高速鐵路工程測量通用PPT課件

1、2022/7/121工 程 測 量 學(xué)第十章 高速鐵路工程測量2022/7/122主 要 內(nèi) 容 和 重 點主要內(nèi)容：1 緒論2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn)3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理4 軌道系統(tǒng)精密測量5 雙塊軌枕精調(diào)6 軌道板精調(diào)7 通用型強(qiáng)制對中裝置8 高速鐵路的變形監(jiān)測重點友情提示！難點需要掌握點2022/7/1231 緒論1.1 高速鐵路定義時速100120公里稱為常速； 時速120 160公里稱為中速或準(zhǔn)高速；時速160 200公里稱為快速； 時速200 400公里稱為高速； 時速400公里以上稱為特高速。 國際鐵路聯(lián)盟對高速鐵路的定義： 通過改造原有線路，使?fàn)I運速率達(dá)到每小時2

2、00公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使?fàn)I運速率達(dá)到每小時250公里以上的鐵路系統(tǒng)。中國對速度的界定2022/7/121 緒論1.2 高速鐵路分類優(yōu)點：技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)，與既有路網(wǎng)的兼容性好。缺點：噪聲大。按驅(qū)動方式劃分輪軌系統(tǒng)高速鐵路磁懸浮鐵路優(yōu)點：速度快，噪聲小。缺點：技術(shù)不成熟且造價高，與既有路網(wǎng)不兼容。上海磁懸浮世界唯一磁懸浮營運線路列車在鋼軌上運行列車懸浮在軌道上42022/7/121 緒論1.2 高速鐵路分類優(yōu)點：軌道穩(wěn)固、線路平順，運營維護(hù)工作量小。缺點：造價高。輪軌系統(tǒng)按照道床結(jié)構(gòu)劃分無砟軌道系統(tǒng)有砟軌道系統(tǒng)優(yōu)點：造價低。缺點：線路不穩(wěn)定，晝間運營，夜間維護(hù)，運營維護(hù)成本高

3、。5型雙塊系統(tǒng)雙塊系統(tǒng)雙塊軌枕單元板：無擋肩，板間不連接連續(xù)結(jié)構(gòu)：有擋肩，板間張拉連接并灌注砼將軌枕精確壓入混凝土中將雙塊軌枕排精調(diào)好后再澆混凝土2022/7/121 緒論1.2 高速鐵路分類無砟軌道系統(tǒng)分類雙塊式無砟軌道系統(tǒng)板式無砟軌道系統(tǒng)型板式系統(tǒng)板式系統(tǒng)6鋼軌鋪設(shè)和軌道精調(diào)(精度0.3毫米)澆筑軌道板間的接縫軌道板縱連與鎖定形成帶狀受力結(jié)構(gòu)灌注CA砂漿填充層軌道板與底座板耦合軌道板鋪設(shè)和精調(diào)亞毫米級精度(0.3mm)1 緒論1.3 高速鐵路修建過程(以CRTS型板為例介紹)下部主體工程施工橋梁、隧道、路基、涵洞厘米級精度下部主體工程底座板或支撐層下部主體工程支承層或底座板施工毫米級精度(

4、3mm)安裝軌道板：精度0.3mm下部主體工程底座板或支撐層灌注CA砂漿填充軌道板與支撐層間空隙安裝軌道板：精度0.3mm底座板或支撐層CA砂漿灌注孔通過鎖件張拉寬接縫無砟軌道成型71 緒論1.4 高速鐵路工程分類和測量要求下部主體工程施工橋梁、隧道、路基、涵洞厘米級精度線下工程鋼軌鋪設(shè)和軌道精調(diào) 精度0.3毫米澆筑軌道板間的接縫軌道板縱連與鎖定灌注CA砂漿填充層軌道板鋪設(shè)和精調(diào)亞毫米級精度(0.3mm)支承層或底座板施工毫米級精度(3mm)基礎(chǔ)承軌結(jié)構(gòu)軌道扣件軌道系統(tǒng)除了嚴(yán)格控制沉降和變形外，其它方面與傳統(tǒng)鐵路測量并無本質(zhì)區(qū)別 精密工程測量獨立測量基準(zhǔn)三網(wǎng)合一技術(shù)專用測量工具特殊測量手段強(qiáng)調(diào)

5、相對精度精密測量設(shè)備82022/7/121 緒論1.5 高速鐵路測量關(guān)鍵技術(shù)變形控制和精密測量技術(shù)是高速鐵路建設(shè)中與測量相關(guān)的兩大關(guān)鍵技術(shù)。高速鐵路實現(xiàn)列車高速行駛的前提條件： 軌道系統(tǒng)的高穩(wěn)定性一次性建成穩(wěn)固、可靠的線下工程；嚴(yán)格控制沉降和變形。 軌道系統(tǒng)的高平順性精密測量技術(shù)：測量精度0.3mm ；特殊測量手段：嚴(yán)格控制誤差傳遞和積累，確保軌道平順。 92022/7/12101.6 中國高鐵發(fā)展歷程提速中國鐵路步入現(xiàn)代化的起點 1997年4月1日1998年10月1日2000年10月21日2001年10月21日2004年4月18日2007年4月18日鐵路六次大面積提速從48.1公里提升到65

