兰州交通大学工程测量技术专业毕业论文.doc
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编号：
审定成绩：
专科毕业论文
论文题目：
高速铁路轨道基准网测量技术的研究
姓名：
学号：
201220333
专业：
工程测量技术
学校指导教师姓名：
职称：
论文提交日期：
（小四号楷体加黑）论文答辩日期：
（小四号楷体加黑）
专科毕业论文
高速铁路轨道基准网测量技术的研究
RESEARCHONSURVEYINGTECHNOLOGY
OFGRNINHIGH一SPEEDRAILWAY
作者姓名：
学科、专业：
工程测量技术
学号：
201220333
指导教师：
完成日期：
兰州交通大学专科毕业论文
摘要
近年来，我国高速铁路建设大面积展开，测量研究人员在引进国外高速铁路精密测量技术的基础上，经过消化吸收再创新，逐渐建立起我国自己的高速铁路精密测量技术体系。
针对轨道基准网测量技术在理论上和工程实践中存在的问题，本文主要研究内容有以下四点:
第一、根据高速铁路对轨道高平顺性的建设要求，分析了轨道基准网测量技术和轨道平顺性之间的关系，探讨了轨道基准网平面和高程允许相对精度和部分精度控制指标;讨论了不同轨道基准网联测CPIII网形的区别，推荐一种合适的测量网形。
第二、从德国引进的轨道基准网测量方法，测量过程中系统误差始终存在，本文分析了半盘位方向测量和中视法测量中主要系统误差对轨道平顺性的影响。
分析结果表明，半盘位主要系统误差对轨道轨向平顺性几乎不产生不利影响，中视法测量中的系统误差对轨道高低平顺性造成不利影响。
第三、针对轨道基准网测量工作量大的情形，研究了轨道基准网三角高程代替水准测量的关键技术，并进行数据处理和高程相对精度的评定。
第四、根据轨道基准网的特点，提出一种自动化程度较高的数据采集软件的数学模型;根据本文讨论的结果，编写了轨道基准网平差数据处理软件。
关键词：
轨道平顺性;相对精度;三角高程;系统误差
-I-
目录
摘要 I
引言 -1-
1高速铁路轨道基准网测量技术的研究 -2-
1.1高速铁路轨道基准网相关基础知识 -2-
1.1.1CPIII控制网和轨道基准网基础知识 -2-
1.1.2高速铁路轨道平川酬生基础知识 -3-
1.2轨道基准网测量方法的研究 -3-
1.2.3轨道基准网的测量网形 -6-
1.2.4轨道基准网测量部分精度要求的分析 -6-
1.3轨道基准网测量方法中系统误差影响的研究 -6-
1.4轨道基准网数据处理技术研究要术研究 -6-
1.4.2轨道基准网高程数据处理方法 -6-
1.4.3轨道基准网相对精度的分析更 -6-
2轨道基准网半盘位三角高程代替水准测量的探讨 -6-
2.1轨道基准网三角高程测量系统误差的影响 -6-
2.3半盘位三角高程测量成果的分析 -7-
3轨道基准网数据处理软件的设计 -9-
3.1轨道基准网数据采集软件的设计 -9-
3.2轨道基准网数据处理软件的设计 -10-
3.2.1数据处理功能结构的设计 -10-
3.2.2轨道基准网数据处理软件功能模块的实现 -11-
结论 -16-
致谢 -18-
参考文献 -19-
III
高速铁路轨道基准网测量技术的研究
引言
根据国际铁路联盟（UIC）定义，高速铁路是指使既有线路线路直线化、轨距标准化，营运速率达到200km/h的铁路系统，或者修建新的高速线路，营运速率达到250km/h以上的铁路系统。
在我国，“客运专线”是专供客运列车行驶、时速250～350km/h的高速铁路系统。
我国现在建设的“城际铁路”均是客运（PLD）。
国外运营高速铁路里程较多的日本、德国等国家都有一套适合自己国家高速铁路建设需要的测量技术规范和标准。
德国铁路部门专门在德国境内建立了一套独立的坐标系统用于高速铁路施工测量控制，其内符合精度优于一般的国家基础控制网，这充分显示了德国在建设高速铁路测量方面所下的功夫。
本文研究的主要内容包括:
高速铁路轨道平顺性与轨道基准网测量的关系;轨道基准网测量方法的关键技术;半盘位坐标值观测测量方法和中视法测量中系统误差的影响;轨道基准点的平面和高程相对精度的分析;轨道基准网高程测量采用三角高程代替水准测量的研究;轨道基准网数据处理软件的设计。
轨道高平顺性是高速铁路建设追求的目标之一，是高速铁路建设和运营维护的核心问题。
我国高速铁路成功建设表明，我国的高速铁路精密控制测量技术能够保证高速轨道的高平顺性的建设目标，满足高速列车安全运行、旅客舒适乘坐的要求。
轨道基准网是为了保证轨道的高平顺性建设而设立，轨道的高平顺性要求决定了轨道基准网测量技术的标准。
通过高速铁路对轨道平顺性的标准要求研究轨道基准网测量精度要求，分析研究二者之间的关系对高速铁路的轨道高平顺性建设具有重要意义。
-19-
1高速铁路轨道基准网测量技术的研究
1.1高速铁路轨道基准网相关基础知识
1.1.1CPIII控制网和轨道基准网基础知识
为了取得测量值的可靠中值以及能够排除异常误差，对轨道基准点的观测次数不少于3次，对CPIII控制点的观测不少于4次。
