V形天窗既有铁路CPⅢ技术方案探讨

张金魁

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300251)



V形天窗既有铁路CPⅢ技术方案探讨

张金魁

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251)

由于既有铁路运营V形天窗的特殊性，在天窗时间无法跨线测设点对式自由测站边角交会轨道控制网(CPⅢ)。提出单侧布点自由测站边角交会测设CPⅢ的解决方案，并在工程项目中与点对式CPⅢ进行测量对比实验。数据对比分析表明，其成果的各项精度指标可以满足既有200 km/h运营铁路轨道控制网的精度要求。

铁路工程测量V形天窗轨道控制网(CPⅢ)单侧CPⅢ网

为满足铁路高速度、高密度、高可靠性、高效率运输组织目标的实现，许多既有200 km/h运营铁路干线的轨道、接触网、特殊构筑物检修均由垂直天窗改为V形天窗。V形天窗是指当一条正线停电维修时，另一条正线仍可以通过正方向运行列车，或由列车调度员根据调整列车运行的需要，组织反方向或者改按单线行车，增加列车在中间站停留等天窗的列车数和时间，提高列车旅速和区间通过能力。为保证作业人员的人身安全，V形天窗期间既有运营铁路上严禁跨线作业。在天窗时间无法跨线测设点对式自由测站边角交会轨道控制网(CPⅢ)的情况下，提出单侧布点自由测站边角交会测设CPⅢ(单侧CPⅢ网)的解决方案。

1　网形设计

1.1标石埋设

根据既有运营铁路特点，路基段CPⅢ点可直接安装在线路两侧接触网立柱上。为了避免破坏立柱结构，CPⅢ标识采用抱箍的方式安装，按照接触网立柱形式选取抱箍件(圆形/方形)，采用专用工具将预埋件拧紧固定，然后涂抹植筋胶固定(如图1所示)。桥梁、隧道、既有车站段落CPⅢ点埋设与高铁规范中CPⅢ埋设方式一致。

图1　CPⅢ抱箍件安装

1.2平面网形

受铁路运营无法跨线作业所限，平面网形设计为单侧布点的单侧CPⅢ网，平面测量仍采用自由测站边角交会的方法，每个自由测站观测6个CPⅢ点，全站仪在CPⅢ点同侧线路中心置镜，自由测站间距一般为120 m，观测CPⅢ点的最远距离不应大于180 m，每个CPⅢ点至少可保证有3个自由测站的方向和距离观测量，其基本网形见图2。通视条件困难时，自由测站间距可缩减到60 m，每个测站观测4个CPⅢ点，每个CPⅢ点至少保证4个方向和4个距离的交会(图3)。每隔600 m左右联测一个CPⅡ点，至少通过两个或两个以上自由测站联测，观测视距不宜大于300 m。

图2　单侧CPⅢ网平面测量网形示意

图3　测站间距为60 m的单侧CPⅢ网平面测量网形示意

1.3高程网形

单侧CPⅢ网高程测量采用自由测站三角高程测量方法，与单侧CPⅢ网平面测量合并进行，采用不同测站所测得相邻点的高差，按相邻3个CPⅢ点构建三边高程闭合环的方法进行构网并附合于加密水准点(如图4)，每3 km与加密水准点按精密水准测量要求进行联测。

图4　单侧CPⅢ网自由测站三角高程网构网

2　单侧CPⅢ网测量

图4　左线单侧CPⅢ网测量与点对式CPⅢ网测量坐标差

单侧CPⅢ网平面测量水平方向采用全圆方向观测法进行观测，水平方向观测技术要求应满足表1的规定。由于V形天窗既有运营铁路严禁跨线作业，CPⅢ平面采取单侧网测量，其主要技术要求见表2。CPⅢ高程采用自由测站三角高程测量方法与平面测量一并进行，用于构建单侧CPⅢ网自由测站三角高程的观测值，除满足平面测量的外业观测要求外，还应满足表2的要求。