6、.7公里；直達(dá)特快最高時速160公里全國鐵路旅客列車平均時速新增“D”字頭的動車組時速200250公里1 緒論1.6 中國高鐵發(fā)展歷程京津城際鐵路，全長119公里，橋梁比例86 ；2005年7月4日開工，三年建成，運營時速350公里；運營第一年，旅客輸送量達(dá)1870萬人次。追趕2008年8月1日，中國第一條時速350公里高速鐵路建成通車中國高鐵進(jìn)入世界先進(jìn)行列1 緒論112022/7/121.6 中國高鐵發(fā)展歷程超越 全長1069公里，設(shè)15個客運站；橋隧比67； 2005年6月23日開工，2009年12月通車運營； 設(shè)計時速為350公里，全程運行時間3小時； 設(shè)計行車間隔3分鐘，每天開行列車

7、達(dá)201對。武廣高鐵首次實現(xiàn)兩車組重聯(lián)動最高試驗時速394.2公里世界領(lǐng)先1 緒論122022/7/121.6 中國高鐵發(fā)展歷程領(lǐng)跑 全長1318公里，世界上一次建成里程最長，技術(shù)最先進(jìn)； 設(shè)計時速380公里，全程運行時間4小時； 行車間隔3分鐘，為沿線居民提供“陸地飛行”般的便利。2010年12月3日，京滬高鐵創(chuàng)造了486.1km/h的鐵路運營試驗的世界最高速度中國高鐵，領(lǐng)先世界1 緒論132022/7/121.6 中國高鐵發(fā)展歷程到2014年底，中國高鐵運營里程將達(dá)到16500公里，約占世界總里程的2/3；“四縱四橫”高鐵路網(wǎng)主骨架已經(jīng)大部分建成。1 緒論14中國高鐵帶著世界飛2022/7

8、/122 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.1 高速鐵路測量控制網(wǎng)分級平面控制網(wǎng)分四級，逐級向下控制；高程控制網(wǎng)為二等水準(zhǔn)網(wǎng)。第一級為框架控制網(wǎng)，簡稱為CP0網(wǎng)；第二級為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)，簡稱CP網(wǎng)；第三級為線路平面控制網(wǎng)，簡稱CP網(wǎng)；第四級為軌道控制網(wǎng)，簡稱CP網(wǎng)。控制網(wǎng)測量方法相鄰點的相對中誤差(mm)點 間 距CP0GPS20約50kmCPGPS10約4000mCPGPS8600800m附合導(dǎo)線8400800mCP自由測站邊角交會1點對間距5070m二等水準(zhǔn)二等水準(zhǔn)測量高差中誤差2mm/km約2000m說明：1、相鄰點的相對中誤差指X、Y坐標(biāo)分量中誤差。 2、相鄰CP點高程的相對中誤差

9、為0.5mm。152022/7/12162.2 布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則 框架控制網(wǎng)(CP0)布設(shè)在線路初測前布網(wǎng)和測量，用靜態(tài)GPS技術(shù)建網(wǎng)；點間距約50km，應(yīng)與IGS參考站或國家A、B級GPS點聯(lián)測；聯(lián)測點數(shù)不少于2個，且均勻分布；每個點上的獨立基線不小于3條，采用精密星歷解算基線；要求全線一次性布設(shè)、測量和整體平差。 2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) IGS站CP0CP0CP0CP0CP0IGS站IGS站2.2 布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CP)布設(shè)在線路初測階段建立，用靜態(tài)GPS技術(shù)建網(wǎng)；點間距約4km，隧道段應(yīng)在洞口處加設(shè)一對CP點；由三角形、大地四邊形構(gòu)成的帶狀網(wǎng)，附

10、合在CP0網(wǎng)上；全線一次布網(wǎng)、測量和整體平差；整網(wǎng)三維約束和無約束平差在2000國家大地坐標(biāo)系中進(jìn)行；GPS測量的空間直角坐標(biāo)分區(qū)、分帶投影帶至工程獨立坐標(biāo)系中。2022/7/12172 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) CP0CPCPCPCPCPCPCPCP02022/7/12182.2 布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則 線路控制網(wǎng)(CP)布設(shè)在線路定測階段建立，用靜態(tài)GPS技術(shù)或精密導(dǎo)線建網(wǎng)；沿線路每600800m布設(shè)一個點(隧道洞內(nèi)每300600m布設(shè)一對點)；由三角形、大地四邊形連接成的帶狀網(wǎng)，并附合在CP網(wǎng)上；隧道段，采用四至六條邊的導(dǎo)線環(huán)布網(wǎng)，并附合在洞口CP點上；全線應(yīng)一次布網(wǎng)、測量和整體

