高鐵軌道控制網(wǎng)精密測量復(fù)測的探討

高鐵軌道控制網(wǎng)精密測量復(fù)測的探討-6-高鐵軌道控制網(wǎng)精密測量復(fù)測的探討摘要:鐵路軌道結(jié)構(gòu)等級與運輸條件密切相關(guān)。在鐵路運輸發(fā)展的初期，速度、軸重、密度都處于較低水平，對軌道結(jié)構(gòu)的要求以可靠性為主。隨著高鐵近年來的迅猛發(fā)展，對傳統(tǒng)的鐵路設(shè)計、施工、檢測、養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)。在高速鐵路建設(shè)過程中,建立有效、經(jīng)濟(jì)實用的精密測量控制網(wǎng)是保障工程施工、放樣及運營維護(hù)精度的前提。應(yīng)用精密工程控制測量和高速鐵路軌道技術(shù),以現(xiàn)有的規(guī)范和軌道平順性指標(biāo)為指導(dǎo),在分析現(xiàn)有高速鐵路軌道控制測量理論的基礎(chǔ)上,利用GPS技術(shù)和傳統(tǒng)精密測量技術(shù)對軌道進(jìn)行復(fù)測，對其相應(yīng)的精度指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，從而使高鐵運行更加安全可靠。關(guān)鍵詞：高鐵精密測量軌道控制網(wǎng)1.引言為了滿足列車運行的高速、高可靠性和旅客乘坐的舒適度，時速大于200km的鐵路對軌道的高平順性提出了很高的要求，高平順性依賴于精密控制測量體系支持下的線下工程和軌道工程的高精度施工，高速鐵路的精密控制網(wǎng)作為施工和軌道精調(diào)的測量控制網(wǎng)，其精度對后續(xù)各項工作的順利開展至關(guān)重要，而定期開展精密控制網(wǎng)的復(fù)測是保證控制網(wǎng)精度的必要工作。列車高速運行的基本條件是軌道、接觸網(wǎng)、控制系統(tǒng)與高速列車的有效融合，軌道是高速列車的承載和導(dǎo)向設(shè)施，軌道質(zhì)量是路、橋、遂、軌有效集成的，軌道對路、橋、遂的標(biāo)準(zhǔn)有客觀要求。良好的軌道是保證列車安全高速運行的前提，這就要求其具有極好的平順性、較高穩(wěn)健性、和連續(xù)均勻的彈性，為達(dá)到這個目的，定期對軌道控制網(wǎng)進(jìn)行精密測量復(fù)測就顯得特別重要[1]，2.高鐵軌道控制網(wǎng)精密測量復(fù)測現(xiàn)狀精密測量主要是結(jié)合現(xiàn)代測繪科技的新進(jìn)展，研究和解決大型工程或特種工程對測量的高精度、可靠性、自動監(jiān)測等各個方面的要求。就其精度而言，通常要求毫米或亞毫米級別的量值。各種工程建設(shè)對精度要求，因工程而異是不同的。同時也由于各部位的重要性不同，實現(xiàn)的目的不同，構(gòu)成的材料不同，允許的誤差不同等諸因素的綜合要求，而對精密工程測量提出不同的精度要求?，F(xiàn)有高速鐵路軌道精測網(wǎng)大都為一次布設(shè)、統(tǒng)一測量、整網(wǎng)平差,滿足三網(wǎng)合一,即勘測設(shè)計、施工、運營維護(hù)控制網(wǎng)使用同一控制網(wǎng)。內(nèi)容包括1.三網(wǎng)平面坐標(biāo)、高程系統(tǒng)統(tǒng)一。2.三網(wǎng)起算基準(zhǔn)統(tǒng)一。3.三網(wǎng)測量精度統(tǒng)一協(xié)調(diào)[2]?；A(chǔ)控制網(wǎng)CPⅠ（平均點對邊長小于4km，點對短邊長大于1km）、線路控制網(wǎng)CPⅡ（平均點間距900m）、和基樁控制網(wǎng)CPⅢ（平均點間距150m）、組成。高程控制網(wǎng)由基巖水準(zhǔn)點（平均點間距100km）、深埋水準(zhǔn)點（平均點間距8km）、標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點（平均點間距2km）組成，形成統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，如圖2-1所示[3]。圖2-1無砟軌道三級平面控制網(wǎng)示意圖3.軌道控制網(wǎng)精密測量精度分析3.1.平面控制測量精度標(biāo)準(zhǔn)軌道平順性包含垂向和橫向兩個分量。橫向不平順是指鋼軌頭內(nèi)側(cè)與鋼軌方向垂直的凸凹不平順。產(chǎn)生的原因有鋪軌和整道時軌道中心線的定位誤差、軌排橫向殘余誤差、軌道內(nèi)側(cè)磨耗不均勻、扣件失效等。