (1
y
2 m
2R2
• 测站间距为60m时，CPⅢ平面控制网测量网形示意 图如下图所示。
CPⅠ
CPⅡ
60m 60m
CPⅡ
CPIII平面控制网的测量网形（4）
• 采用测站间距120m的标准网形测量过程中如某 CPⅢ点由于障碍物被挡，可以考虑采用由测站间 距120m转测站间距60m的测量网形，如下图所示。
• 线路平面控制网CPⅡ --在基础平面控制网（CPⅠ）上 沿线路附近布设，为勘测、施工阶段的线路平面测量 和轨道控制网CPIII测量提供平面起闭基准。
• CPII网点间距为400~800m，为GPS 三等二维网（规范 规定也可采用导线方法建网，但我认为必须是符合在 CPI上的导线网才行），基线边方向中误差 ≤1.7″， 最弱边相对中误差 ≤1/100000。
19000 19000.084492 4.446950732
22000 22000.131167 5.962118277
25000 25000.192475 7.699018599
28000 28000.270414 9.657652083
20000 20000.098547 4.927369628