11、平差。2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) CPCPCPCPCPCPCPCPCP2022/7/12192 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.2 布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則軌道控制網(wǎng)(CP)布設(shè)在線下主體完工、沉降變形趨于穩(wěn)定后建立，用精密測量機(jī)器人施測；平面和高程共點的三維控制網(wǎng)，控制點埋設(shè)強(qiáng)制對中裝置；平面控制基準(zhǔn)是CP或CP點；自由設(shè)站后方邊角交會方式布設(shè)，網(wǎng)形規(guī)則；軌道系統(tǒng)施工和運營維護(hù)的控制基準(zhǔn)；數(shù)據(jù)處理采用傳統(tǒng)平面、高程平差或三維平差。CPIII點自由設(shè)站點CP、CP共點2022/7/12202 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3 建立高速鐵路精密測量基準(zhǔn)高速鐵路軌道系統(tǒng)應(yīng)在精

12、密的工程獨立基準(zhǔn)下進(jìn)行測量；建立精密測量基準(zhǔn)，包括確定最佳區(qū)域橢球和選擇最佳投影兩方面；高速鐵路測量通過對WGS84橢球的改造來確定最佳區(qū)域橢球；目的：實現(xiàn)區(qū)域橢球面與工程投影面的最佳擬合。擬合區(qū)域區(qū)域橢球2022/7/12212 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.1 同時改變橢球的長半軸和偏心率以WGS84為基準(zhǔn)橢球，便于GPS成果轉(zhuǎn)換；推算條件：測區(qū)中心P在基準(zhǔn)橢球和區(qū)域橢球中大地坐標(biāo)不變。變量假設(shè)：投影面高程為WGS84橢球參數(shù)：長半軸為第一偏心率為基準(zhǔn)位置點 在84系中的坐標(biāo)：大地經(jīng)度為大地緯度為大地高為PHHhHh地面投影面大地水準(zhǔn)面WGS84橢球面區(qū)域橢球面2022/7/1

13、2222 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.1 同時改變橢球的長半軸和偏心率保持橢球定位、定向不變，P點三維空間直角坐和大地坐標(biāo)都不變；同時改變橢球的長半軸和偏心率；新橢球面通過P點沿法線方向在測區(qū)平均高程面(投影面)上的投影;新的橢球面最大限度地接近測區(qū)平均高程面。P作用范圍WGS84橢球投影面區(qū)域橢球ZXY法線假設(shè)新橢球要素為 和 ；在新橢球坐標(biāo)系中，P點大地高由 變?yōu)?；由右圖可知，P點大地高的變化量為：2022/7/12232 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.1 同時改變橢球的長半軸和偏心率2022/7/12242 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.2 垂線偏

14、差改正通過垂線偏差改正實現(xiàn)區(qū)域性橢球與測區(qū)水準(zhǔn)面的最佳擬合；區(qū)域橢球的法線與WGS84的橢球法線一致；轉(zhuǎn)換過程：法線P垂線ZYXO天球2022/7/12252 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.2 垂線偏差改正基準(zhǔn)點P以法線為基準(zhǔn)的站心大地坐標(biāo)系以基準(zhǔn)點P為旋轉(zhuǎn)中心以垂線為基準(zhǔn)的站心天文坐標(biāo)系轉(zhuǎn) 換2022/7/12262 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.2 垂線偏差改正2022/7/12272 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.2 垂線偏差改正PO作用范圍YXZZYXYZX2022/7/12282 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2.3.2 垂線偏差改正對于旋轉(zhuǎn)中

15、心P，轉(zhuǎn)換前后三維坐標(biāo)應(yīng)保持不變，由此可得即2022/7/12292.3.3 垂線偏差如何確定？2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) ？P2022/7/12302.3.3 垂線偏差如何確定？2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) PO法線垂線水準(zhǔn)面橢球面2022/7/12312.3.3 垂線偏差如何確定？高鐵建在狹長帶狀區(qū)域，沿線每兩公里左右就有一個二等水準(zhǔn)點；大約有50%的水準(zhǔn)點與CP點重合；利用GPS測量的大地高，很容易求得沿線路走向上的高程異常；對于高速鐵路精密工程測量控制網(wǎng)，直接利用線路走向上垂線偏差的子午分量 和 卯酉分量來代替 和 。2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2022/7

16、/122022/7/12322.3.4 選擇最佳投影傳統(tǒng)投影方法是高斯投影。對于地形起伏不大的南北走向工程，建立一個坐標(biāo)系就可以控制較大區(qū)域，甚至是整條鐵路。而對于非南北走向工程，就需要劃分許多投影帶才能滿足精度要求。高速鐵路精密測量控制網(wǎng)是狹長的帶狀網(wǎng)，可根據(jù)以下原則靈活選擇投影方式：南北走向，可選擇橫軸投影；非南北走向，可選擇斜軸投影；東西走向，可選擇蘭勃特投影。 2 高速鐵路控制網(wǎng)布設(shè)和精密測量基準(zhǔn) 2022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.1 測量基準(zhǔn)和精度匹配問題高速鐵路線下基礎(chǔ)工程施工，其測量控制網(wǎng)可以基于國家統(tǒng)一基準(zhǔn)。確保新建工程不與既有建筑發(fā)生矛盾和沖突；便于地理信息的統(tǒng)一

