劉嬌嬌

摘要：線路維護過程中，會產(chǎn)生精測網(wǎng)控制誤差和弦測誤差。在弦測法的研究中，分別提出了三點弦測法和四點弦測法。鐵路精測網(wǎng)是保證鐵路線路施工、軌道養(yǎng)護維修的重要基礎(chǔ)，采用精測網(wǎng)進行線路線形控制，是以線路的平面、高程坐標為基準，使線路實際線形與設(shè)計線形之間的偏差值達到最小。精測網(wǎng)是線路施工的基礎(chǔ)，也是線路養(yǎng)護維修的重要保障。我國鐵路工程精密測量控制體系包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）在軌道的養(yǎng)護維修中發(fā)揮重要作用，是軌道測量、養(yǎng)護維修的基礎(chǔ)，根據(jù)軌道控制網(wǎng)確定自由設(shè)站點坐標，進而對線路進行觀測得到不平順值。在測站坐標計算時，通常采用三維測量方法，平差過程會產(chǎn)生一定的誤差。另外，線路基礎(chǔ)變化會導(dǎo)致CPⅢ點位發(fā)生偏移，進而導(dǎo)致線路測量結(jié)果發(fā)生變化，帶來線形控制誤差。

關(guān)鍵詞：有砟軌道;線形控制;精測網(wǎng);誤差;

引言

近年來，隨著高鐵的快速發(fā)展，投入運營的高鐵線路越來越多，由于200～250km/h的高鐵線路多以有砟軌道為主，因此重視研究、探索解決有砟軌道病害特別是長波不平順病害在維護中存在的運用管理薄弱、作業(yè)精度不高、生產(chǎn)組織不合理、作業(yè)質(zhì)量跟蹤監(jiān)控不嚴等問題，對于提高有砟軌道養(yǎng)修管理水平，確保高鐵設(shè)備運營安全，具有重要意義。

1精測網(wǎng)的運用概況

現(xiàn)有的高速鐵路均建立統(tǒng)一的精測網(wǎng)，是用于勘察設(shè)計、工程施工和運營維護統(tǒng)一的測量基準。

工程測量平面控制網(wǎng)在框架平面控制網(wǎng)上（CP0）的基礎(chǔ)上分三級布設(shè)，第一級為測量柵欄外部高程即基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPⅠ），第二級為曲線特征點測量即線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），第三級為線路平縱斷面測量即軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）。高程測量控制網(wǎng)分兩級布設(shè)，第一級為基巖點、深埋水準點和普通水準點也就是線路水準基點控制網(wǎng)，第二級為軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）。CPⅢ平面網(wǎng)是一個立體三維網(wǎng)絡(luò)平面線形圖，其測量方法較傳統(tǒng)抄平測量更加立體客觀準確。它采用自由測站邊角交會法測量，即每站重復(fù)測量三個點，其距離只能進行單程觀測。控制網(wǎng)的使用較傳統(tǒng)方法有很大不同，首先是按照平面CPⅢ和柵欄外高程CPⅠ及曲線特征點CPⅡ構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)圖，通過推進四維小車構(gòu)筑線型，采用自由測站后方變長交會測量方法確定測站點的三維坐標，然后用三維極坐標測量的方法進行軌道的精調(diào)、精測、工程施工以及運營維護管理等。

2誤差產(chǎn)生原因分析

精測網(wǎng)的CPⅢ點，自由設(shè)站示意圖如下圖所示，其中y軸為線路縱向，x軸為橫向。點Q1為自由設(shè)站點，點P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8為8個已知坐標的CPⅢ點，其中P1，P2，P3，P4距離自由設(shè)站點Q1較近，P5，P6，P7，P8距離較遠。y軸方向上兩點間隔60m左右，x軸方向上兩點間隔10m左右。P1，P2，P3，P4與Q1距離相近，均為30m左右;P5，P6，P7，P8在觀測過程中，從測站Q1對多個CPⅢ點進行觀測，得到多個觀測值。由于機械誤差、環(huán)境變化等因素，導(dǎo)致解算的測站坐標結(jié)果會有所偏差，因此需要對計算結(jié)果進行平差。平差過程中，無法直接判斷各個觀測值的權(quán)重，對觀測值進行定權(quán)時，當檢驗值未達到標準時需繼續(xù)平差;當檢驗值達到標準時，則認為定權(quán)結(jié)束。因此，精測網(wǎng)控制線形時，三維平差誤差是一個重要的誤差來源。當線路基礎(chǔ)發(fā)生變化時，CPⅢ點也會隨之發(fā)生一定的偏移?！陡咚勹F路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）中規(guī)定：CPⅢ點復(fù)測坐標與原測坐標增量較差≤±2mm時，沿用原測量成果。即當CPⅢ點偏移量△X、△Y小于等于2mm時，仍然會按照CPⅢ點原坐標進行計算，使得測站平面坐標、高程計算結(jié)果發(fā)生改變，進而導(dǎo)致采集的軌道點坐標發(fā)生改變。故而CPⅢ點位偏移會導(dǎo)致線路測量結(jié)果發(fā)生變化，帶來線形控制誤差。

