高速鐵路無砟軌道運(yùn)營階段CPⅢ復(fù)測方法研究

楊 昊 白海峰

(大連交通大學(xué)土木與安全工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)

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高速鐵路無砟軌道運(yùn)營階段CPⅢ復(fù)測方法研究

楊 昊 白海峰

(大連交通大學(xué)土木與安全工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)

根據(jù)CPⅢ網(wǎng)橫、縱向弦長計(jì)算原理，對CPⅢ網(wǎng)橫、縱向弦長較差的限差進(jìn)行了計(jì)算，通過實(shí)際驗(yàn)證指出運(yùn)用相鄰點(diǎn)位之間橫、縱向弦長關(guān)系進(jìn)行CPⅢ網(wǎng)復(fù)測的方法是可行的，有助于提升高鐵運(yùn)營維護(hù)階段的復(fù)測效率。

高速鐵路，CPⅢ網(wǎng)，復(fù)測，運(yùn)行維護(hù)

0 引言

高速鐵路無砟軌道在施工建設(shè)時布設(shè)有高精度的軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)，布設(shè)CPⅢ網(wǎng)的目的在于準(zhǔn)確的控制軌道精度，以確保軌道的平順性。但現(xiàn)有的CPⅢ復(fù)測還有很多亟待解決的技術(shù)難題，其主要表現(xiàn)為工作量大、效率低等。因此研究一種新型適用于運(yùn)營階段的復(fù)測方法以提高復(fù)測效率、精度是現(xiàn)在高鐵發(fā)展中需要解決的問題之一。

高速鐵路無砟軌道的平順是由相鄰的CPⅢ網(wǎng)控制點(diǎn)位置維持的，所以CPⅢ網(wǎng)的穩(wěn)定性可以用相鄰點(diǎn)位間的幾何關(guān)系來檢測，其中相鄰點(diǎn)位的幾何關(guān)系我們用CPⅢ點(diǎn)之間的橫向和縱向弦長關(guān)系來判斷[1]。因此本文將對相鄰CPⅢ點(diǎn)之間的橫向和縱向弦長變化進(jìn)行考察，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)通過原測和復(fù)測數(shù)據(jù)對比分析來對CPⅢ點(diǎn)的穩(wěn)定性做出判斷。

1 CPⅢ網(wǎng)橫、縱向弦長計(jì)算原理

1.1 CPⅢ網(wǎng)橫向弦長計(jì)算原理

3個自由測站及其觀測邊長和角度組成了CPⅢ點(diǎn)的橫向弦長，如圖1所示。

圖1中F1,F2,F3為三個相鄰的自由測站，相鄰的6對CPⅢ

點(diǎn)用數(shù)字1～12表示，由于同一對CPⅢ點(diǎn)間的弦長基本與線路垂直，所以我們可以通過余弦定理計(jì)算得出CPⅢ點(diǎn)間的橫向弦長，為了減小觀測誤差我們通過F1,F2,F33個測站的觀測值可以對同一對CPⅢ點(diǎn)得出3組不同的橫向弦長并取其平均值，得該點(diǎn)對的CPⅢ網(wǎng)橫向弦長。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中,S以m為單位；ρ=206 264.809 765 60；mSF1-8,mSF1-9,mSF2-8,mSF2-7,mSF3-8,mSF1-7及m∠F1,m∠F2,m∠F3根據(jù)全站儀的標(biāo)準(zhǔn)精度為準(zhǔn)。

則8,7兩CPⅢ點(diǎn)的橫向弦長的均值為：

(7)

(8)

CPⅢ網(wǎng)橫向弦長較差用如下公式計(jì)算：

(9)

(10)

1.2 CPⅢ網(wǎng)縱向弦長計(jì)算原理

3個自由測站及其觀測邊長和角度組成了CPⅢ點(diǎn)的縱向弦長，我們通過類似于CPⅢ網(wǎng)橫向弦長的計(jì)算原理得出CPⅢ點(diǎn)間的縱向弦長，其計(jì)算方法參考橫向弦長計(jì)算公式。

2 CPⅢ網(wǎng)橫、縱向弦長較差限差的計(jì)算

《高速鐵路工程測量規(guī)范》[3]中規(guī)定CPⅢ網(wǎng)測量全站儀標(biāo)稱精度為水平方向測量中誤差不大于1″，距離測量中誤差不大于1 mm+2 ppm，現(xiàn)將上述精度作為CPⅢ網(wǎng)水平方向及距離測量的先驗(yàn)精度，測站點(diǎn)間距一般為120 m、相鄰CPⅢ點(diǎn)間的縱向距離為69 m、橫向距離11 m。將這些基本參數(shù)代入式(1)～式(10)模擬出其橫向、縱向弦長較差的限差。模擬結(jié)果得CPⅢ網(wǎng)復(fù)測與原測的橫向和縱向弦長較差的限差分別為±1.21 mm和±2.44 mm。

