GPS在利用CPⅡ桩测量支柱限界中的应用

吉辉

摘要：腕臂计算所需参数的测量在无轨情况下，且CPⅢ控制网未建立之前，以往的测量都是利用CPⅡ桩采用经纬仪或全站仪进行，测量精度及速度都满足不了施工需要，在汉宜铁路的建设中，我们采用了GPS进行测量，满足了高速铁路对接触网安装的高精度及测量速度的要求。

关键词： GPS测量侧面限界接触网支柱全站仪中图分类号：O4文献标识码： A 文章编号：

1概述

在已经开通运营的高速铁路中，接触网的状态好坏已经成为制约列车提速的关键因素，在接触网的施工过程中，腕臂预配及安装的准确度十分重要，而腕臂参数的测量又是这项工作的前提，新建铁路的腕臂安装通常都是在轨道未铺设或未到位的情况下进行，在CPⅢ控制网未建立之前，以往的测量都是利用CPⅡ桩采用经纬仪或全站仪进行，测量精度及速度都满足不了施工的需要，在汉宜铁路的建设中，我们首次采用GPS进行测量，既满足了客专铁路对接触网安装的高精度要求，又收到了不错的经济效益。

2腕臂参数的测量

腕臂计算公式：

Cx为支柱轨平面处侧面限界，X1下底座安装高度，X2上下底座高差，δ为支柱内缘斜率，h为外轨超高，Gk为轨距，Gj 为接触线高度，a为拉出值，X6为平腕臂绝缘子长度，X9为平腕臂预留长度，X3为上底座宽度。

以上为没有抬高时的平腕臂长度的计算公式：

其中X1：下底座安装高度，X2：上下底座高差，Gk：轨距，Gj：接触线高度，a：拉出值，X6：平腕臂绝缘子长度，X9：平腕臂预留长度，X3：上底座宽度以上数据按照设计资料进行取值。

Cx：支柱轨平面处侧面限界，δ：支柱内缘斜率，h：外轨超高以上数据通过现场测量取得。

δ数据测量

支柱内缘斜率利用支柱测量仪测量。

Cx、h数据测量

h数据在超高到位情况下通过道尺进行测量，在无轨或轨道未到位情况下采用计算得出。

Cx数据在轨面高程到位情况下通过卷尺进行测量；在轨道未铺设到位的情况下，以往通常采用全站仪进行测量，在汉宜线的电气化施工中，我们也首先采用了全站仪进行测量，测量速度远远不能满足施工进度的需要；改用GPS后，测量精度与速度得到了很大的改善。

（一） 全站仪器测量

汉宜铁路CPⅢ控制网严重滞后，所以测量的基准点只能采用CPⅡ桩，而CPⅡ桩通常都距离线路2公里左右，要将控制点引至线路附近需要多次置镜，这对测量的精度和速度产生很大的影响，通过多次模拟实验，平均耗时在3小时左右，误差统计表如下：

表1

全站仪利用CPⅡ桩测量支柱限界误差统计表

由上可以看出测量数据误差量偏大，不能用来进行腕臂计算，并且CPⅡ桩离线路距离过远，每次测量需要浪费大量的时间，因此全站仪不能用于利用CPⅡ桩测量支柱限界。

（二） GPS测量

GPS测量根据定位时接收天线的运动状态分为静态测量与动态测量。

GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。

GPS动态测量技术（RTK），这是一种新的常用的GPS测量方法，是以载波相位观测量为根据地实时差分GPS测量技术，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，是GPS技术发展中的一个新的突破，具有定点速度快，误差不积累，节省人力，作业效率高等特点，广泛应用于工程测量，地形测图以及图根控制等测绘领域；因此我们选用GPS动态测量技术来进行支柱侧面限界Cx的测量。

GPS动态测量技术由基准站和流动站系统组成，在测量过程中，我们必须利用两个及以上的CPⅡ点进行GPS基准站接收机坐标的设定，且基准站设立在高处以便于取得基准站电台传输的最大作用半径；流动站根据测量支柱的变化而移动，测量示意图如下：

测量步骤为：

1 将基准站设立于待测线路段附近的高处。

2 根据1# CPⅡ点设定基准站的坐标，利用2# CPⅡ点复核基准站的坐标。

3 流动站设置在支柱的线路侧边缘，通过流动站系统中的掌上电脑获得支柱的坐标。

4 根据接触网施工图中支柱的里程算出此处轨面连线中心的坐标后即可得出支柱的侧面限界Cx。

利用GPS我们对上述支柱限界重新进行了测量，耗时30分钟，数据统计如下：

表2

GPS利用CPⅡ桩测量支柱限界误差统计表

通过表1与表2的对比，GPS动态测量比全站仪坐标法测量精度更高，且用时少，适用于大规模的支柱限界Cx测量工作。

3结束语

GPS动态测量利用CPⅡ桩测量支柱限界主要用于新建线路CPⅢ控制网未建立的情况下，由于接触网基础在施工时里程存在误差，则在计算支柱位置处轨面连线中心的坐标会产生相应误差，从而影响支柱侧面限界Cx的准确性；通过与站前单位联系，掌握支柱基础位置的变化情况将有效提高测量的精确度。

参考文献：

[1]于万聚．高速电气化铁路接触网[M]．成都：西南交通大学出版社，2003．

[2] 中海达GPS测量手册

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。