17、。軌道系統(tǒng)施工前，需要在線下基礎(chǔ)工程的永久結(jié)構(gòu)物上，重新建立基于工程獨立坐標(biāo)系下的CP、CP、CP三網(wǎng)合一的精密控制網(wǎng)。實現(xiàn)最佳精度匹配：相鄰CP點的相對精度應(yīng)優(yōu)于7mm； 相鄰CP點的相對精度應(yīng)優(yōu)于 3mm。軌道控制網(wǎng)(CP網(wǎng))是精密三維控制網(wǎng)。 工程獨立坐標(biāo)系應(yīng)確保軌面上的長度投影變形不大于10mm/km。 這一要求的依據(jù)是：高速鐵路軌道系統(tǒng)是狹長結(jié)構(gòu)，凈寬很小(通常小于10m)，施工測量時，現(xiàn)場實測距離因長度投影變形而引起的橫向誤差(通常小于0.1mm，軌道平順性要求是0.3mm)可以小到忽略不計的程度。332022/7/123.2 CP布設(shè)CP控制點成對且對稱布置，點間距9米15米，點

18、對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CP點要永久保存，需埋設(shè)在專用觀測墩。路基段：3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理342022/7/123.2 CP布設(shè)CP控制點成對且對稱布置，點間距9米15米，點對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CP點要永久保存，需埋設(shè)在專用觀測墩。橋梁段：3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理CPIII點永久保存352022/7/123.2 CP布設(shè)CP控制點成對且對稱布置，點間距9米15米，點對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CP點要永久保存，需埋設(shè)在專用觀測墩。隧道段：3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理362022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.3 CP網(wǎng)平面測量觀測：CP觀測條件苛刻，一般要求在夜間或陰天

19、，用邊角交會自由設(shè)站模式，向前、后各3對CP點進(jìn)行全圓法方向和距離的全自動化觀測。每測站至少測量三個測回，測站之間重疊4對點。處理：全站儀的測量成果要在工程獨立坐標(biāo)系中，利用聯(lián)測的CP點作為強(qiáng)制約束點，分段進(jìn)行約束平差，求得CP點的平面坐標(biāo)。分段長度不能小于四公里，平差方法為常規(guī)平面網(wǎng)平差。精度要求：點位絕對精度優(yōu)于2mm，相鄰點的相對精度優(yōu)于1mm。CP點自由設(shè)站點CP點372022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.3 CP網(wǎng)平面測量CP測量通常按照間隔2對點設(shè)站的形式向前推進(jìn)；施工干擾或觀測條件不佳時可采用間隔1對點設(shè)站的形式向前推進(jìn)；可以直接在CP點上安置儀器進(jìn)行CP和CP的聯(lián)系測量

20、。60m左右10m左右CP點自由設(shè)站點全站儀CP加密點CP點觀測方向 382022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.4 CP網(wǎng)高程測量CP高程利用二等幾何水準(zhǔn)施測，要求相鄰CP點高程的相對精度為0.5mm。特點每個CP點都是水準(zhǔn)點，水準(zhǔn)測量時沒有轉(zhuǎn)點；網(wǎng)形規(guī)則，測量中無須量距，每站觀測四個點；水準(zhǔn)尺立在與CP標(biāo)志配套的轉(zhuǎn)接桿上，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換到CP棱鏡中心；用精密數(shù)字水準(zhǔn)儀施測，勞動強(qiáng)度低，且方便CP點名的自動錄入；測點高于地面1米左右且大致等高，測量中宜選用1米或1.5米長的特制水準(zhǔn)尺。392022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.4 CP網(wǎng)高程測量中視法往測：自一個水準(zhǔn)基點沿

21、線路右側(cè)CP點測至另一個水準(zhǔn)基點，形成附合水準(zhǔn)線路，左側(cè)CP點作為支點同步觀測。返測：測量左側(cè)CP點形成附合線路，右側(cè)CP點作為支點。 往測返測二等水準(zhǔn)點測站CPIII后視前視聯(lián)測線402022/7/123 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理3.4 CP網(wǎng)高程測量矩形法實質(zhì)是沿前后兩對CP點按順時針施測水準(zhǔn)，形成規(guī)則的水準(zhǔn)環(huán)；各個小的水準(zhǔn)環(huán)環(huán)環(huán)相連，形成規(guī)則的水準(zhǔn)環(huán)網(wǎng)。 412022/7/123.5 三網(wǎng)合一技術(shù)在線下工程的永久建筑上，布設(shè)CP點；每隔600至800米，選取一個CP點作為CP和CP的公共點； 利用CP網(wǎng)和重新布設(shè)的CP點構(gòu)成整體網(wǎng)；通過CP網(wǎng)的聯(lián)系作用，整體網(wǎng)具有兩套平面坐標(biāo)：一套是國家測繪

