1、第16卷第2期 2014年4月 通科技与经济 Economy in Areas of Communications Vo116NO2 Apr，2014 有砟客运专线CP控制网测量方法与实践 石 峰 (哈尔滨测量高等专科学校测量工程公司，黑龙江哈尔滨150008) 摘要：有砟客运专线的列车运营速度较一般列车快，对轨道的平顺度要求较高，借鉴无砟客运专线CPII控制测量 技术对有砟客运专线进行CPIII控制网测量。以胶济铁路为例，详细论述平面控制测量、高程控制测量和数据处理 方法，实践验证该方法可行，能够为类似工程提供借鉴。 关键词：有砟客运专线；cPIII；控制网测量；自由测站 中图分类号：P22
2、1 文献标志码：A 文章编号：10085696(2014)02011803 The CPControl Network Mehtod and Practice in Ballasted Track of Passenger Special Lines SHI Feng (The Measurement Engineering Company of Harbin Surveying College，Harbin 150008，China) AbstractThe train of Ballasted track passenger dedicated line always run faster
3、 than general train，thus the demand to the smooth degree of track is higherThis paper takes Jiaoji railway as an example， described the CPcontrol with reference on the CP III control technology of Ballasted track passenger dedicated line，in detail elaborated the plane control survey，elevation contro
4、l survey and data processing method，through practice verification the method is feasible and can be used for reference in the similar proj ects Key words：Ballasted track passenger dedicated line；CP 111；control network surveying；free surveying stati0n 有砟客运专线是以客运为主的快速铁路，时速 可达200250 kmh。相对于无砟客运专线，有砟 轨道
5、具有铺设简便、综合造价成本较低的特点，但 存在易变形、维修频繁、列车速度受到限制的缺点。 为保证有砟客运专线列车运行时的安全性和舒适 度，铁路轨道的平顺度是一项重要指标，CP 11I控制 测量主要为客运专线轨道铺设和运营维护提供控 制基准。因此，CP控制网的测量精度直接关系到 有砟客运专线运营安全。 胶济铁路是胶东半岛东西向铁路客货运输的 主干线，也是我国铁路“四纵四横”快速客运网“青 岛一石家庄一太原”的重要组成部分，特别是在山 东铁路网中具有重要的地位和作用。 收稿日期：201312-24 作者简介：石峰(1972一)，男，T程师，研究方向：道路与桥梁 1平面控制测量 CPII网采用自由设
6、站边角交会法测量。自由 测站的测量是以每个自由测站前后各3对CPIII点 为测量目标，每个CPII点至少从3个测站上进行联 测。由于胶济客专属于运营线路，只能在夜间进行 观测，并且每站观测都要准确地测定测量时的温度 和气压。 CPIII控制网观测的自由测站间距一般约为 120 m，自由测站到CP点的最远观测距离不大于 180 m；每个CP11I点至少应保证有3个自由测站的 方向和距离观测量。 11 CPllI控制点布设情况 111 CPII控制点的选点要求 在满足一级导线观测要求的前提下，各CP1II点 距线路中心2535 m，相邻点按线路左右侧交替 交。o y g o l o n h C e
7、 lH 第2期 石峰：有砟客运专线CPN控制网测量方法与实践 l19 埋设，相邻点间通视，标心为“+”或小圆点，标心清 晰，满足对中误差小于1 mm的要求，具体点位布设 如图1所示。 CPIII CPUl CPlII CPllI 图1 CP网点点位布设示意图 CPIlI平面控制网布设主要按照表1中的技术 指标布设。 表1 CPlg平面控制网布网要求 112路基地段CPIlI控制点埋设 路基地段CPIII控制点埋设在接触网杆基座内 侧或路肩上，一般安装在方便架设全站仪的地方。 通常埋设在接触网杆基座上的标志采用混凝 土取孔器，取一个直径不小于80 mm、深度不小于 250 mm的孔，安置直径为1
