高速铁路无砟轨道运营阶段CPⅢ复测方法研究

杨 昊 白海峰

(大连交通大学土木与安全工程学院，辽宁 大连 116028)

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高速铁路无砟轨道运营阶段CPⅢ复测方法研究

杨 昊 白海峰

(大连交通大学土木与安全工程学院，辽宁 大连 116028)

根据CPⅢ网横、纵向弦长计算原理，对CPⅢ网横、纵向弦长较差的限差进行了计算，通过实际验证指出运用相邻点位之间横、纵向弦长关系进行CPⅢ网复测的方法是可行的，有助于提升高铁运营维护阶段的复测效率。

高速铁路，CPⅢ网，复测，运行维护

0 引言

高速铁路无砟轨道在施工建设时布设有高精度的轨道控制网(CPⅢ)，布设CPⅢ网的目的在于准确的控制轨道精度，以确保轨道的平顺性。但现有的CPⅢ复测还有很多亟待解决的技术难题，其主要表现为工作量大、效率低等。因此研究一种新型适用于运营阶段的复测方法以提高复测效率、精度是现在高铁发展中需要解决的问题之一。

高速铁路无砟轨道的平顺是由相邻的CPⅢ网控制点位置维持的，所以CPⅢ网的稳定性可以用相邻点位间的几何关系来检测，其中相邻点位的几何关系我们用CPⅢ点之间的横向和纵向弦长关系来判断[1]。因此本文将对相邻CPⅢ点之间的横向和纵向弦长变化进行考察，按照一定的标准通过原测和复测数据对比分析来对CPⅢ点的稳定性做出判断。

1 CPⅢ网横、纵向弦长计算原理

1.1 CPⅢ网横向弦长计算原理

3个自由测站及其观测边长和角度组成了CPⅢ点的横向弦长，如图1所示。

图1中F1,F2,F3为三个相邻的自由测站，相邻的6对CPⅢ

点用数字1～12表示，由于同一对CPⅢ点间的弦长基本与线路垂直，所以我们可以通过余弦定理计算得出CPⅢ点间的横向弦长，为了减小观测误差我们通过F1,F2,F33个测站的观测值可以对同一对CPⅢ点得出3组不同的横向弦长并取其平均值，得该点对的CPⅢ网横向弦长。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中,S以m为单位；ρ=206 264.809 765 60；mSF1-8,mSF1-9,mSF2-8,mSF2-7,mSF3-8,mSF1-7及m∠F1,m∠F2,m∠F3根据全站仪的标准精度为准。

则8,7两CPⅢ点的横向弦长的均值为：

(7)

(8)

CPⅢ网横向弦长较差用如下公式计算：

(9)

(10)

1.2 CPⅢ网纵向弦长计算原理

3个自由测站及其观测边长和角度组成了CPⅢ点的纵向弦长，我们通过类似于CPⅢ网横向弦长的计算原理得出CPⅢ点间的纵向弦长，其计算方法参考横向弦长计算公式。

2 CPⅢ网横、纵向弦长较差限差的计算

《高速铁路工程测量规范》[3]中规定CPⅢ网测量全站仪标称精度为水平方向测量中误差不大于1″，距离测量中误差不大于1 mm+2 ppm，现将上述精度作为CPⅢ网水平方向及距离测量的先验精度，测站点间距一般为120 m、相邻CPⅢ点间的纵向距离为69 m、横向距离11 m。将这些基本参数代入式(1)～式(10)模拟出其横向、纵向弦长较差的限差。模拟结果得CPⅢ网复测与原测的横向和纵向弦长较差的限差分别为±1.21 mm和±2.44 mm。

为了避免出现疏漏，我们要适当放宽CPⅢ网横纵向弦长较差相差，因此文章中我们将CPⅢ网的横向和纵向弦长限差分别设定为±1 mm和±2 mm。

3 实际验证

本文将采用哈大客运专线沈阳—大连段CPⅢ网复测数据进行验证本复测方法的正确性。CPⅢ点横向间距9 m，纵向距离为65 m，CPⅢ网施测采用自由测站边角交会法使用Leica TS30全站仪进行数据采集，其角度和距离观测精度可达到《高速铁路测量规范》要求。CPⅢ网复测与原测的部分横纵弦长及较差处理结果为：横向弦长较差093331-093332，093333-093334，093335-093336，094301-094302，094303-094304，094305-0943036分别为-0.633，0.91，-1.42，-0.46，0.39，-0.09；纵向弦长较差093331-093333，093333-093335，093335-094301，094301-094303，094303-094305分别为0.83，-2.69，3.16，1.87，-1.02(取093F006，093F007及093F008段数据)。

由上述数据可知，在CPⅢ网复测期间点对093335-093336的横向弦长较差为-1.42 m，不满足于±1 mm的横向弦长较差限差的要求，这说明这两点中有一点发生了位移，我们需要结合这两点与其他点间的纵向弦长较差对确定哪一点发生了变化。对093333-093335和093335-094301之间的纵向弦长较差分别为-2.69 m和3.16 m，均超过了±2 mm的要求，其中094305-0943036，094301-094303，093331-093333之间的横纵向弦长较差满足限差要求，说明点位093333，094301和093336是稳定的，则得出结论点位093335发生了位移。该结论说明本文提出的通过CPⅢ网相邻点间的横向和纵向弦长变化来进行复测的方法是可行有效的。

4 结语

本文在现有高铁运营维护阶段中CPⅢ复测方法存在不足的情况下，提出了使用相邻CPⅢ点位之间横纵向弦长关系进行CPⅢ网复测方法创新，并得出横纵向弦长较差及限差的基本计算模型。根据现行标准对CPⅢ网横纵向限差进行模拟计算，并得出其限差值分别为±1 mm和±2 mm，该值可为CPⅢ网相邻点位关系是否稳定提供参考，但仅限于测站间距为120 m，横向间距9 m、纵向间距65 m的情况。说明本文的方法具有一定的局限性，还需要进一步深入研究。

[1] 王国昌，徐小左，刘成龙．高速铁路CPⅢ平面网的闭合差研究及其应用[J]．铁道学报，2009(10):79-83．

[2] 陆本藻，邱卫宁．误差理论与测量平差[M]．武汉:武汉大学出版社，2012.

[3] TB 10601—2009，高速铁路工程测量规范[S]．

Study on CPⅢ repetition measurement methods ofhigh-speed railway ballastless track at operation phase

Yang Hao Bai Haifeng

(CollegeofCivil&SafetyEngineering,DalianUniversityofTraffic,Dalian116028,China)

According to horizontal and vertical chord length calculation principles of CPⅢ network, the paper calculates the limit value of horizontal and vertical chord length of CPⅢ network. Through actual test, it points out that applying horizontal and vertical chord length relationship of neighborhood point for CPⅢ network repetition measurement is feasible, which will be some help for improving high-speed railway repetition measurement efficiency at operation maintenance phase.

high-speed railway, CPⅢ network, repetition measurement, operation maintenance

2015-02-05

杨 昊(1989- )，男，在读硕士； 白海峰(1968- )，教授

1009-6825(2015)11-0128-02

U213.244

A