22、基準(zhǔn)下的坐標(biāo)；另一套是工程獨立基準(zhǔn)下的精密坐標(biāo)。 用幾何水準(zhǔn)或精密三角高程，將二等水準(zhǔn)引測到CP點上，使CP點具備三維坐標(biāo)；3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理水準(zhǔn)基點CPII與水準(zhǔn)點共點加密CPII點墩底臨時水準(zhǔn)點三角高程線路二等幾何水準(zhǔn)線路傾 斜垂 直路基段橋梁段422022/7/123.5 三網(wǎng)合一技術(shù)在線下工程的永久建筑上，布設(shè)CP點；每隔600至800米，選取一個CP點作為CP和CP的公共點； 利用CP網(wǎng)和重新布設(shè)的CP點構(gòu)成整體網(wǎng)；通過CP網(wǎng)的聯(lián)系作用，整體網(wǎng)具有兩套平面坐標(biāo)：一套是國家測繪基準(zhǔn)下的坐標(biāo)；另一套是工程獨立基準(zhǔn)下的精密坐標(biāo)。 用幾何水準(zhǔn)或精密三角高程，將二等水準(zhǔn)引測到CP點上，使

23、CP點具備三維坐標(biāo)；通過強(qiáng)制對中裝置實現(xiàn)CP和CP的無縫聯(lián)接。3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理432022/7/123.5 三網(wǎng)合一技術(shù)3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理CPII和CPIII共用點CPIII點CPI點600至700米442022/7/123.5 三網(wǎng)合一技術(shù)3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理垂 直橋墩水準(zhǔn)測量桿452022/7/123.5 三網(wǎng)合一技術(shù)3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理462022/7/123.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)CP是三維網(wǎng)，理應(yīng)按照三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)來處理觀測成果；傳統(tǒng)技術(shù)是平面和高程分別測量和處理的，本質(zhì)上并不是三維平差；利用傳統(tǒng)技術(shù)，CPIII平面網(wǎng)測量成果沒有得到充分發(fā)揮：測量機(jī)器人的

24、精密測量成果僅用于求得CPIII的平面坐標(biāo)，同樣精密的三角高程棄置不用。用復(fù)雜的幾何水準(zhǔn)測量來求得CPIII的高程。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的缺點：觀測量要改化（地面到橢球面、橢球面到平面）非原始觀測量不能充分發(fā)揮“數(shù)據(jù)探測技術(shù)”的作用為充分發(fā)揮全站儀三維觀測成果的作用，應(yīng)采用三維嚴(yán)密平差技術(shù)。3 軌道控制網(wǎng)布設(shè)和處理472022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型以全站儀三軸交點 (簡稱測站)為原點，建立站心天文坐標(biāo)系；以垂線和水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)；坐標(biāo)原點：儀器三軸交點；在該坐標(biāo)系中列立觀測方程；原始觀測量直接參與平差。3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)垂線法線ZYXNUEO赤道0子午線P482022

25、/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型空間斜距的誤差方程3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)視線492022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型空間斜距的誤差方程線性化3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)502022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型空間斜距誤差方程CP網(wǎng)邊長很短，測距比例誤差可不予考慮3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)512022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型水平方向誤差方程3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)522022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型天頂距誤差方程3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)532022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)

26、模型天頂距誤差方程3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)54邊短視線水平2022/7/123.6.1 CP網(wǎng)三維平差函數(shù)模型天頂距誤差方程當(dāng)全網(wǎng)只解算一個折光參數(shù)時，式(10-19)可簡化為不考慮折光影響時，式(10-19)可進(jìn)一步簡化為3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)552022/7/123.6.2 觀測量定權(quán)3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)562022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換引入站心大地坐標(biāo)：以法線和橢球面為基準(zhǔn)有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)西南UEN垂線法線NUEP572022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)582022/

27、7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換垂線偏差非常小 CP網(wǎng)邊長很短 3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)592022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換站心大地坐標(biāo)地心坐標(biāo)系3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)地心坐標(biāo)系站心大地坐標(biāo)系602022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換站心大地坐標(biāo)地心坐標(biāo)系3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)是正交陣，且顧及、和為非變量 其中轉(zhuǎn)換關(guān)系612022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系顧及N也是B的函數(shù)，令 其中 正交矩陣對角矩陣622022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函

