铁路曲线要素的测设版本

铁路曲线要素的测设、计算与精度分析

绪论

一、工程测量学概述

工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段进行的各种测量工作的学科。工程测量的特点是应用基本的测量理论、法、技术及仪器设备，结合具体的工程特点采用具有特殊性的施工测绘法。它是大地测量学、摄影测量学及普通测量学的理论与法在工程中的具体应用。

工程建设一般可分为：勘测设计、建设施工、生产运营三个阶段。

勘测设计阶段的测量主要任务是测绘地形图。测绘地形图是在建立测绘控制网的基础上进行大比例尺地面测图或航空摄影测量。

建设施工阶段的测量主要任务是按照设计要求，在实地准确地标定建筑物或构筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据（简称为标定）；是在建立工程控制网的基础上，根据工程建设的要求进行的施工测量。

生产运营阶段的测量主要任务是竣工验收测量和变形监测等测量工作。

工程测量按所服务的工程种类，可分为建筑工程测量、线路工程测量、桥梁与隧道工程测量、矿工程测量、城市工程测量、水利工程测量等。此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形监测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量；而将自动化的全站仪或摄影仪在计算机控制下的测量系统称为三维工业测量。

测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面（包含空中、地表、地下和海底）物体的空间位置，并将这些空间位置信息进行处理、存储、管理、应用的科学。它是测绘学科重要的组成部分，其核心问题是研究如测定点的空间位置。测

量学研究的容分为测定和测设两部分。测定是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形按一定比例尺、规定的符合缩小绘制成地形图，供科学研究和工程建设规划设计使用；测设是指把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来，作为施工的依据。二、现代测量技术概述

随着现代科学技术的发展和高新技术的应用，传统的测量技术理论、法、手段逐步或已经被现代测量技术所取代，以全球定位系统（GPS)、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）为一体的3G技术，使测量学科发生了很大的改变。

全球定位系统以快捷、便、高精度的地面点定位技术取代了传统的测距、测角的控制测量法。例如，长达18km的岭隧道首次使用GPS定位技术布设了洞外的GPS控制网。

遥感技术是在航空摄影测量的基础上，随着空间技术、电子技术和地球科学的发展而发展起来的获取空间信息的一种法，扩大了获取地面、空间信息的围，其速度快、信息广。例如，雷达遥感技术首次在世界最高隧道---青藏铁路风火山隧道全面检测，检测结果各项技术指标均符合设计要求。

地理信息系统是由计算机系统、各种地理数据和用户组成，通过计算机对各种地理数据进行统计、分析、合成和管理，生成并输出用户所需要的各种地理信息，其在城市规划管理、交通运输，测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，并取得了良好的经济效益和社会效益。例如，北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线（包括上水、污水、电了、通信、燃气、工程管线等）以及测量控制网、规划路线等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统，从而实现了对

地下管线信息的全面现代化管理。

传统的测绘仪器、法、手段也在发生巨大改变。如全站型电子测速仪、数字水准仪、电子经纬仪等，使测量法、手段向测量自动化发展，逐步取代了传统测量的三大件：普通经纬仪、水准仪、钢尺。

一、测量误差的概述

1-1 圆曲线的测设

铁路线路平面曲线分为两种类型：一种是圆曲线，主要用于专用线和行车速度不高的线路上；另一种是带有缓和曲线的圆曲线，铁路干线上均用此种曲线。

铁路曲线测设一般分两步进行，先测设曲线主点，然后依据主点详细测设曲线。

铁路曲线测设常用的法有：偏角法、切线支距法和极坐标法。

首先介绍圆曲线的测设法。

一、圆曲线要素计算与主点测设

为了测设圆曲线的主点，要先计算出圆曲线的要素。

（一）圆曲线的主点

图1

如图1所示：

JD——交点，即两直线相交的点；

ZY——直圆点，按线路前进向由直线进入圆曲线的分界点；QZ——曲中点，为圆曲线的中点；

YZ——圆直点，按路线前进向由圆曲线进入直线的分界点。ZY、QZ、YZ三点称为圆曲线的主点。

（二）圆曲线要素及其计算

在图1中：

T——切线长，为交点至直圆点或圆直点的长度；

L——曲线长，即圆曲线的长度（自ZY经QZ至YZ的圆弧长度）；

E0——外矢距，为JD至QZ的距离。

T、L、E0称为圆曲线要素。

α——转向角。沿线路前进向，下一条直线段向左转则为α左；向右转则为α右。

R——圆曲线的半径。

α、R为计算曲线要素的必要资料，是已知值。Α可由外业直接测出，亦可由纸上定线求得；R为设计时采用的数据。

圆曲线要素的计算公式，由图1得：

α

外线长T = R·tan

2

π（1）

曲线长L = R·α·

︒

180

α-1）

外矢距E0= R（sec

2

式中计算L时，α以度为单位。

在已知α、R的条件下，即可按式（1）计算曲线要素。它既可用计算器求得，亦可根据α、R由《铁路曲线测设用表》中查取。

（三）圆曲线主点里程计算

主点历程计算是根据计算出的曲线要素，由一已知点里程来推算，一般沿里程增加向由ZY→QZ→YZ进行推算。

若已知交点JD的里程，则需先算出ZY或YZ的里程，由此推算其它主点的里程。

（四）主点的测设

在交点（JD）上安置经纬仪，瞄准直线Ⅰ向上的一个转点，在视线向上量取切线长T得ZY点，瞄准直线Ⅱ向上一个转点，量T得YZ点；将视线转至角平