高速鐵路軌道測(cè)量控制網(wǎng)區(qū)段搭接的探討

（安徽二水測(cè)繪院 安徽蕪湖241000）

（安徽二水測(cè)繪院 安徽蕪湖241000）

高速鐵路軌道測(cè)量控制網(wǎng)（CPⅢ）區(qū)段的搭接質(zhì)量，給軌道平順性產(chǎn)生重要影響，因此，加強(qiáng)對(duì)控制網(wǎng)區(qū)段搭接的研究，確保其滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)提高鐵路軌道使用壽命，確保功能的充分發(fā)揮具有重要意義。本文對(duì)CPⅢ平面控制網(wǎng)搭接處理方法進(jìn)行分析，并對(duì)CPⅢ高程控制網(wǎng)搭接處理進(jìn)行研究，以供高速鐵路軌道施工參考。

高速鐵路軌道測(cè)量控制網(wǎng)區(qū)段搭接

高速鐵路CPⅢ控制網(wǎng)由很多區(qū)段構(gòu)成，每個(gè)區(qū)段長(zhǎng)度超過4km，彼此之間的搭接靜態(tài)平順性需滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，以確保通車安全。考慮到高速鐵路軌道測(cè)量控制網(wǎng)區(qū)段搭接涉及較多專業(yè)知識(shí)，因此，有必要對(duì)區(qū)段搭接處進(jìn)行研究。

1 CPⅢ平面控制網(wǎng)搭接

CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)位分布與線路方向一致且左右對(duì)點(diǎn)，為降低使用函數(shù)的表達(dá)難度，將搭接處理劃分為沿線路縱向搭接與左右CPⅢ點(diǎn)分別進(jìn)行搭接。當(dāng)重疊搭接點(diǎn)為6個(gè)時(shí)，對(duì)搭接重疊點(diǎn)前后的1個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行延長(zhǎng)處理當(dāng)作起始固定點(diǎn)。由余弦函數(shù)的平滑特點(diǎn)可知，加權(quán)搭接處理重疊點(diǎn)，為區(qū)段間的平滑過渡奠定基礎(chǔ)。因余弦函數(shù)的取值范圍在-1與1之間，為避免定權(quán)有負(fù)值出現(xiàn)，對(duì)函數(shù)的值進(jìn)行加1除以2處理，從而將函數(shù)的值轉(zhuǎn)化為0~1范圍內(nèi)。為此，將搭接點(diǎn)前后區(qū)段測(cè)量坐標(biāo)權(quán)值采用以下公式加以定義：

公式中字母表示的含義如表1所示：

表1 公式參數(shù)及含義

當(dāng)確定前后區(qū)段搭接點(diǎn)權(quán)值后，加權(quán)搭接點(diǎn)坐標(biāo)分量進(jìn)行如下定義：

其中Xi為搭接后第i個(gè)搭接點(diǎn)的橫坐標(biāo)，而Yi為縱坐標(biāo)。(X前i、Y前i）、（X后i、Y后i）分別表示前、后區(qū)段第i個(gè)搭接點(diǎn)坐標(biāo)。

表2 CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段間重疊點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)

以某高鐵線路CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段搭接位置的坐標(biāo)結(jié)果為例進(jìn)行搭接處理研究。結(jié)果如表2所示，表中的前一區(qū)段結(jié)果、后一區(qū)段結(jié)果均為單獨(dú)平差結(jié)果，重疊點(diǎn)的高程和平面坐標(biāo)較差均不足3mm。

以6個(gè)區(qū)段重疊點(diǎn)加以搭接計(jì)算研究，并將325和311作為搭接前后的固定點(diǎn)，剩余為6個(gè)點(diǎn)位重疊搭接點(diǎn)。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)采用上述公式進(jìn)行計(jì)算。選取3個(gè)重疊點(diǎn)加以搭接處理，并將319和311當(dāng)做搭接區(qū)前后固定點(diǎn)，而317、315、313點(diǎn)當(dāng)做重疊搭接點(diǎn)，與6點(diǎn)搭接方法類似計(jì)算獲得搭接結(jié)果。