28、數(shù)模型轉(zhuǎn)換3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)對于測站P上任意一點J的站心大地坐標(biāo) 有 CPIII控制網(wǎng)測點距離很近(30m150m)，其大地坐標(biāo)的差值不會超過5秒，因此有高 程大地高東坐標(biāo)經(jīng) 度北坐標(biāo)緯 度632022/7/123.6.3 不同基準(zhǔn)下函數(shù)模型轉(zhuǎn)換誤差方程轉(zhuǎn)換至大地坐標(biāo)系優(yōu)點橢球系統(tǒng)是一個數(shù)學(xué)上精確定義的曲面坐標(biāo)系統(tǒng)，優(yōu)點是其表面與地球表面大致吻合，這樣就使橢球坐標(biāo)的地理解釋更為直觀；橢球模型提供了可以把GPS觀測值和全站儀觀測值統(tǒng)一起來的平臺；在經(jīng)度和緯度作為坐標(biāo)未知數(shù)的前提下，平差就與地圖投影無關(guān)。這一優(yōu)點非常重要：如果按照常規(guī)平差技術(shù)在高斯投影面上處理觀測成果，就必須考慮投影變

29、形問題，而這些變形通常都很復(fù)雜，很難用線性數(shù)學(xué)模型來表達(dá)，因此，常規(guī)平差技術(shù)只適用于局部的、有限大小的控制網(wǎng)。而在橢球基準(zhǔn)下，數(shù)學(xué)模型對控制網(wǎng)的大小根本沒有限制。對于橢球基準(zhǔn)下的三維平差，觀測值可以以其原始形式帶入數(shù)學(xué)模型。這樣做對統(tǒng)計檢驗尤為重要，因為只有對原始觀測值進(jìn)行統(tǒng)計檢驗才是最合理的。3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)642022/7/123.6.4 近似坐標(biāo)計算計算原理：假設(shè)各個測站的三維坐標(biāo)為(0，0，0），各測站觀測的方向值即為方位角，由此，可利用全站儀原始三維觀測值，直接計算各測站所有觀測點的三維坐標(biāo)；第步求得的三維坐標(biāo)是各個測站相互獨立的。因為相鄰測站之間會重復(fù)觀測8個點，利用

30、這些重復(fù)觀測點，可以將第二測站的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到第一測站的坐標(biāo)系下。依此類推，順次將所有測站的坐標(biāo)都轉(zhuǎn)換到第一測站的坐標(biāo)系下；利用網(wǎng)中CP點的已知坐標(biāo)，將第步求得的基于第一測站坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換至工程獨立坐標(biāo)系中。通過地圖投影，上述工程獨立坐標(biāo)還可轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo)或地心坐標(biāo)等各種形式。 3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)652022/7/123.6.4 近似坐標(biāo)計算計算原理演示3.6 CP網(wǎng)三維嚴(yán)密平差技術(shù)CPIII坐標(biāo)已求解設(shè)站點已求解CPIII坐標(biāo)未求解設(shè)站點未求解1234假定起始坐標(biāo)(0，0，0)假定起始方位角“0”662022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器自由

31、設(shè)站極坐標(biāo)法三維測量以軌道控制網(wǎng)CP為基準(zhǔn)；采用全站儀自由設(shè)站三維坐標(biāo)法測量；相鄰測站重疊觀測至少2對CP點。672022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器搭接測量不同測站重復(fù)測量的點稱搭接點；平滑不同測站之間出現(xiàn)的測量偏差；單點搭接和多點搭接。單點搭接站間存在測量誤差；兩列放樣點不平順連接，中間會出現(xiàn)“錯臺”；第二站儀器重新定向，確保測設(shè)點平順連接。 682022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器多點搭接測量采用余弦函數(shù)對重復(fù)測量的搭接點進(jìn)行平滑處理；重復(fù)點的坐標(biāo)取兩次測量的加權(quán)平均值。第一站測點的權(quán)重第二站測點的權(quán)重69202

32、2/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器地球曲率的影響軌道系統(tǒng)精密測量需要考慮地球曲率影響；全站儀測量范圍通常限制在100米以內(nèi)。 702022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器軌檢儀即軌檢小車，內(nèi)部裝有高精度的距離、傾斜傳感器；用全站儀測量軌檢小車上固定棱鏡的三維坐標(biāo)；通過棱鏡與各傳感器的幾何關(guān)系，精確求得左右鋼軌頂點的坐標(biāo)、軌距、水平等要素。通過多點測量，可以求得軌向、高低、軌道扭曲等軌道參數(shù)。712022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.1 軌道工程測量方法及專用儀器其它專用設(shè)備 強(qiáng)制對中測釘球 棱 鏡對中尺墊 精密測量棱鏡座