一个测站内观测程序如下:
（1）半盘位观测自由设站内的CPIII点;
（2）由远及近完成一个测站内全部轨道基准点;
（3）继续观测，重复以上观测步骤;
（4）测站观测所有CPIII点，完成本测站的轨道基准点测量工作。
一个测站观测程序完成后搬至下一站后按上述的顺序-进行下一测站的测量工作。
同一个测站观测的所有轨道基准点必须位于测站的同一侧。
更换测站后，重复观测上一测站的CPIII点一般不少于3对，重复观测上一测站观测的轨道基准点3-5个。
轨道基准网平面测量一般有两种网形可根据需要选择使用，平面观测网形见图1-1（a）,（b）所示。
CPⅢ控制点软道基准点测站重叠观测点
（a）
CPⅢ控制点软道基准点测站重叠观测点
（b）
图1-1轨道基准网平面测量网形示意图
1.1.2高速铁路轨道平川酬生基础知识
（1）轨道几何形位基础知识
铁路的轨道平顺性包含线路方向和纵向两个分量，轨道几何形位按静态和动态两种情况进行管理。
静态几何形位是轨道不行车的状态下，高速铁路采用轨道几何状态测量仪（俗称“轨检小车”）进行测量。
动态几何形位是指行车条件下的轨道状态，采用轨道动检车检查。
（2）轨道静态3Om弦验收的方法起点始点。
我国目前的高速铁路轨道平顺性验收标准为1Om弦长轨向、高低。
但是，受到国内高速轨道运营维护经验的限制，所以又引入德铁30m弦钢轨平顺性检测标准，基本要求如下:
假定轨枕间距为0.625m，采用30m弦长，按间距5m设置一对检测点则支撑点
间距的8倍正好是两检测点的间距5m。
1.2轨道基准网测量方法的研究
1.2.1设置轨道基准网的原因分析
根据线路设计参数，博格布板软件计算出每块CPTSII轨道板30个轨座在线路独立坐标系和高程系统下的三维理论坐标FFC文件，并且生成棱镜位置FFD配置文件（棱镜序号和对应轨座的编号）。
轨道基准点
图1-2CRTSII型板轨座编号和板轴坐标系统示意图
轨道板精调时，在每块轨道板上建立板轴坐标系（图1-2中坐标系），以线路中线方向的板轴（比如2,29号轨座轴线）为x轴，线路横向的板轴（比如2,3号轨座轴线）为y轴。
在轨道基准点上架设全站仪，首块板仅使用GRP定向，其他轨道板精调除使用轨道基准点定向外还要求对精调好的轨道板进行加倍赋权定向。
使用实测轨道板四角（图1-2中I,3,28,30号轨座）的棱镜的坐标值，将实测的平面坐标和对应的理论平面坐标，转换到板轴坐标系下计算轨道板的纵横向偏差，将实测的棱镜高程和理论高程转换到垂直轨道板的方向，计算竖向偏差值。
假设轨道板一端的偏差值是（,,）和（、,），和就是轨道板该端的竖向调整量，内和的平均值是这一端的横向调整量，将调整量通过蓝牙传给作业人员进行精调作业。
然后实测图2-7中1,3,13,15,28,30号轨座的棱镜（六角测量），调整轨道板中13,15号轨座的高程，使轨座1和3,28和30的横向和竖向调整量及13和15的竖向调整量均小于0.3mm，则轨道板精调到位。
全站仪测量轨座棱镜三维坐标，计算公式为:
（1-5）
式中:
s为斜距;v为天顶距;为方位角。
列立（2-5）式的误差方程式:
（1-6）
（1-7）
（1-8）
式中:
为距离测量误差;为天顶距测量误差;为水平方向测量误差。
1.2.232.5m/6.5m弦测法的定义
根据轨道基准网的布设特点，结合德铁30m弦长钢轨平顺性检测方法，提出使用32.5m弓玄长每6.5m设置一个被检测点的轨道检测方法，定义为32.5m/6.5m弦测法。
鉴于日本新干线长波长管理到40m和轨道不平顺性不同波长对高速列车运行的影响，对德铁30m弦长检测方法和32.5/6.5m弦测法两种不同弦长的检测方法，分别计算3-40m不平顺性波长范围内每米的传递函数值，两种检测方法的传递函数H值见图1-9。
图1-9不同波长的两种弦测方法传递函数值曲线图
1.2.3轨道基准网的测量网形
全站仪自由设站尽量靠近线路中线，全站仪大致和轨道基准点在同一条直线上，测量轨道基准点时可以大大消除仪器照准部因旋转带来的水平度盘位移和照准部旋转不正确带来的测量误差，方向测量的精度较高C轨道基准网平面测量左右线路分进行测量。
1.2.4轨道基准网测量部分精度要求的分析
（1）轨道基准点相对精度限差的简单分
（2）自由设站方向测量精度分析
（3）相邻测站重叠区搭接点横向允许偏差的探讨
1.3轨道基准网测量方法中系统误差影响的研究
1.3.1半盘位测量方向主要系统误差对轨道轨向平顺性的影响
1.3.2中视法测量主要系统误差对轨道高低平川酬生的影响
1.4轨道基准网数据处理技术研究要术研究
1.4.1轨道基准网平面数据处理方法
1.4.2轨道基准网高程数据处理方法
1.4.3轨道基准网相对精度的分析更
2轨道基准网半盘位三角高程代替水准测量的探讨
2.1轨道基准网三角高程测量系统误差的影响
三角高程测量目的是减少建网的工作量，所以仍然采用的是半盘位测量轨道基准点的高程。
半盘
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