為了避免出現(xiàn)疏漏，我們要適當(dāng)放寬CPⅢ網(wǎng)橫縱向弦長較差相差，因此文章中我們將CPⅢ網(wǎng)的橫向和縱向弦長限差分別設(shè)定為±1 mm和±2 mm。

3 實(shí)際驗(yàn)證

本文將采用哈大客運(yùn)專線沈陽—大連段CPⅢ網(wǎng)復(fù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證本復(fù)測方法的正確性。CPⅢ點(diǎn)橫向間距9 m，縱向距離為65 m，CPⅢ網(wǎng)施測采用自由測站邊角交會法使用Leica TS30全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其角度和距離觀測精度可達(dá)到《高速鐵路測量規(guī)范》要求。CPⅢ網(wǎng)復(fù)測與原測的部分橫縱弦長及較差處理結(jié)果為：橫向弦長較差093331-093332，093333-093334，093335-093336，094301-094302，094303-094304，094305-0943036分別為-0.633，0.91，-1.42，-0.46，0.39，-0.09；縱向弦長較差093331-093333，093333-093335，093335-094301，094301-094303，094303-094305分別為0.83，-2.69，3.16，1.87，-1.02(取093F006，093F007及093F008段數(shù)據(jù))。

由上述數(shù)據(jù)可知，在CPⅢ網(wǎng)復(fù)測期間點(diǎn)對093335-093336的橫向弦長較差為-1.42 m，不滿足于±1 mm的橫向弦長較差限差的要求，這說明這兩點(diǎn)中有一點(diǎn)發(fā)生了位移，我們需要結(jié)合這兩點(diǎn)與其他點(diǎn)間的縱向弦長較差對確定哪一點(diǎn)發(fā)生了變化。對093333-093335和093335-094301之間的縱向弦長較差分別為-2.69 m和3.16 m，均超過了±2 mm的要求，其中094305-0943036，094301-094303，093331-093333之間的橫縱向弦長較差滿足限差要求，說明點(diǎn)位093333，094301和093336是穩(wěn)定的，則得出結(jié)論點(diǎn)位093335發(fā)生了位移。該結(jié)論說明本文提出的通過CPⅢ網(wǎng)相鄰點(diǎn)間的橫向和縱向弦長變化來進(jìn)行復(fù)測的方法是可行有效的。

4 結(jié)語

本文在現(xiàn)有高鐵運(yùn)營維護(hù)階段中CPⅢ復(fù)測方法存在不足的情況下，提出了使用相鄰CPⅢ點(diǎn)位之間橫縱向弦長關(guān)系進(jìn)行CPⅢ網(wǎng)復(fù)測方法創(chuàng)新，并得出橫縱向弦長較差及限差的基本計(jì)算模型。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對CPⅢ網(wǎng)橫縱向限差進(jìn)行模擬計(jì)算，并得出其限差值分別為±1 mm和±2 mm，該值可為CPⅢ網(wǎng)相鄰點(diǎn)位關(guān)系是否穩(wěn)定提供參考，但僅限于測站間距為120 m，橫向間距9 m、縱向間距65 m的情況。說明本文的方法具有一定的局限性，還需要進(jìn)一步深入研究。

[1] 王國昌，徐小左，劉成龍．高速鐵路CPⅢ平面網(wǎng)的閉合差研究及其應(yīng)用[J]．鐵道學(xué)報，2009(10):79-83．

[2] 陸本藻，邱衛(wèi)寧．誤差理論與測量平差[M]．武漢:武漢大學(xué)出版社，2012.

[3] TB 10601—2009，高速鐵路工程測量規(guī)范[S]．

Study on CPⅢ repetition measurement methods ofhigh-speed railway ballastless track at operation phase

Yang Hao Bai Haifeng

(CollegeofCivil&SafetyEngineering,DalianUniversityofTraffic,Dalian116028,China)

According to horizontal and vertical chord length calculation principles of CPⅢ network, the paper calculates the limit value of horizontal and vertical chord length of CPⅢ network. Through actual test, it points out that applying horizontal and vertical chord length relationship of neighborhood point for CPⅢ network repetition measurement is feasible, which will be some help for improving high-speed railway repetition measurement efficiency at operation maintenance phase.

high-speed railway, CPⅢ network, repetition measurement, operation maintenance

2015-02-05

楊 昊(1989- )，男，在讀碩士； 白海峰(1968- )，教授

1009-6825(2015)11-0128-02

U213.244

A