33、 不等高三角架軌道特征點模擬裝置722022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.2 軌道精調(diào)測量利用全站儀自由設(shè)站，配合軌檢小車進(jìn)行測量，分精調(diào)和粗調(diào)；粗調(diào)：測距范圍不超過100米，間隔35點測量一個點；精調(diào)：測距范圍不超過70米，逐點測量，需要搭接。 利用前后各兩對CP點自由設(shè)站；測量軌檢小車上的棱鏡；實時顯示調(diào)整量。左線右線CPIIICPIIICPIIICPIII測站測量范圍732022/7/124 軌道系統(tǒng)精密測量 4.2 軌道精調(diào)測量軌道精調(diào)方法將外軌高程大致調(diào)整到位，平面位置精確調(diào)整到位；以外軌為平面基準(zhǔn)，利用軌道尺固定軌距，通過高程測量，將內(nèi)軌精確調(diào)整到設(shè)計位置；以內(nèi)軌為基準(zhǔn)，利用

34、軌道尺控制超高，將外軌精確調(diào)整到設(shè)計位置。 742022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 按施工方法不同，分為型雙塊和型雙塊；利用軌排法施工的，稱為型雙塊；利用機(jī)械壓入法施工的，稱為型雙塊。752022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 5.1 軌排精調(diào)測量用工具軌將雙塊式軌枕組裝成軌排；間隔23根軌枕安裝一根精調(diào)橫梁；利用精調(diào)橫梁和螺桿調(diào)節(jié)器將軌排提升到地面以上5070mm；立模、扎筋并澆筑混凝土，將軌枕固定在混凝土底座上。762022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 5.1 軌排精調(diào)測量澆筑混凝土前，通過螺桿調(diào)節(jié)器和橫向調(diào)節(jié)器，將軌排調(diào)整到設(shè)計位置；分粗調(diào)和精調(diào)兩個過程。粗調(diào)：精調(diào)小車間隔12個橫梁測量一點，

35、同時對多個橫梁進(jìn)行調(diào)整，將軌排大致調(diào)整到設(shè)計位置；精調(diào)：逐梁測量和精確。772022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 5.2 機(jī)械法施工的支腳精調(diào)施工原理澆筑混凝土；將軌枕框架準(zhǔn)確放置到設(shè)計位置；通過高頻震動將軌枕壓入混凝土中。 782022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 5.2 機(jī)械法施工的支腳精調(diào)精調(diào)原理：軌枕位置實際上是由線路左側(cè)的三維可調(diào)支腳決定。三維可調(diào)支腳事先被錨固；將支撐球窩精確調(diào)整到設(shè)計位置；通過嵌合球使橫梁左端與左側(cè)支腳對位；通過嵌合球與右側(cè)支腳對位；軌枕框架安放到前、后兩根橫梁上。 792022/7/125 雙塊軌枕精調(diào) 5.2 機(jī)械法施工的支腳精調(diào)支腳放樣測量在軌道中間架設(shè)儀器，利

36、用測量機(jī)器人，沿線路左、右兩側(cè)逐點測量，定出各個支腳的設(shè)計位置。 支腳精調(diào)用連接工裝架設(shè)測量機(jī)器人；利用CP自由設(shè)站；單向后退法逐點測量；支撐球窩精確調(diào)整到設(shè)計位置；單點搭接測量；利用水平尺調(diào)整右側(cè)支腳。 802022/7/126 軌道板精調(diào) 型板式無砟軌道設(shè)計理念軌道板經(jīng)過數(shù)控磨床精確打磨，假定鋼軌和扣件沒有誤差，將軌道板精確安裝到設(shè)計位置，鋪軌后，不用對軌道進(jìn)行精調(diào)，就能形成高平順的軌道系統(tǒng)。 型板式軌道施工過程首先施工下部基礎(chǔ)；利用六個精調(diào)器，配合測量機(jī)器人，將軌道板逐塊精確調(diào)整到設(shè)計位置；通過灌注孔灌注CA砂漿，填充軌道板和下部基礎(chǔ)之間的空隙。下部基礎(chǔ)：精度厘米級30mm厚CA砂漿12

37、3456CA砂漿灌注孔精調(diào)器812022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)利用博格精調(diào)標(biāo)架，配合測量機(jī)器人CRTS精調(diào)軌道板。822022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)博格精調(diào)標(biāo)架使用原理將三個標(biāo)架放置到軌道板的前、中、后三對承軌臺上；標(biāo)架的觸舌A觸及大鉗口的外斜面(圖中M點)；1、2兩個棱鏡中心是對應(yīng)承軌臺的軌道特征點；通過精密測量，將三個標(biāo)架的6個軌道特征點調(diào)整到設(shè)計位置。 大鉗口A12MN左承軌臺右承軌臺3832022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)博格技術(shù)的測量原理ZdzYXdy承軌臺設(shè)計位置實測承軌臺位置dx要求：點到點，三維調(diào)整問題：軌道板