其中與測量精度有關(guān)的是軌道中心的定位誤差。3.1.1由軌向誤差確定基本長度單元兩端點的相對點位誤差鐵道科學(xué)研究院建議我國高速鐵路管理的基本長度單元為200m，《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)［2003］13號）（以下簡稱《設(shè)計暫規(guī)》）要求，有碴軌道和無碴軌道的管理波長為10m，軌道鋪設(shè)的軌向精度不得大于2mm[4]。因此，每個基本長度單元含20個管理波長。設(shè)一個管理波長橫向不平順性測量精度為A，因為每個軌向不平順是獨立測量的，所以相互之間誤差獨立，一個基本長度單元軌向不平順性引起的總的橫向中誤差為a1=a*=4.47a（2-1）高速鐵路軌道不平順性一般使用軌檢車采用弦測法或者慣性基準(zhǔn)法測量，用標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計指標(biāo)評定基本長度單元的平順性，故取a1=±2mm，m1=8.94mm。實際作業(yè)中，縱、橫向誤差同時發(fā)生，考慮到縱向誤差對軌向不平順影響有限，同時，與橫向誤差相比縱向誤差比較小，故取縱向誤差m2=0.5m1，即為4.47mm[5]。一個基本長度單元兩端點相對點位誤差為mij=m1+m2大約為10.0mm，測定一個基本長度單元兩端點的相對誤差為1/20000[6]。3.1.2基本網(wǎng)的測量精度工程平面控制網(wǎng)測量精度等級確定的原則是根據(jù)工程建設(shè)的需要，把工程放樣或其他使用的最低精度要求放在最基本一級控制點上確定。鐵路平面控制的基本網(wǎng)是初測導(dǎo)線，我們根據(jù)一條導(dǎo)線邊能控制的基本長度單元相對誤差確定基本網(wǎng)的精度?！毒咚勹F路測量暫行規(guī)定》（以下簡稱《測量暫規(guī)》）中規(guī)定導(dǎo)線邊長400~600m，最長1000m，最短200m[7]。一條導(dǎo)線邊將控制1~5個基本長度單元?？紤]到每個長度單元是獨立測量和評定的，導(dǎo)線邊的相對點位誤差為10~22mm，按10mm的相對點位誤差推求導(dǎo)線測量精度[8]。3.1.3首級網(wǎng)測量按照測量控制的理論，鐵路測量首級網(wǎng)應(yīng)根據(jù)初測導(dǎo)線的精度推算。鐵路測量首級網(wǎng)一般采用012測量，我們根據(jù)這一原則推求012網(wǎng)的測量精度。初測導(dǎo)線的精度介于四等和一級之間，接近于四等精度。因此，首級控制宜按三等精度測量[9]。GPS網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：邊長最長5km，最短1km，平均3.5km。直接觀測邊的相對中誤差1/120000以上，最弱相鄰點相對點位中誤差不大于12mm，按C級網(wǎng)的精度觀測[10]。3.2.高程控制測量的精度高速鐵路高程控制的精度主要是確保軌道垂向鋪設(shè)的精度，保證把沿鋼軌方向高差偏差、同一斷面左右兩鋼軌頂面間高差的偏差、以及扭曲不平順控制在限差范圍內(nèi)。3.2.1垂向平順性對高程測量精度要求“設(shè)計暫規(guī)”對軌道鋪設(shè)的垂向平順性的要求是，當(dāng)管理波長為10m[11]，高低差應(yīng)小于2mm；同一橫截面左右軌頂面水平差的偏差不大于2mm；扭曲1.5mm/2.5mm。這些規(guī)定可統(tǒng)一描述為：兩觀測點間相對高程誤差不得大于2mm。同時，規(guī)定位移觀測標(biāo)樁間的最大間距根據(jù)單元軌節(jié)的長度確定為350~650m，也就是說每個標(biāo)樁可觀測的管理波長的個數(shù)為18~32[12]。按國家水準(zhǔn)測量精度標(biāo)準(zhǔn)，二、三等水準(zhǔn)每公里高差中數(shù)的偶然中誤差分別為1mm和3mm，位移觀測標(biāo)樁高程觀測應(yīng)按三等水準(zhǔn)測量的精度進(jìn)行。3.2.2高程控制測量鐵道工程一般長度為數(shù)百公里，大多新線工程遠(yuǎn)離原來的交通干線，加上我國等級控制點密度小，破壞嚴(yán)重，為保證目標(biāo)精度的實現(xiàn)，布設(shè)測區(qū)首級高程控制網(wǎng)十分必要[13]。首級高程網(wǎng)的測量精度低于二等水準(zhǔn)精度，高于三等精度，故應(yīng)布設(shè)介于二、三等之間的精密水準(zhǔn)網(wǎng)作為工程的首級高程控制。4.