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试述精密我国高速铁路精密工程测量技术科学性经典

收藏本文 2024-03-11 点赞:32870 浏览:148174 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本文研究了我国高速铁路精密工程测量技术标准的科学性,以高速铁路精密工程测量内容为重点,精度定位高速铁路轨道的外部几何尺寸和内部几何尺寸,对高速铁路精密工程测量的三网合一的测量体系、坐标基准、布网原则进行了统一的阐述。提出了高速铁路工程应在框架控制网(CPO)基础上高程控制网分二级布设、测量平面控制网要分布设的方法,平面坐标系统应应按三网合一的原则以及采用边长投影变形值小于等于10 mm /km的工程独立坐标系进行高速铁路精密工程测量的观点。
关键词:高速铁路精密工程;测量技术;标准;分析;
伴随着我国高铁无咋轨道工程的建设,我国高速铁路工程测量技术标准也逐渐完善。告诉铁路要在运行速度比较快的条件下保证列车乘客的舒适和安全,就一定要有精确以及高平顺性的几何线性参数,这些参数包括轨道的内外几何尺寸,轨向、水平、高低、轨距、设计高程、扭曲以及中线的偏差,其精度也要严格控制在1-2mm内。所以,在建设高速铁路过程中,建立精密的工程测量标准是很关键的。

一、高速铁路精密工程测量的特点

高速铁路精密工程测量技术标准的主要研究内容有:实现各个精度指标的保证体系;确定高速铁路的各个精度指标。在测量控制网的建立中,要论证和研究精度阈值,控制网设计的精度准则已经控制网精度计算方法等。
研究和确定高程控制网以及平面控制网的精度要求,保证高速铁路平稳安全运行,满足高速铁路施工控制的需求,是高速铁路精密工程测量技术标准的核心。和普通铁路测量相比较,高速铁路工程测量有更高的精度要求,更强的系统性。研究和确定高程和平面控制的相关精度指标,是解决高速铁路建设问题的关键之一。

二、确立高速铁路精密工程测量技术标准的前提

要选择平面控制测量的基准,就是要选择平面控制测量的平差参考系,也就是给控制网的平差提供一系列必须的起始数据来求平差问题的唯一解。要确定这个基准,主要包括平面起算数据的确定以及平面坐标系的确定这两个内容。要研究好平面控制测量基准,要解决的问题就是怎样选择起始数据才可以满足高速铁路控制测量的要求问题。
高速铁路工程测量施工因为其较高的精度需求,要求现场实测值和由坐标反算的边长值一直,这就是尺度统一的意思。但传统铁路运用的是北京五四坐标系的投影,因为存在高程投影变形以及高斯投影变形,导致现场实测值和由坐标反算的边长值不一样,无法满足高速铁路工程测量的要求。
为了保证高速铁路各阶段测量成果的一致性以及铁路平面控制网的稳定性,高速铁路的工程测量要用强基准固定数据平差。
点为坐标在测量控制网中是一个待估参数。观测量在对于测角网来说是角度或者方向。但是,如果仅仅依靠角度或者方向是不能确定一个点在网的位置、大小和方位的,也就是不可能确定点在网中的坐标值。所以,就需要两个点的纵横坐标或者是一个点的位置,一个尺度基准以及一个方位。观测量对于边角网、测边网或者导线网来说,是方向和边长。一般说来,边角网、測边网和测角网都是二维平面控制网,其基准数加上尺度基准就是4。
要在平差的时候得出待定坐标参数的最优估计值,一般都要用不同的方法给出控制网基准。给出强基准(即固定形式基准)的,一般是针对施工控制网和测图控制网。强基准指的是固定的原始数据,平差后依然要求保持基准形式不发生改变,除此之外,以拟稳平差以及自由网平差的监测网也属于强基准。配置和滤波中的信号(待估参数)的一准一般都是以信号的随机信息(先验方差以及先验期望)确定的,信号全部或者部分是随机量,被称为弱基准。这种托基准会在平差后得到一定程度上的修正。强基准问题中的测量控制网优化设计问题一般有自由网平差和经典平差之分,自由网平差是秩亏平差,方程没有唯一解,而经典平差有足够的起算数据,误差方程系数矩阵为列满秩。
高程控制测量基准统一使用1985国家高程基准,当一些低端没有1985高程基准水准点时,可以以独立高程起算或者引用其他高程系统,但在权限高程测量贯通之后一定要换算成1985国家高程基准,消除段高。
在CPO基础上,高速铁路平面控制测量一般分布网测量。第一级(基础平面控制网)主要为了施工、勘测、运营维护等提供坐标基准;第二级(线路控制网)主要为施工和勘测提供控制基准,第(轨道控制网)一般为运营维护和轨道施工提供控制基准。平面控制网的相互关系如下图所示:

三、三网合一

勘测控制网、运营维护控制网以及施工控制网简称“三网”。为了满足控制网测量成果符合高速铁路勘测、施工和运营维护这三个阶段的要求,这仨阶段的高程和平面控制测量都要采用CPI为基础平面控制网,以二等水准基点网水准基点网为基础的高程控制网,这就是所谓的“三网合一”。
如果没有保证高程控制网点统一,就会导致线位偏离设计位置,无法按照设计的坐标高程进行施工,高程净空界限不足等后果。如果轨道施工控制网和线下施工控制网坐标高程不一致,就没法按照设计的要求铺设轨道,甚至导致轨道工程和线下工程错开。
“三网合一”是告诉铁路采用坐标进行工程施工,线路勘测设计以及运营维护的前提。在此基础上,线路和附属建筑物的坐标和里程都应该一一对应,每个里程对应唯一一个坐标,使高速铁路维护和施工能一招设计的线性进行,保证高速铁路轨道平顺,也为构建数字化铁路和信息化公务管理创造条件。“三网合一”是高速铁路工程测量技术体系的核心和基础。
高速铁路线路长,路基、桥梁、涵洞、隧道工程量大,沿线复杂地质条件对工程建设影响大,线下构筑物变形是无砟轨道铁路的重要参数,一直贯穿于设计、施工、运营养护、维修各阶段。高速铁路构筑物的变形监测与控制是高速铁路建设成败和安全运营的关键。
高速铁路精密工程测量技术标准的编制实施,开创了我国高速铁路工程测量技术标准体系,大大提高了我国铁路工程测量的技术水平,有力地推动了铁路工程测量技术进步,及时为我国高速铁路的大规模建设提供了测量技术标准。采用该标准成功地建成了武广、郑西客运专线无砟轨道铁路以及胶济、合宁、合武、甬台温、温福、石太、福厦等客运专线,目前在建的京沪、哈大、京石、石武等无砟轨道高速铁路及一批有砟轨道客运专线均按照此标准开展精密工程测量。
高速铁路精密工程测量技术的研究,为建立我国高速铁路精密工程测量技术体系奠定基础,同时为我国高速铁路的大规模建设及时提供测量技术标准。高速铁路精密工程测量技术标准为我国建设世界一流的高速铁路提供了技术支撑。
随着我国高速铁路的相继竣工及投入运营,如何利用已有的平面、高程控制网快速完成高速铁路运营养护维修测量,以及测量控制网自身的维护等问题需要进一步深入研究。
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