表1　单侧CPⅢ网平面测量水平方向观测技术要求

V形天窗单侧CPⅢ网数据处理与点对式CPⅢ相同。在外业测量实施过程中还需注意以下几个问题：

表2　单侧CPⅢ网自由测站三角高程外业观测主要技术要求

(1)接触网杆上的抱箍CPⅢ点要避开坠砣、负载锤、高矮信号机等设备，满足相邻点间通视，涂抹植筋胶要均匀、全面，保证CPⅢ标志稳定并方便工务部门轨道检修使用。

(2)CPⅢ控制点高差采用CPⅢ控制网自由测站三角高程测量获取，对全站仪性能要求较高，建议采用0.5″及以上仪器，并定期检校i角、竖直角等精度指标。

(3)V形天窗铁路对向股道时常有列车通过，全站仪CPⅢ设站脚架应架设在道碴上(架设于轨枕上，列车驶过时气泡会跑偏)，认真输入CPⅢ点号和棱镜常数，减少内业数据检查工作。

(4)根据观测条件可在外业适当增加1个测回，可提高V形天窗CPⅢ数据精度，降低返工率。

3　实验对比

现场测量试验选取某客专有砟段K272～K278作为试验区段，V形天窗时间为：上行线22：00～2：00，下行线2：20～5：50，中间间隔20 min，上下行天窗均为3 h。在试验区段接触网杆上设置抱箍CPⅢ控制点，进行单侧CPⅢ网测量和点对式CPⅢ测量，比对分析CPⅢ坐标和高程，验证单侧CⅢ网外业观测和数据处理精度能否满足相关技术要求。

3.1坐标成果对比分析

该段CPⅢ平面网分别按单侧网和点对式CPⅢ网进行外业观测和内业数据处理，在内外业精度指标均满足要求的条件下进行坐标对比。左、右线两侧CPⅢ网测量与点对式CPⅢ网测量坐标差对比分别见图4、图5。该段左线CPⅢ点采用单侧网和点对式CPⅢ网坐标较差最大值ΔXmax为3.8 mm、ΔYmax为3.6 mm，右线坐标较差最大值ΔXmax为3.7 mm、ΔYmax为3.6 mm，满足200 km/h有砟轨道铁路轨道控制网CPⅢ点复测与原测成果的坐标差ΔX、ΔY不大于4.5 mm且相邻点坐标差增量不大于3 mm的要求。

图5　右线单侧CPⅢ网测量与点对式CPⅢ网测量坐标差

3.2高程成果对比分析

该段CPⅢ高程网分别按单侧自由测站三角高程测量和点对式CPⅢ网环形三等水准进行外业观测和内业数据处理，在内外业精度指标均满足要求的条件下进行高程对比。左、右线单侧CPⅢ自由测站三角高程测量与精密水准测量高程差见图6、图7。该段左线CPⅢ采用单侧自由测站三角高程测量和点对式CPⅢ网环形三等水准测量高程较差最大值ΔHmax为2.8 mm，右线高程较差最大值ΔHmax为2.8 mm，均满足200 km/h有砟轨道铁路轨道控制网CPⅢ点复测与原测成果的高程差ΔH不应大于5.0 mm，且相邻点复测成果高差与原测成果高差较差不大于3 mm的要求。

图6　左线单侧CPⅢ自由测站三角高程测量与精密水准测量高程差

图7　右线单侧CPⅢ自由测站三角高程测量与精密水准测量高程差

4　结束语

通过实验数据对比可知，V形天窗布设单侧CPⅢ网技术方案，测量成果精度能够满足200 km/h运营铁路相关测量规范的要求及工务部门养护维修的需要。但单侧CPⅢ网测量由于网形差异，其成果左、右线间分别测量，两侧点对间与点对式整体网平差相比内符合精度较差。为保证CPⅢ点对的内符合精度，应加密联测CPⅠ、CPⅡ并进行整网平差，以增加CPⅢ点对间的相关性。在使用过程中应加强对轨道测量自由设站精度、相邻测站轨道测量点搭接精度的检核。同时建议将适合V形天窗运营铁路特点的单侧轨道控制网CPⅢ的测量技术标准纳入规范，以方便轨道平顺性检测和轨道精调、养护的需要，提高铁路轨道平顺性及养护效率。

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Discussion on Technology of CPⅢ of Existing Operating Railway for the V-Type Maintenance Gap

ZHANG Jinkui

2016-04-20

张金魁(1973—)，男，2007年毕业于石家庄铁道学院土木工程专业，工程师。

1672-7479(2016)04-0001-03

U212.2

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