利用余弦函數(shù)對(duì)搭接處理方法進(jìn)行加權(quán)處理，為前后區(qū)段間的坐標(biāo)平順搭接提供可行性參考。通過比較3個(gè)點(diǎn)搭接和6個(gè)點(diǎn)搭接結(jié)果，分析搭接點(diǎn)個(gè)數(shù)給搭接點(diǎn)坐標(biāo)結(jié)果造成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無(wú)論6點(diǎn)還是3點(diǎn)搭接過渡均比較平順。

2 CPⅢ高程控制網(wǎng)搭接

對(duì)CPⅢ高程控制網(wǎng)進(jìn)行搭接處理時(shí)仍使用余弦曲線進(jìn)行加權(quán)操作，以調(diào)整其平滑度，并采用線路左右點(diǎn)對(duì)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行左右點(diǎn)的搭接處理。使用Pi=（cos（πLi/L）+1）/2表示前一區(qū)段的高程權(quán)值，而1-Pi則為后一區(qū)段的坐標(biāo)權(quán)值。進(jìn)行高程搭接操作時(shí)可將CPⅢ點(diǎn)看做等間距的，使得高程搭接不運(yùn)用平面坐標(biāo)信息即可。假設(shè)高程搭接點(diǎn)為例，如將319、311作為搭接區(qū)前后的固定點(diǎn)，而317、315、313當(dāng)做重疊搭接點(diǎn)。其中前一區(qū)段的權(quán)值分別為：P317=（cos（3π/4）+1）/2、P313=（cos（π/2）+1）/2、P311=（cos（π/4）+1）/2，而對(duì)應(yīng)的后一區(qū)段高程則為1-Pi。經(jīng)過計(jì)算搭接點(diǎn)的高程成果可知，對(duì)317而言，其搭接高程為350.6***m、Pi的值為0.1464，1-Pi的值為0.8536，前、后區(qū)段偏差分別為-1.7mm、0.3mm。而315、313對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為：350.644m、0.5000、0.5000、-0.9mm、1.0mm。313對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為350.6566m、0.8536、0.1464、-0.4mm、2.2mm。

3 總結(jié)

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們對(duì)高速鐵路安全性要求越來(lái)越高，一定程度上推動(dòng)了我國(guó)高速鐵路的蓬勃發(fā)展。為保證高速鐵路施工質(zhì)量，高速鐵路CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段搭接施工應(yīng)使用余弦函數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，并結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明區(qū)段間坐標(biāo)過渡較為平順。在實(shí)施CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段搭接時(shí)，為進(jìn)一步提高搭接質(zhì)量搭接點(diǎn)數(shù)、重疊點(diǎn)坐標(biāo)差值限差等，還需進(jìn)行深入研究，為實(shí)際的搭接操作提供有價(jià)值的參考。

[1]黃志偉,劉成龍,王化光,何波,趙夢(mèng)杰.高速鐵路CPⅢ平面控制網(wǎng)相鄰區(qū)段搭接方法研究 [J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010,06:111-115.

[2]張海濤.高速鐵路CPⅢ控制網(wǎng)單邊測(cè)量精度分析及應(yīng)用研究 [J].鐵道勘察,2016,01: 15-18.

[3]石德斌,張彪,王元昌,李新增.高速鐵路CPⅢ網(wǎng)區(qū)段搭接數(shù)據(jù)處理研究 [J].鐵道工程學(xué)報(bào),2012,02:37-40.

[4]任曉春,周東衛(wèi).高速鐵路CPⅢ相鄰區(qū)段搭接方法研究與應(yīng)用 [J].鐵道工程學(xué)報(bào), 2014,06:30-34+45.

高速鐵路軌道測(cè)量控制網(wǎng)區(qū)段搭接的探討

■王興東曾祥兵

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-184-1