小字體適合打印高速鐵路精密測量控制技術

1、 京滬高速鐵路重大科技項目高速鐵路精密測量控制技術項目論證報告暨研究大綱主持單位：鐵道第三勘察設計院集團有限公司 參加單位：中鐵二院，中鐵四院，中鐵七局，同濟大學，西南交大，鄭州歐亞二八年九月·北京鐵三院中鐵二院中鐵四院中鐵七局同濟大學西南交大鄭州歐亞第4頁共10頁高速鐵路精密測量控制技術項目論證報告暨研究大綱目 錄一、項目立項背景及必要性11.1 項目立項背景11.2項目立項必要性2二、主要研究內容32.1平面坐標基準的建立與平面控制網(wǎng)分級布設的原則32.2高程基準的建立與保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性32.3 GPS基準網(wǎng)（框架網(wǎng)CP0）的數(shù)據(jù)處理方法及及合理評價指

2、標的確定42.4 CPI、CPII和CPIII的測量理論、數(shù)據(jù)處理和評價42.5 無砟軌道鋪設測量控制技術42.6 軌道精調、檢測及評估技術42.7 一體化自動化測量系統(tǒng)的集成技術52.8 精密工程測量控制網(wǎng)與相關設計專業(yè)、施工單位的技術接口52.9 精密工程測量控制網(wǎng)建立的時機或階段5三、關鍵技術及研究思路53.1 關鍵技術53.2 研究思路5四、研究方法6五、研究目標、成果形式和技術指標65.1研究目標65.2成果形式65.3技術指標7六、進度安排7一、項目立項背景及必要性1.1 項目立項背景目前，日、法、德、意、西班牙、比利時等國家建成投入運營的高速鐵路已逾5000km，正在建設及已立項

3、準備修建高速鐵路的國家和地區(qū)有十幾個，長度在5000km以上。國內開展高速鐵路的研究始于上世紀90年代，在高速鐵路基礎理論、技術標準、結構設計等方面取得了重大進展?！笆晃濉逼陂g，我國將大規(guī)模建設高速鐵路客運專線，并大量采用無砟軌道。與一般鐵路相比，無砟軌道工程在結構上具有良好的連續(xù)性、平順性和穩(wěn)定性的特點，但需要高精度、高難度的測量工作作保證，高精度的測量已經(jīng)成為制約高速鐵路建設的重要保證和成敗的關鍵因素之一。高速鐵路精密測量控制技術作為高速鐵路建設成套技術的一個重要組成部分，在高速鐵路建設過程中也越來越顯示出其重要性。在高速鐵路建設中，德國、日本等高速鐵路大國都有自己的一套適合高速鐵路建設

4、的鐵路工程測量成套技術體系。特別是德國，各公司根據(jù)不同的無砟軌道結構型式有一套完整的軌道施工測量、軌道靜態(tài)檢測和運營維護測量技術標準。德國的鐵路部門專門在德國境內建立了一套獨立的坐標系統(tǒng)用于高速鐵路施工，它的內符合精度優(yōu)于一般國家基礎控制網(wǎng)，這都充分顯示出德國在建設高速鐵路測量體系方面所下的功夫。京津城際鐵路是國內最早開工建設和最早投入運營的第一條城際高速鐵路，線路全線120km，全線橋梁占80以上，大段落鋪設無砟軌道。在2006年京津城際鐵路建設初期，鐵三院率先提出原定測量測控制網(wǎng)不能滿足無砟軌道鋪設的需要，應該建設精測網(wǎng)，為此鐵三院與鐵道部科技司簽訂了“京津城際精密工程測量方法與標準的研究

5、”的研究課題，取得了多項重要研究成果，確保了京津城際鐵路的建設質量和工期要求，為其它在建的高速鐵路和客運專線鐵路建設起到了一定的示范作用。但京津城際畢竟只有120km，雖沿線處于不均勻地面沉降地區(qū)給鐵路建設帶來一定的困難，但地形平坦，沒有隧道工程，再加上京津城際精測網(wǎng)的分級布設方法與精度指標等方面與我國2006年10月頒布實施的客運專線鐵路無砟軌道測量暫行規(guī)定還有較大差別，許多方面還需要進一步從理論上和實踐中進行梳理和總結。1.2項目立項必要性以德國高速鐵路建設的經(jīng)驗，“要成功地建設無砟軌道，就必須有一套完整、高效且非常精確的測量系統(tǒng)，否則必定失敗”。從我國高速鐵路建設的實踐來看，已建和在建的