軌道控制網(wǎng)精密測量復(fù)測的新方向高鐵軌道控制網(wǎng)精密測量現(xiàn)狀大多是采用區(qū)域范圍式，先選擇一個矩形，覆蓋一定距離的軌道，在此區(qū)域內(nèi)利用已有控制點，按照傳統(tǒng)的控制網(wǎng)測量方法進(jìn)行測量，此種方法需要大量的采集點，得到相當(dāng)大的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，利用平差理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而可以取得高精度測量結(jié)果。但這種測量方法不僅需要大量的工作，進(jìn)度較慢，人力、物力和財力都是一個考驗，經(jīng)濟(jì)效益自然而然不是那么樂觀[14]。隨著人們對安全和速度的更高要求，傳統(tǒng)意義上的精密測量復(fù)測技術(shù)及其精度已無法滿足，就高速鐵路軌道精密測量復(fù)測及其精度分析的現(xiàn)狀而言，精密測量復(fù)測應(yīng)獨立建網(wǎng)，精度按二等精度控制，在觀測選點、觀測技術(shù)、觀測方法和觀測頻率上都有待提高[15]。參考這么多的文獻(xiàn)，在現(xiàn)有條件下，在軌道精密測量復(fù)測中，先按照軌道的縱向定住中線，再以中線為對稱軸在對稱區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測量，這樣可以減少采集點，減少工作量進(jìn)而提高復(fù)測進(jìn)度，節(jié)省開支，能取得更好的效益。今后，我們的目標(biāo)是追求更高精度，GPS技術(shù)和傳統(tǒng)精密測量技術(shù)相結(jié)合，對軌道進(jìn)行更好、更快、更高精度的復(fù)測，以滿足日益快速發(fā)展的高鐵，進(jìn)而使其運行更加安全可靠。5.結(jié)束語我國的高速鐵路建設(shè)是一個新事物，勘測設(shè)計、施工和運營養(yǎng)護(hù)沒有成功的經(jīng)驗可以利用。盡管我們根據(jù)最近幾年客運專線和京滬高速鐵路測量的體會，編制了“測量暫規(guī)”，但從理論上分析測量的精度還很不夠，還沒有時速達(dá)到350km的高速鐵路來驗證。隨著京滬高速鐵路施工和時速350km的客運專線勘測設(shè)計工作的開展，對高速鐵路平面和高程控制測量進(jìn)行精度探討，尋求合理的測量等級和精度要求，確實是我們當(dāng)務(wù)之急。參考文獻(xiàn)［1］周顯平等.某高速鐵路精密工程控制測量研究[M].城市建設(shè)2010(8)：11-14［2］黃滿太.高速鐵路控制測量的精度研究[M].鐵道勘察2011(6)：21-24［3］寧永香等.高速鐵路精密控制網(wǎng)CPⅢ測量技術(shù)分析[M].科技創(chuàng)新導(dǎo)報2010(6)：06-08［4］邢建立.京滬高速鐵路精密高程控制網(wǎng)的建立及精度分析[M].測繪與空間地理信息2010(5):06-09［5］肖進(jìn)麗.高速鐵路平面控制測量的探討[M].鐵道勘察2010(5)：26-28［6］馬銘.高速鐵路軌道工程施工技術(shù)指南及技術(shù)要點[M].城市建設(shè)2011(10):33-34［7］張正祿.工程測量學(xué)的發(fā)展評述(續(xù))[J].測繪通報2000:45-48［8］謝用等.高速鐵路軌道控制網(wǎng)精密測量數(shù)據(jù)處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報2010(10):06-09［9］馬東宇.京滬高速鐵路精密工程測量控制網(wǎng)復(fù)測設(shè)計要點[J].城市建設(shè)2009(6):24-26［10］Cannon,Schwarz.AconsistencytestofairborneGPSusingmultiplemonitorstations,Bulletin2010(08):09-12［11］張斌.高速鐵路CRTSII型無砟軌道板受力性能試驗研究[J].城市建設(shè)2010(8):36-38［12］Castleden,N.,Hu,G.R.,WeihingD.FeatherstoneW.E.,Recentresultsoflong-rangeairbornekinematicGPSpositioningresearchattheWesternAustralianCenterforGeodesy,The2004InternationalSymposiumonGNSS/GPS,Sydney,Australia,6–8December.2008(6):14-16［13］張紅霞.