8、O16 mm、长度不小于 200 mm的钢钉，最后用混凝土或强力粘合剂将测量 标志固稳，标志头比接触网杆基座顶高58 mm。 布设在路肩上的CP控制点标志尺寸满足图 2所示的要求，点位一般距线路中心29 m(接触网 杆基座联线内侧)。 图2路肩CPllr控制点布设图(单位：mm) 113桥梁地段CP控制点布设 桥梁地段的CPHi控制点布设为强制对中装置， 控制点布设位置为避车台的挡碴墙顶端，具体如图 3所示。 114 CP控制点点号命名 CPHI平面控制点的点号编排按以下原则，编号 CPIII平面控制点 图3桥梁地段Cl,llr控制点布设 为xxxCP01，xxxCP02，其中“XXX”为线路
9、里 程，如K179K180段1 km范围内按里程增长方 向，CPIlI控制点编号依次为“179CP Ill 01，179CP 02”。 12 CPIn控制网观测 121 CPIII控制网的导线观测要求 胶济客专CPIlI控制网以一级导线精度进行测 量，观测主要遵循的技术要求如表2所示。 表2导线测量水平角观测技术要求 导线边长测量时距离和竖直角观测均不小于2 测回，读数至毫米，各项限差满足表3的要求。 表3距离和竖直角观测限差 mill 。为仪器标称精度，可用公式表示为 mDa+bD 式中：a为仪器标称精度中的固定误差，mm b为比 例误差系数，mmkm；D为测距边长度，km。 电磁波测距仪的
10、测距精度划分标准为：测距长 度为1 km时为I级：l m。I5 mm。 122 CPHI控制网与CPI、CP的联测要求 CPIII平面控制网测量时，每10 km左右进行 一次控制点联测，每4 km进行一次导线附合，导线 附合于高级平面控制网CP I或CPII控制点上，联 测模式如图4所示。 在现场通视条件较好的情况下，按照一级导线 观测要求进行导线附合于高级平面控制网CP I或 交通科技与经济 第16卷 图4一级导线法CP测量示意图 CP控制点上，但由于受到现场通视条件的制约， 很多情况下无法通过边角观测将CP III控制网与 CPI、CP II控制网进行观测联测，在这种情况下，选 择通过GP
11、S观测，以加密CP11控制网的作业模式， 增设CP控制点，再通过CP控制点与加密CP 1I 控制点的边角关系联测来解决附合条件不好或没 有的情况。在极端困难地段，选择合适的CPllI控制 点(综合考虑联测边长及GPS观测条件)直接在CP 控制点上架设GPS接收机，按照四等GPS观测 要求(与既有CP 11同精度观测)联测到加密CP II控 制点坐标或直接得到CP控制点坐标。 作业时天线严格置平对中，对中精度小于1 mlTl； 天线定向标志线指向正北；每个时段的观测前、后 各量取一次天线高，两次较差值应小于2 mm，取均 值作为最后成果，并按照要求认真填写GPS观测 手簿。 123应用设备 导线
12、测量采用徕卡公司生产的3台TCA 2003 马达自动驱服测量机器人，测角精度为05”，测距 标称精度为-+-(1 mm+1 ppmD)。 加密GPS观测采用6台天宝公司生产的 Trimble R8双频GPS接收机标称精度均为 (5 mm-4-1 ppmXD)。 2 CP数据处理 在CP平面控制网外业观测各项精度指标满 足要求后，采用专用软件进行长度高程改化，改化 后边角数据采用清华三维软件进行平差，平差过程 中进行投影面长度改化。在导线起算点选择上，首 先采用GPS联测得到的_cP 控制点成果或临时点 成果进行分析，既有CP控制点成果对导线进行试 算，通过试算选择成果变化较小、点位较为稳定的
13、点作为起算点对导线资料进行平差计算，导线类型 主要由附合导线和附合单定向导线组成。胶济客 专共布设导线6O条，相对闭合差最高为125万，最 低为12万以上，满足规范要求。 利用各段附合导线方位角闭合差可计算出测 角中误差为38 S，满足一级导线网测量测角误差 小于50 S的要求。 由此可见，本次cPllI平面控制测量各项精度指标 均达到铁路工程测量规范(TB 10601-2009)规定的 精度要求，能够满足下阶段施工测量的需要。 3高程控制测量 31 CPIll控制网高程测量 311使用仪器 使用徕卡公司生产的Leica DNA03电子水准 仪及配套的因瓦条码尺，标称精度均为每公里往返 误差_
14、-+-03 mm。 312外业测量作业应遵循以下规定 3121高差不符值的检测 作业时采用2台仪器，按左右路线进行观测，由 仪器内部程序自动进行测站限差控制，并自动将合 格的测量数据记录在电子水准仪的存储卡内。每 一测段完成后及时进行左右路线测量高差的不符 值检验，当高差不符值在限差14R以内时，就可 以确认测段外业观测数据合格。 3122四等水准站观测顺序 四等水准测站观测顺序为：后视一前视一前 视一后视。当观测条件不允许在水准点上结束时， 可以选择三个坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺 的固定点作为间歇点。间歇后，先进行间歇点高差 检测，如果检测结果符合限差30R的要求，则从 间歇点开始观测