3精測階段的精測網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集及運用方式

3.1精測階段的精測網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集

（1）復(fù)核設(shè)計資料，利用提供的設(shè)計資料，對水平曲線、豎向曲線、橫向坡度進行編輯，如存在斷鏈，需分別輸入。水平曲線的編輯中應(yīng)包括起點坐標、終點坐標、方位角、起緩和線長、終緩和線長、曲線半徑（沿著里程增大的方向右轉(zhuǎn)曲線半徑為正值，左轉(zhuǎn)曲線半徑為負值）、曲線超高;豎曲線的編輯中應(yīng)包括起點高程、終點高程、豎曲線半徑（曲線為凸的半徑值為正，為凹的半徑值為負）、坡度降低值;橫向坡度的編輯中應(yīng)包括左軌高程、右軌高程、坡型。

（2）利用全站儀測量四維小車棱鏡中心的三維坐標值，結(jié)合四維小車已知的幾何參數(shù)、小車的方向參數(shù)，進而確定相應(yīng)股道的實際位置、實際高程、水平傳感器測量的水平角和軌距。然后，將測量值與該站點的設(shè)計平面及高程數(shù)值進行比較，進而得到小車的測量偏差。

3.2精測數(shù)據(jù)誤差分析

CPⅢ點的偏移會改變測站點坐標，從而影響軌道平面指示器的測量值?？紤]到點位、高程坐標變化、軌道距離、水平、垂直和側(cè)向誤差，選取8個CPⅢ點作為研究區(qū)域并進行分析，得出軌道交通指標偏差的總體趨勢是，當兩個圖元高程點的坐標變化值相等時，CPⅢ點偏移值越小，測站坐標受影響最大。

3.3測量模式調(diào)整量精度對比

在實際測量中，取全站儀與軌檢小車棱鏡高差為1.2m，最遠的軌道測距為70m，最近軌道測距為3m。對于改進前的測量模式，每隔1m測量一個點，根據(jù)每個點的理論斜距、水平角和天頂距，并將進行擬合，考慮全站儀測量誤差的極端情況，得到軌道上由于各個點測量誤差引起的調(diào)整量的誤差曲線。對于水平面調(diào)整量誤差，誤差值在距離全站儀最近時最小，隨著測量距離的增加，誤差值幾乎呈線性增加。對于高程調(diào)整量的誤差，誤差值隨著測量距離減小逐漸增加，靠近全站儀時，誤差值幾乎呈指數(shù)增加。軌道精測中，水平面的調(diào)整量和縱斷面的調(diào)整量都主要受到測量距離和天頂距的影響，而受水平角變化的影響較小。在實際測量過程中，通過減小全站儀與軌檢小車棱鏡的高差，從而減小天頂距，可以減小測量誤差對高程調(diào)整量的影響。當全站儀與軌檢小車棱鏡的高差為0.2m時，得到軌道上由于各個點測量誤差引起的調(diào)整量的誤差曲線較緩和。因此實際測量過程中，可以盡量減小全站儀與軌檢小車棱鏡自己的高差來減小測量誤差對高程調(diào)整量的影響。

結(jié)束語

（1）根據(jù)我國鐵路精密控制測量體系及精測網(wǎng)控制法原理，分析得知導(dǎo)致精測網(wǎng)控制法誤差產(chǎn)生的主要來源包括兩個方面：三維平差誤差、點位變化誤差。

（2）精測網(wǎng)控制法中，測站坐標誤差的整體趨勢為：控制點距離測站越近，則其變化對測站坐標的影響越大，與測站相距較遠的控制點其變化對測站坐標的影響相對較小。其他因素不變時，測站坐標誤差隨著坐標變化量增大而增大。相鄰測站與本測站坐標誤差變化趨勢相同，數(shù)值不同。

（3）軌道不平順指標誤差變化的整體趨勢為：對于任意一個單項，CPⅢ點坐標變化量相同時，與測站距離更小的CPⅢ點引起誤差更大。軌道不平順指標中，受到影響最大的為軌向，其次為軌距和水平，影響最小的為高低。

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