精密測量儀器在高鐵橋梁工程精密測量中的應(yīng)用[J].鐵道勘察2011（9）:06-09［14］Andersen.SurfaceiceflowvelocityandtideretrievaloftheAmeryiceshelfusingprecisepointpositing.2010(8):19-21［15］Gao,Y.,Shen,X.,Improvingambiguityconvergenceincarrierphase-basedprecisepointpositioning.ProceedingsofIONGPS2001,11-14September,SaltLakeCity,Utah,USA.2010(8):19-21目錄第一章總論 11.1項目背景 11.1.1項目名稱及承辦單位 11.1.2承辦單位 11.1.3項目建設(shè)地點 11.1.4可行性研究報告編制單位 11.2報告編制依據(jù)和研究范圍 11.2.1報告編制依據(jù) 11.2.2研究范圍 21.3承辦單位概況 21.4項目提出背景及必要性 31.4.1項目提出的背景 31.4.2項目建設(shè)的必要性 41.5項目概況 51.5.1建設(shè)地點 51.5.2建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 51.5.3項目投資與效益概況 51.6主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 6第二章市場分析及預(yù)測 82.1綠色農(nóng)產(chǎn)品市場分析及預(yù)測 82.1.1生產(chǎn)現(xiàn)狀 82.1.2市場前景分析 92.2花卉市場分析及預(yù)測 112.2.1產(chǎn)品市場現(xiàn)狀 112.2.2市場需求預(yù)測 122.2.3產(chǎn)品目標(biāo)市場分析 132.3中藥材產(chǎn)品市場分析及預(yù)測 132.3.1產(chǎn)品簡介 132.3.2產(chǎn)品分布現(xiàn)狀分析 152.3.3市場供求狀況分析 162.3.4市場需求預(yù)測 17第三章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 203.1項目的方向和目標(biāo) 203.2建設(shè)規(guī)模 203.3產(chǎn)品方案 213.3.1優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糧食作物種植基地 213.3.2無公害蔬菜種植基地 213.3.3中藥材種植基地 213.3.4花卉種植基地 21第四章建設(shè)場址及建設(shè)條件 224.1建設(shè)場址現(xiàn)狀 224.1.1建設(shè)場址現(xiàn)狀 224.1.2廠址土地權(quán)屬類別及占地面積 224.2建設(shè)條件 224.2.1氣象條件 224.2.2水文及工程地質(zhì)條件 234.2.4交通運輸條件 234.2.5水源及給排水條件 244.2.6電力供應(yīng)條件 244.2.7通訊條件 244.3其他有利條件 244.3.1農(nóng)產(chǎn)品資源豐富 244.3.2勞動力資源充沛 254.3.3區(qū)位優(yōu)勢明顯 25第五章種植基地建設(shè)方案 265.1概述 265.1.1種植基地運營模式 265.1.2種植基地生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 265.23000畝優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)糧食作物種植基地建設(shè)方案 285.2.1品種選擇 285.2.2耕作技術(shù) 285.2.3種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 335.32000畝無公害蔬菜種植基地建設(shè)方案 345.3.1概述 345.3.2無公害蔬菜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 345.3.3蔬菜栽培與田間管理 355.3.4種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 375.42000畝中藥材種植基地建設(shè)方案 385.4.1概述 385.4.2GAP基地建設(shè)要求 