15、。否则，从前一个水准点起测。 3123观测成果的重测与取舍 1)测站检验超出规定限差的要求进行重测； 2)左右路线测段高差不符值超出限差的，首先 对可靠性较小的左线或右线测段进行整段重测；当 重测结果与原测段2个单程高差比较都符合限差要 求时，取3个单程结果的中数作为采用值；当重测结 果与原测段2个单程结果都超限时，则进行原因分 析，重测测段单程，直到符合限差要求为止； 3)以2组单程观测高差不符值计算每公里水准 测量值，如果误差MA超限，重测该测段中与高差 不符值相差较大的测段，直到符合要求为止。 32 CPlff控制网高程数据处理 鉴于胶济客专CP控制网网型，在本次联测过 程中，线路左右测
16、CP11I控制点按照闭合环模式进行 联测，每2 km联测一处线下的三等水准控制点。 因此，在CPUI控制网平差过程中，以联测三等水准 控制网点作为起算点，对CPIII控制网进行整网平 (下转第124页) 交通科技与经济 第16卷 42基准站、流动站的位置选择 应在测区中央选择基站位置，同时，为了尽量 避免多路径效应，并使接收机接收到足够的卫星信 号，基站上空区域应无大面积的遮挡及影响数据链 通讯的无线电干扰，同时，要尽量避开大面积水域、 电台发射塔、高压线等物体，在视野开阔的建筑物 顶部或地势较高处架设基准站是较好的选择。流 动站选择位置时的条件应参考基站，尽量避免产生 多路径效应，避免卫星信
17、号和数据链通讯受到影响。 43作业时段的选择 在GP RTK作业施测时，为了使接收机接收 到足够的GPS信号，每次测量应在最佳时段进行， 并预先查看GPS的卫星位置及数量。当待测点缺 少其他检验条件时，可以用同一基站在不同时段测 量，并对测量结果进行比较，若在限差范围内，则可 取中数，否则需要再次测量。 44保证电源供应 为了保证GPS_RTK施测的正常进行，每次作 业前需要保证电源电量充足。当使用的是固定基 站电台时，还可以用交直流转换稳压器代替汽车 电瓶。 45有条件可建设连续运行参考站(CORS) 46选用双星或三星GPS接收机 双星或三星GPS接收机可以明显提高定位精 度，缩短锁星时问
18、，从而加快作业速度。 5结论 1)测量时基准站应该尽可能选择在测区的中 央以确保测量结果更接近于真值，减小测量误差； 2)合理安排作业时段，确保卫星信号良好、测 量结果更精确； 3)可选用双星或三星接收机，或多时段测量结 果取平均值等措施来减小RTK测量的误差。 参考文献l Eli石金峰，李新慧，杨培章RTK技术及其在控制测量中的 应用J辽宁工程技术大学学报，2004(6)：737739 E23马捷提高GPS RTK测点精度和可靠性的探讨J中 州煤炭，2006(2)：1819 E33杨宁浅析GPS RTK误差来源及减弱误差的方法EJ 科技信息，2010(20)：325326 4刘晓童，马文波，
19、马雪涛基于WebGIS的建设用地监管 系统设计与实现J交通科技与经济，2013，15(6)： 114117 5刘金鹏，曹先密，曹玉凯GPS-RTK联合全站仪在道路施 工勘察领域中的应用EJ交通科技与经济，2013，15(2)： 114116 E63张凤举，王宝山GPS定位技术EM3北京：煤炭工业出版 社，1997 E7JL祥元，郭际明大地测量学基础EM3北京：武汉大学出 版社，2001 责任编辑：王欣 (上接第120页) 差。CPIll高程控制网总计形成249个闭合环，闭合 3)应加强控制点的保护工作，如有缺失，应按 环和闭合差均满足限差要求，同时，形成82条附和 照同精度扩展的方式进行补设。
20、并对CP控制网 水准线路，符合水准路线闭合差均满足限差的要求。 进行定期复测，以满足线路维修和养护的要求。 4结论 参考文献： 1)胶济线CPIII控制测量严格按照高速铁路工 程测量规范(TB 106012009)执行，技术可行，方法 合理，测量成果准确，测量过程中对丢失、破坏或受 干扰不能测量的控制点进行了补设，并对新设点进 行同精度的测量，保证了控制网的完整性； 2)有砟客运专线环境不同于无砟高速铁路，路 基上的控制点缺失和损坏较为严重，本次测量对现 存CPI、CP平面控制点的成果作了调整，并根据 CPI、CP复测成果对CPIII控制网进行了补点及成 果更新，这在有砟客运专线控制测量中是不可避 免的； 13李守兵，李青山山峡升船机平面施工控制网建立EJ交 通科技与经济，2o13，15(6)：122-125 E23范亚军，黄腾，刘岭，等高铁无砟轨道基准点平面测量方 法EJ测绘工程，2o12，21(1)：5862 3王涛，张福荣客运专线无碴轨道精密定轨测量方法及精 度分析J测绘工程，2013，22(1)：8688 E4；石德斌高速铁路轨道控制网测量和数据处理探讨EJ3 铁道工程学报，2009(4)：1-2 E53林连溪，赫天沛全野外大比例尺数字化测绘质量控制 口交通科技与经济，2013，15(2)：11卜113 责任编辑：王欣