38、縱向無法調(diào)整到設(shè)計位置842022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)博格技術(shù)實質(zhì)：點與點之間的三維調(diào)整 橫向偏差可控制在10mm以內(nèi)，但縱向偏差可達(dá)1020mm；精調(diào)器只能橫向和豎向調(diào)整，軌道板在縱向上無法調(diào)整到設(shè)計位置；按常規(guī)方法架設(shè)儀器進(jìn)行測量，受縱向偏差影響，軌道板的橫向和豎向也很難調(diào)整到位；利用不等高三腳架；在線路中線上設(shè)站；儀器與軌面等高。852022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)減弱橫向調(diào)整誤差影響的措施：測設(shè)GRP網(wǎng)GRP位于線路兩側(cè)；GRP點與定位錐一一對應(yīng)；軌道板鋪放在兩個GRP點之間；儀器架在GRP點上，通過兩點定向。 862022/7/126

39、軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)GRP平面測量測站盡量靠近軌道中線，左、右線分別布設(shè)；用一個盤位按順時針方向測量，站間搭接3至5個點；一測回：先測CP點，再由遠(yuǎn)及近測量1015個GRP點，然后再測CP點；測3至4個測回取均值，利用CP點，將GRP點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至工程獨立坐標(biāo)系。GRP高程測量使用一把水準(zhǔn)尺，用電子水準(zhǔn)儀自帶程序沿線路逐點測量；每隔300米左右起、閉于CP點，線路上的其它CP點為轉(zhuǎn)點；GRP點按支點測量，每站前后各測量46個GRP點；附合測段間搭接三個點。872022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)軌道板精調(diào)：兩點設(shè)站 利用不等高三腳架，在GRP點C上架設(shè)測地機(jī)器人，

40、在GRP點E上架設(shè)后視棱鏡。1號板2號板3號板1C10BDE6承軌臺承軌臺承軌臺精調(diào)方向A4號板 882022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)軌道板精調(diào)：標(biāo)架標(biāo)定及精調(diào)首塊軌道板 891號板2號板3號板1C10BDE6承軌臺承軌臺承軌臺精調(diào)方向A4號板待調(diào)軌道板1號板2號板1C10BDE6承軌臺承軌臺承軌臺精調(diào)方向A4號板2133號板標(biāo)定標(biāo)架首板精調(diào)2022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)軌道板精調(diào)：搭接設(shè)站后視棱鏡由GRP點E向后移動1塊軌道板的距離，搬站至GRP點D；將測量儀器由GRP點C，向后移動2塊軌道板的距離，搬站至GRP點A；將搭接標(biāo)架4按裝到已經(jīng)精調(diào)到

41、位的1號軌道板的第1對承軌臺上。三點定向和高程傳遞 已調(diào)軌道板待調(diào)軌道板1號板2號板1CBDE承軌臺精調(diào)方向A4號板3號板4902022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)軌道板精調(diào)：精調(diào)后續(xù)軌道板 已調(diào)軌道板待調(diào)軌道板1號板2號板1CBDE承軌臺精調(diào)方向A4號板3號板4待調(diào)軌道板1106承軌臺承軌臺承軌臺213已調(diào)軌道板1號板2號板1CBDE承軌臺精調(diào)方向A4號板3號板4待調(diào)軌道板1106承軌臺承軌臺承軌臺213已調(diào)軌道板912022/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)博格精調(diào)技術(shù)的精度分析：誤差累計，引起沉板和浮板；分段閉合，消除沉板和浮板引起的線路起伏。浮板92202

42、2/7/126 軌道板精調(diào) 6.1 博格精調(diào)技術(shù)博格精調(diào)技術(shù)的精度分析：顧及GRP點的絕對精度約為0.8mm，不等高三腳架的設(shè)置精度約為0.5mm，則有 絕對精度主要取決于GRP的相對精度，勉強(qiáng)能達(dá)到0.3mm 。相對精度932022/7/126 軌道板精調(diào) 6.2 基于軌道的軌道板精調(diào)技術(shù)利用自定心鋼軌模擬裝置模擬軌道特征點；鋼軌模擬裝置具備自定心功能，確保底座中心自動移至軌道中心；棱鏡中心剛好位于鋼軌頂?shù)脑O(shè)計位置。精調(diào)期間942022/7/126 軌道板精調(diào) 6.2 基于軌道的軌道板精調(diào)技術(shù)精調(diào)原理：ZdzYXdy設(shè)計線路 以軌道為基準(zhǔn)，確定點與線的位置關(guān)系。通過兩維移動，將軌道特征點直接調(diào)整到線路設(shè)計位置。實質(zhì)：兩維調(diào)整線路模型平曲線模型線路長模型dy豎曲線模型dz952022/7/126 軌道板精調(diào) 6.2 基于軌道的軌道板精調(diào)技術(shù)精調(diào)過程：在合適位置架設(shè)全站儀并利用CP設(shè)站；在儀器前面第四塊軌道板的首端、中間、末端三對承軌臺上各放置一個鋼軌模擬裝置；測量并精調(diào)軌道板首、末兩端，通過逐步趨近，將其調(diào)整到設(shè)計位置；測量中間承軌臺的三維坐標(biāo)，將軌道板中部的高程調(diào)整到位；重復(fù)二、三步，將儀器前面的