6、一些客運專線或多或少存在著因精密工程測量控制技術問題而帶來施工的困擾和運營檢測的困難。所以，對高鐵建設來說，建立一套精密的測量系統(tǒng)，制定一套行之有效的精密測量控制技術標準體系，是一個十分重要的課題。我國于2006年10月頒布實施的客運專線鐵路無砟軌道測量暫行規(guī)定，雖然基本解決了客運專線鐵路各級平面高程控制測量及線下工程施工測量的問題，但由于缺乏工程實踐經(jīng)驗，沒有自己的成熟可靠的精密測量控制技術標準體系而參考了德國高鐵測量的一些方法，許多地方存在著生搬硬套的問題，沒有形成一個適用于我國的完整、高效的測量系統(tǒng)?，F(xiàn)行的規(guī)范和測量技術還不能完全適應高速鐵路鐵路建設的要求。主要存在以下幾個方面的問題：（

7、1）不同等級的控制網(wǎng)間的測量精度指標的匹配還缺乏理論和驗證數(shù)據(jù)，不夠系統(tǒng)和權威，部分精度指標要求顯得苛刻，應進行必要的優(yōu)化。（2）部分細節(jié)性的測量技術沒有相關的規(guī)定或是可供參考的規(guī)范，導致現(xiàn)場測量作業(yè)標準不一，難以實行標準化管理。（3）變形觀測技術對指導施工的功能性不強，還不能完全滿足鋪軌測量時間對沉降觀測數(shù)據(jù)依賴性的要求。（4）對CPIII自由設站邊角交會網(wǎng)測量精度標準及如何利用CPIII控制網(wǎng)進行軌道施工、如何測量和評定高速鐵路無砟軌道平順性以及運營維護管理等缺乏明確具體的規(guī)定。（5）專業(yè)化、系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)處理軟件還不夠豐富和系統(tǒng)。綜上所述，對我國精密測量控制技術進行系統(tǒng)而完整的研究非常必要

8、，其有助于保證高速鐵路測量精度，提高測量效率，提高施工質量，節(jié)約施工成本，并具有明顯的社會經(jīng)濟效益。我國高速鐵路建設正處于建設高峰時期，高速鐵路建設迫切需要開展精密工程控制測量技術的研究，解決高速鐵路勘測設計、施工、軌道平順性測量、運營維護測量等一系列技術問題，建立一套完整、有效的中國高速鐵路工程測量技術體系。二、主要研究內容2.1平面坐標基準的建立與平面控制網(wǎng)分級布設的原則（1）高速鐵路精密測量控制網(wǎng)基準和施工坐標系統(tǒng)的選擇，即坐標系投影基準和投影長度變形值的選擇坐標系選擇研究適合于高速鐵路建設的平面坐標系統(tǒng)：采用二維的北京54/西安80，還是采用三維的WGS84地心坐標系/國家2000大地

9、坐標系。 研究克服投影長度變形值方法研究投影分帶的原則及相鄰投影帶間線路平順銜接的方法。研究消除或減小邊長投影變形值的其他投影轉換方法。（2）平面控制網(wǎng)分級布設的原則 平面控制到底分多少級合適；GPS框架網(wǎng)CP0的必要性和建網(wǎng)精度、布網(wǎng)方法；CPI和CPII的布網(wǎng)方法及精度要求；CPIII及鋪軌加密基標的布網(wǎng)方法及精度要求。2.2高程基準的建立與保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性（1）高程基準建立方法的研究京滬高速鐵路高程基準的建立參照了京津城際鐵路的做法，沿線（京徐斷）在6個基巖點（北京（京津城際建）、天津（李七莊）、滄州（新建）、德州（新建）、濟南和徐州為既有）的基礎上，沿線隔8

