高速铁路测量平面控制网构建思路研究

工　程　技　术

高速铁路测量平面控制网构建思路研究①

赵萌

(铁道第三勘察设计院集团有限公司天津 300142)

摘要:为了适应高速铁路高速行车的平顺性和舒适性的要求,高速铁路轨道必须具有较高的铺设精度,甚至精度要保持到毫米级范围内。本文基于笔者多年从事铁路控制测量的相关工作经验,以笔者参与的某高速铁路控制测量为研究对象,探讨了高速铁路测量控制网技术,论文首先分析了测量工程的概况,进而给出了测量平面控制网的实例,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:测量平面控制测量基线解算精度分析中图分类号:P2文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)10(c)-0036-02

为满足某段高速铁路客运专线无碴轨道施工、运营以及后期复测和维护需要,保证高速铁路运营的高平顺性,按照分级布网、逐级控制的原则,在该段铁路客运专线全线建立高精度的平面和高程控制网。下面主要针对严格按照技术规范获取的某高速铁路控制测量数据进行处理分析,研究高速铁路精密控制网测量的方法和技术。

1 勘测设计阶段控制测量工程概况

1.1己有测量成果

该段勘测设计工作开始,既有工程控制测量数据资料情况如下。

国家A、B级GPS点12个,间隔为50km左右,各点基本与既有二等水准路线公用,分别为B1215、B1218、B1219、B1233、B1235、B1238、B1239、B1256、B1258、B1278、B1280、B1282。

1.2施工坐标系选择

在观测过程中,联测上述点,进行基准网的测设。施工坐标系统均采用2000国家大地坐标系椭球参数:a=6378137m、f=1/298.257222101,坐标系的分界处一般都

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选择在直线段且不在隧道或站场范围内;不在曲线上;同一隧道范围内一般不采用两个不同的施工坐标系;隧道与曲线连接的段落,坐标系不能分开设计的,投影变形值超过1/100000的采用加密CPII控制点和进行长度改化方式予以解决施工放样问题。

1.3己有测量成果的评价和利用

本线在原勘测设计阶段己经充分考虑了投影变形的影响,因此本次精密控制测量的坐标系统可以利用原勘测阶段的坐标系统参数。既有工程控制网坐标系统设计参照依据为《高速铁路测量暂行规定》相关要求,在精度等级、分布密度、规格和埋深都与无碴轨道施工控制网要求存在较大差距,不能满足无碴轨道铺设技术要求,需在全段建立满足无碴轨道铺设要求的精密工程控制网。本段原勘测阶段联测的国家三角点兼容性差。因此应重新建立B级GPS框架网——基准网,以便作为后续精测网的起算约束点。但是要与原有约束点进行联测,以确保新建精测网资料与既有勘测设计资料保持一致。

其它ＧＰＳ数据

2 高速铁路测量平面控制网处理实例分析

2.1基准网基线解算

(1)基准网网中的GPS基线向量采用精密星历和精密基线解算软件Gamit进行平差计算,其解算的精密基线的同步环闭合差严格为0。(2)GPS的基线解算质量主要通过重复边和异步环闭合差检核。(3)基准网严格按照技术要求进行观测,在内业数据处理时,分3种方式进行基线向量解算。

①24h作为一个时段,整体计算;②将24h分成2个时段,每个时段16个小时,中间重复4h;③24h分成4个时段,每个时段6h。

经过对比分析,3种方法计算结果差值均<10mm,最终成果采用将24h分成2个时段的计算结果。

由于两种约束网平差坐标成果之间存在较大差异。点位空间三维坐标分量差值最大达到9mm,基线长度差值最大达到5mm。这一差异主要由双方选用坐标位置基准和约束平差方法的不同而产生的。

为了保证该段精密工程控制测量的CPO控制网坐标基准的统一,采用精测网评估验收专家组建议该段铁路客运专线工程CPO控制网坐标采用评估验收专家组计算的CPO约束网平差计算的坐标成果统一平差。2.2CPI和CPII基线解算

该段高速铁路CPI和CPII是采用GPS静态差分技术,按照相关规范布设的。限于精度要求,它们一般选用Leica或者Trimble双频GPS接收机来采集数据。数据采集完成后,经预处理没有任何问题后,将所有原始观测文件(Trimble数据需转化为rinex数据)输入商用软件LGO7.0,再对点号、天线量高方式、天线高复核后进行基线解算基线解算前,考虑以最佳的方式构网。数据采集过程一般采用4台GPS在各自的测站上,同时观测相应的时间,便完成一个时段测量;然后,以边连的方式,其中2台不搬站,另外2台仪器翻滚推进或者4台仪器分两组共同推进,准备进行下一个测段。其中翻滚推进方式的两个处于不搬站的仪器应改变仪器高。

其中A、B、C、D为同步观测的4台接收机。CPI和CPII在LGO软件的构网方式一般采用由3条同时段采集的基线和另一时段公用边基线构成异步环,各异步闭合环采用边连式连接,逐环构网。在联测基准网时,有可能采用3台仪器观测,此时也应用边连式连接其它异步环。CPI和CPII构网的唯一不同点只是CPI观测了2个时段,要进

Ｒｉｎｅｘ格式

预处理，采用缺省模式进行整周模糊度解算，

建立异步环网，并存储解算结果。．ａｓｃ格式ＡＳＣ　Ⅱ码基线文件

ｔｇｐｐｓｗ软件

闭合环计算并检验重复基

线计算

无约束平差

ＧＰＳ原始数据

建立约束平差坐标系输入约束平差已知数据

约束平差

导入

重测