385.4.3選擇優(yōu)良品種 395.4.4金銀花栽培與田間管理 395.4.5種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 435.52000畝花卉種植基地建設(shè)方案 445.5.1概述 445.5.2技術(shù)方案 455.5.3種植基地建設(shè)內(nèi)容和產(chǎn)量預(yù)期 49第六章田間工程及配套設(shè)施建設(shè)方案 516.1概述 516.23000畝綠色糧食作物種植基地灌溉方案 516.2.1總體布局 516.2.2設(shè)計依據(jù) 526.2.3灌溉制度的確定 526.2.4渠道襯砌工程設(shè)計 536.32000畝無公害蔬菜種植基地灌溉方案 556.3.1總體布局 556.3.2設(shè)計依據(jù) 556.3.3主要設(shè)計參數(shù) 566.3.4灌水器選擇與毛管布置方式 566.3.5滴灌灌溉制度擬定 576.3.6支、毛管水頭差分配與毛管極限長度確定 586.3.7網(wǎng)統(tǒng)布置與輪灌組劃分 596.3.8管網(wǎng)水力計算 606.3.9水泵揚(yáng)程及選型 646.42000畝中藥材種植基地灌溉方案 656.4.1設(shè)計依據(jù) 656.4.2設(shè)計參數(shù) 656.4.3噴頭選型和布置間距 656.4.4灌溉制度 666.4.5取水工程規(guī)劃布置 686.4.6管網(wǎng)水力計算 706.4.7機(jī)泵選型 726.52000畝花卉種植基地灌溉方案 726.5.1設(shè)計依據(jù) 726.5.2微灌主要設(shè)計參數(shù) 726.5.3微灌灌水器選擇與毛管布置方式 736.5.4微灌灌溉制度擬定 746.5.5微灌支、毛管水頭差分配與毛管極限長度確定 756.5.6微灌網(wǎng)統(tǒng)布置與輪灌組劃分 766.5.7微灌管網(wǎng)水力計算 776.5.8水泵揚(yáng)程及選型 816.6田間道路工程 866.7灌溉工程 866.7.1機(jī)井工程 866.7.2提灌站改造 876.8溝道治理工程 896.9田間配套設(shè)施 906.9.1倉儲工程 906.9.2農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心 93第七章節(jié)能、節(jié)水 967.1研究依據(jù) 967.2能耗分析 977.3節(jié)能措施 97第八章環(huán)境與生態(tài)影響分析 988.1環(huán)境影響現(xiàn)狀分析 988.2生態(tài)環(huán)境影響分析 988.2.1建設(shè)期對生態(tài)環(huán)境的影響 988.2.2運營期對生態(tài)環(huán)境的影響 988.3生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施 988.3.1采用的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 988.3.2建設(shè)期對環(huán)境的保護(hù)措施 998.3.3運營期對環(huán)境的保護(hù)措施 1008.4環(huán)境影響評價 100第九章企業(yè)組織與勞動定員 1019.1公司體制及組織機(jī)構(gòu) 1019.2勞動定員 1019.3人員來源及培訓(xùn) 1029.3.1人員來源 1029.3.2人員培訓(xùn) 102第十章項目組織管理與實施進(jìn)度計劃 10310.1基本要求 10310.2項目組織 10310.3項目管理 10310.4建設(shè)周期計劃 104第十一章風(fēng)險分析 10511.1風(fēng)險因素 10511.2風(fēng)險因素分析及風(fēng)險程度 10511.3防范和降低風(fēng)險的對策 106第十二章投資估算和資金籌措 10812.1投資估算 10812.1.1投資估算的編制范圍 10812.1.2投資估算依據(jù) 10812.1.3投資估算方法 10812.2總投資估算 10912.4資金籌措 10912.5資金使用計劃 109第十三章財務(wù)經(jīng)濟(jì)評價及社會效益評價 11013.1產(chǎn)品成本和費用估算 11013.1.1項目計算期及基準(zhǔn)收益率 11013.1.2財務(wù)評價說明 11013.1.3產(chǎn)品成本及費用估算 11013.1.4營業(yè)收