10、公里左右設置了深度達55m左右的深埋水準點，在此基礎上，每2公里左右設普通水準點一個，采用二等水準觀測，但這種作業(yè)方法工作量很大，對平原地區(qū)還好些，對于高山地區(qū)，尤其困難，水準路線會因為繞行而很長，為適應高山地區(qū)的高等級水準測量的難題，有必要開展“精密光電三角高程和GPS高程測量替代二等水準的可行性研究”。（2）不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性的研究京津城際鐵路和京滬高速鐵路沿線地質條件非常復雜，存在多個不均勻沉降漏斗區(qū)，有些地方地表沉降非常厲害。為了建立有效的高程基準，已在滄州和國家地震局共建了一座基巖點，在北京南站、天津（京津城際工程建立）和德州新建了基巖點，沿線隔8公里左右設置了

11、深度達55m左右的深埋水準點，經(jīng)復測發(fā)現(xiàn)個別處于沉降漏斗區(qū)的深埋水準點并不十分穩(wěn)定，下沉較為嚴重，采取何種有效措施快速檢測或減少深埋水準點的沉降變化給工程帶來的不良影響，保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性，對高鐵的建設和運營維護都是一個大問題。2.3 GPS基準網(wǎng)（框架網(wǎng)CP0）的數(shù)據(jù)處理方法及及精度指標建立GPS坐標基準控制網(wǎng)（CP0）已成為高速鐵路精密控制測量工作中的共識，并在京滬、石武等高速鐵路的精密控制測量工作中進行了應用。CP0涉及長基線的精密解算，其無法用普通的GPS商用解算軟件來實現(xiàn)。目前，國內對CP0的解算均采用GARMIT GPS解算軟件（美國）或Bernese G

12、PS解算軟件（歐洲）。上述兩種GPS解算軟件能滿足CP0的高精度解算要求，但是軟件的界面不友好，解算方法不易掌握，導致使用不便；同時，由于是國外研制的軟件，其結果數(shù)據(jù)的輸出以及精度評定的方法，在格式和形式上與我國的國家規(guī)范和鐵路行業(yè)規(guī)范不相符合，需要進行二次編輯和加工才能獲得符合標準的結果形式。居于此，開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權、符合我國國標和行業(yè)標準的GPS高精度解算軟件顯得十分必要，其將推動并有利于高速鐵路建設的進一步發(fā)展。數(shù)據(jù)處理過程中參數(shù)如何確定，選用何種模型，采用的起算點和平差策略，精度評價指標如何確定，什么樣的成果算合格，復測結果如何采用等。2.4 CPI、CPII和CPIII測量理

13、論、數(shù)據(jù)處理方法和精度指標測量理論、方法、數(shù)學模型和軟件開發(fā)，精度指標和評估。什么樣的精度指標才算匹配或是最優(yōu)。間隔、觀測時間、計算方法、精度指標。2.5 無砟軌道鋪設測量控制技術研究I、II型無砟軌道板的鋪設控制條件、測量方法、精度指標，制定統(tǒng)一的施工測量流程，并研究設計相關測量控制裝備。2.6 軌道精調、檢測及評估技術此工序乃工程成敗的關鍵之一，軌道精調、檢測技術、方法和評價指標的合理確定非常重要。研制出一套功能完備，滿足軌道絕對空間位置測量和軌道全幾何參數(shù)測定的檢測裝備和檢測技術，滿足軌道長、短波檢測的要求。2.7 一體化自動化測量系統(tǒng)的集成技術 大力開發(fā)推廣使用自動測量技術，自動記錄，

14、智能判斷獲取數(shù)據(jù)的質量和精度，自動生成觀測記錄簿，自動平差計算。2.8 精密工程測量控制網(wǎng)與相關設計專業(yè)、施工單位的技術接口高速鐵路的精密工程測量是整個鐵路建設系統(tǒng)工程的一部分，與各個相關設計專業(yè)（線路、橋梁、路基、站場、隧道、軌道和樞紐站房）和施工單位有著密不可分的關系，既相互依賴，又相互影響。技術接口非常重要。2.9 精密工程測量控制網(wǎng)建立的時機或階段“三網(wǎng)合一”的概念怎么理解，如何實施，是在初測階段就一次建成精測網(wǎng)，還是先整體設計再分步實施。確定哪個階段建什么樣的網(wǎng)。三、關鍵技術及研究思路3.1 關鍵技術（1）GPS基準網(wǎng)（框架網(wǎng)）CP0的數(shù)據(jù)處理方法及合理評價指標的確定；（2）CPI、

