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论高速铁路测量网布设技术:苏全利
文章编号:1672-7479(2010)06-001-03
论高速铁路測量网布设技术
苏全利
(铁道部建设管理司,北京100844
Discussion on Technology for Layout of Networks in
Surveying High Speed Railway
Su Quanli
摘要《高速铁路工程测亚规范》已于2009年12月1日烦布实施,“三网合一”是构建高速铁路
测量体系的基本原则。简要介绍了高速铁路精密工程测量“三网合一”的概念,对提出高速铁路测量
“三网合一”必要性进行了论述,并就高速铁路涮量如何实现“三网合一”进行了探讨。
关键词高铁路精密测量三网合一
中图分类号:TB22
文标识码:B
髙速铁路速度高(250~350km/h甚至更高),为和《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》和《高
了达到在高速行驶条件下,旅客列车的安全性和舒适速铁路工程测量规范》制订之初,受勘察设计、工程施
性,高速铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何工、运营维护传统分工及管理理念影啕,笔者提出“三
线性参数,精度要保持在毫米级的范围以内,传统的铁网合一”设想及要求时,尚存在一些分歧意见,本文针
路工程测量技术不能满足我國高速铁路建设要求。要对高速铁路精密测量“三网合一”必要性及其实现途
成功地建设高速铁路,必须有一套系统、高效、精确的径等进行论述。
高速铁路测量标准。
为了满足我国高速铁路建设需求,铁道部200606年1“三网合一”概念
10月编制发布了我国第一部高速铁路无砟轨道工程
在高速铁路工程测量中,把高速铁路测量的平面、
测量技术标准一一《客运专线无砟轨道铁路工程测量高程控制焖,按施测阶段、施测目的及功能不同,分为
暂行规定》,初步形成了我国高速铁路工程测量技术了勒测设计控制网、工程施工控制网、运营维护控制
体系。2008年,随着高速铁路建设大规模展开,在《客网,这三个阶段的测量控制网简称为“三网”"。
运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》基础上,结
测设计控制网包括:CPO控制网、CPⅠ控制网、
合我国高速铁路建设特点和现代测绘技术的发展,对CPⅡ控制网、二等水准基点控制网,主要为线路勘测
京津、武广、郑西、京沖、哈大、合宁、合武、石太等高速及工程设计服务。
铁路工程测量经验进行系统的总结,于2009年8月编
工程施工控制网包括:CPI控制网、CPⅡ控制
制完成了《高速铁路工程测量规范》,形成具有自主知网、水准基点控制网、CPⅢ控制网,主要为施工及变形
识产权的我国高速铁路工程测量技术体系。
观测与评价服务。
高速铁路勘测设计、工程施工、运营维护各阶段测
运营维护控制网包括:CPI控制网、CPⅡ控制
量实现“三网合一”是高速铁路测量以及《客运专线无网、水准基点控制网、CPⅢ控制网、加密维护基标,
砟轨道铁路工程测量暂行规定》和《高速铁路工程测主要为线路及构筑物变形观测与评价、养护继修
量规范》坚持的基本原则。在我国高速铁路建设初期服务。
高速铁路轨道高速度、高舒适、高安全建设目标,
收稿日期:2010-08-13
使其必须具备高平顺性和高精度的几何线性参数,轨
铁道察
2010年第6期
道工程施工工艺和精度要求高,精度要求保持在毫米砟轨道平面控制网精度和投影尺度的不一致,致使按
级范围内。为保证测量控制网成果满足高速铁路勘测无砟轨道高精度平面控制网测量的线路中线与线下工
设计、工程施工、运营维护三个阶段测量要求,适应高程中线横向平面位置不一致。为了不产生废弃工程,
速铁路工程建设和运营安全需要,三个阶段的平面、高施工单位不得不反复调整线路平面设计,将线路横向
程控制测量必须采用统一的基准。即蚴测设计控制平面位置误差调到路基段进行消化,这样才满足了无
网、工程施工控制网、运营维护控制网均以CP[控制砟轨道试验段的铺设条件。
网为平面控制量基准,以二等水准基点网为高程控
在我国早期高速铁路建设过程中,勘测阶段的控
制测量基准,并依此对三网进行统一布设及管理,简称制网精度和边长投影变形值较为宽松,施工阶段按
为“三网合
《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》的要求,
建立了CPI、CPⅡ平面控制网和二等水准高程控制
2“三网合一”需求
网,新旧两套坐标在精度和尺度上存在较大差异,只能
2.1“三网合一”是高速铁路设计精度的必然通过单个曲线的坐标转换来修改设计启用新网,给设
要求
计施工造成了极大困难。
高速铁路设计都是在计算机上采用CAD设计,每2.3“三网合一”是高速铁路轨道误差的控制
里程都有其对应的精确坐标。随着测绘技术的发要求
展,CPS、全站仪等采用坐标定位测量的智能化测量仪
(1)满足轨道绝对定位的要求
器已在铁路劫测设计及施工中广泛应用。采用CPS、
为了保证高速铁路旅客列车运行的安全性和舒适
全站仪进行坐标定位测量,不仅提高了勘测、设计、施性,要求高速铁路轨道必须严格按照设计的线形进行
工的作业效率,而且极大地提高了测量定位精度。为施工。过去采用相对定位铺轨作业方法,由于测量误
严格按照设计线位坐标施工和营运养护提供了条件。差的积累,往往造成轨道的几何参数与设计参数相差
为了使高速铁路勅测、施工、运营维护控制网的测量成
甚远。以弯道为例:
果质量满足髙速铁路工程建设和运营管理的需要,必
按照曲线矢高计算公式
须按照“三网合一”的要求,建立各级高速铁路精密工
F
程测量控制网。
式中:F为曲线上的矢高;C为曲线上对应的弦
2.2“三网合一”是高速铁路精确施工的前提长;R为圆曲线半径。
通过对式(1)变换可得
条件
R=C2/8F
在高速铁路的勘测设计、线下施工、轨道施工及运
现有一半径为2800m(时速200~250km有砟轨
营维护的各阶段均采用坐标定位控制。因此,必须保道铁路的最小曲线半径)的弯道,铺轨时按10m弦长
证各阶段测量控制网坐标高程系统的统一,才能使高3mm的轨向偏差(即用20m弦长的矢高偏差)来控制
速铁路的勘测设计、线下工程施工、轨道施工工作顺利曲线。通过式(2)可以计算出:当轨向偏差为0时,
进行。如果勘测控制网与线下工程施工控制网坐标高F=17.86mm,R=2800m;当轨向偏差为+3m时,
程系统不统一,则无法按照设计的坐标高程施工,线位F=20.86m,R=2397m;当轨向偏差为-3m时,
偏离设计位置,高程净空限界不足;如果线下工程施工F=14.86m,R=3365m。由此可见,采用相对定位
的控制基准与轨道施工的控制基准不一致,则无法按方法进行轨道施工不严密。为了消除相对定位进行铺
照设计要求进行轨道施工。我国高速铁路无砟轨道工轨作业所产生的误差积累,使轨道的几何线形与设计
程建设初期曾经出现过类似问题。
线形保持高度的一致性,在高速铁路轨道施工中必须
某铁路客运专线无砟轨道试验段建设过程中,线采用绝对定位和相对定位相结合的方法进行施工。轨
下工程勘测设计和施工均按照采用1954年北京坐标道的绝对定位就是按照设计的线路空间位置,采用绝
系3°带投影,边长投影变形值达210mm/km,导线测对坐标进行轨道工程的施工放样,使轨道的几何参数
量按初测导线1/6000的精度要求施测。无砟轨道施(