15、CPII和CPIII的數(shù)據(jù)處理和評價指標的確定；（3）保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性；（4）軌道精調、檢測及評估技術；（5）一體化自動化測量系統(tǒng)的集成技術。3.2 研究思路（1）調研、分析國內外相關技術的發(fā)展狀況及現(xiàn)有水平；（2）與相關設計院、施工單位和大專院校開展聯(lián)合研究，發(fā)揮各自所長，走產(chǎn)、學、研一條龍的路子，確保研究成果及早地轉化成生產(chǎn)力；（3）對課題組成員單位明確任務、責任和期限；（4）對階段性開發(fā)成果出來一部分，就在項目上開展試驗和試生產(chǎn)，成熟一部分就鑒定一部分，并積極推廣，不用等整個課題都結題后在推廣應用。四、研究方法在總結京津城際鐵路精測網(wǎng)成功建設的基礎上，結合其他

16、客專暴露的問題或遺憾，結合京滬高速鐵路建設，認真分析評估GPS基準網(wǎng)（框架網(wǎng)）CP0的布設間距、測量等級、數(shù)據(jù)處理方法的有效性以及精度指標的合理確定，分析評估平面控制網(wǎng)CPI、CPII和CPIII的分級布設原則、數(shù)據(jù)處理方法和評價指標的確定，同時通過對基巖點和深埋水準點埋設的必要性、埋設位置和數(shù)量進行研究、通過加強對新建基巖點的長期監(jiān)測，確認其穩(wěn)定性，通過合理的復測保持深埋水準點的長期有效性，結合已建成京津城際鐵路的大量檢測，分析評估軌道精調與檢測的方法及其有效性。在目前設計院和施工單位擁有比較多的徠卡和天寶全站儀上開發(fā)適合精密導線和CPIII測量的一體化測量機載軟件和后處理軟件。五、研究目標

17、、成果形式和技術指標5.1研究目標通過本項目研究，較系統(tǒng)地確定高速鐵路精密工程測量各不同測量等級的劃分及其測量精度指標的合理確定；對長大基線（CP0）數(shù)據(jù)處理方法原理進行深入研究，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的軟件獲得保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性的措施和方法；真正掌握軌道精調、檢測及評估技術，進一步優(yōu)化一體化自動化測量系統(tǒng)，進一步減輕測量工地勞動強度，提高工作效率和質量，研究成果納入高速鐵路測量規(guī)范，滿足高速鐵路勘測設計、施工和運營維護的需求。5.2成果形式（1）研究報告；（2）數(shù)據(jù)處理模型、方法及相關軟件開發(fā)；（3）各種觀測、計算成果報告和技術總結報告。5.3技術指標（1）在國家專

18、利局成功申請一項以上專利或完成一項軟件成果的著作權登記；（2）研究成果被納入相關規(guī)程規(guī)范；（3）發(fā)表學術論文2篇以上；（4）研究成果整體或部分達到國際先進水平。六、進度安排2008年完成項目論證和合同簽訂，開題報告，和高速鐵路進行精密工程測量控制的重要性與必要性論證，開始研究精密工程測量控制網(wǎng)建立的時機或階段，研究平面坐標基準的建立與平面控制網(wǎng)分級布設的原則，控制點標石埋設及元器件設計，優(yōu)化GPS基準網(wǎng)（框架網(wǎng)）CP0的數(shù)據(jù)處理方法，研究CP0評價指標。2009年研究高程基準的建立的標準與保證不均勻地面沉降地區(qū)高程控制網(wǎng)的長期有效性的措施，深入分析CPI、CPII和CPIII的測量理論、數(shù)據(jù)處理模型的合理性和評價指標，探討和制定精密工程測量控制網(wǎng)與相關設計專業(yè)、施工單位的技術接口，繼續(xù)完善一體化自動化測量系統(tǒng)和相關軟件開發(fā)。2010年深入研究無砟軌道鋪設測量控制技術和軌道精調、檢測及評估技術，撰寫各類技術總結和研究報告，為鑒定做好準備。本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀 版權所有 2010本文來自網(wǎng)絡，請不要使用盜版，謝謝閱讀 版權所有 201 我愛朱丹老婆本文來自網(wǎng)絡，