CPIII控制网技术在高铁无砟轨道中的应用

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摘要：高速铁路无砟轨道要求具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，施工中需采用高精度三维控制测量技术。本文结合哈大铁路客运专线运粮河特大桥cpiii建网的工程实践，介绍高速铁路无砟轨道CPIII建网的技术特点、技术要求以及测量方法。

关键词：高速铁路无砟轨道CPIII建网测量方法

中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：

由于过去传统的铁路运行速度较低，对轨道平顺性的要求不高，在勘测、施工中没有要求建立一套适应于勘测、施工、运营维护的完整的控制测量系统。高速铁路工程测量平面测量控制网应在框架控制网 CP0基础上分为三级布设，分别为CPI、CPII、CPIII(CP为control points的缩写)，并将三网统一起来，统一采用国家坐标系统，这将更加规范化和系统化。

一、 控制网的主要特点

1、高速铁路由于行车速度高，建设标准高，要求无碴轨道具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，因此，要建设好一条高速铁路就必须有一套完整的、高精度的控制测量体系。

2、无砟轨道铺设技术的引进在国内时间较短，其特点是施工工艺新、技术要求严、科技含量高，无砟轨道铺设前期测量工作显得尤为重要。无砟轨道的测量采用全新的高精度三维控制测量技术，使用GPS全球卫星定位系统进行CPI、CPII控制测量，而CPI属高速铁路高等级控制网，是保证全线贯通的基础，最终使用CPIII控制网进行三位一体精确定位。铺轨测量精度要求高，平面、高程控制在1 mm之内。

二、CPIII控制网测量技术要求

1、CPIII平面精度：相对点位精度为1 mm，点位中误差不超过2mm。

2、 CPIII控制网水准测量应附合于线路水准基点，按精密水准测量技术求施测，水准线路附合长度不得大于3km。

3、 CPIII高程精度：相邻点高差中误差小于0.5 mm。

4、全线的平面坐标和高程坐标应统一。

5、平面投影变形应满足无砟轨道要求：10 mm／km。

三、测量方法

1、使用边角交会法测量。CPIII控制网采用自由设站交会网(《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 》称为“后方交会网”)的方法测量，CPIII控制点的点间距一般应为50~60 m 一对，不应超过70m。自由设站的设站的距离约60m或120m。当采用在自由测站上观测CPI或CPII时，至少应在2个连续的自由测站上对同一个CPI或CPII点进行观测.

当采用在CPI或CPII点上置镜观测CPIII点时，CPIII控制点数量不应少于3 个。

CPIII控制点距离为60 m左右，且不应大于70 m，观测CPIII点允许的最远的目标距离为150 m左右，最大不超过180m。

测量前应记录每个测站的温度、气压，并将温度、气压输入仪器进行改正。

对于线路有长短链时，应注意区分重复里程及标记的编号。

2、CPIII平面控制网的距离测量，应采用以下的多测回距离观测法：盘左和盘右分别对同一个CPIII点进行距离测量，把盘左和盘右距离测量的平均值作为一测回的距离测量值；每个CPIII点距离测量的测回数应与水平方向相同，各测回测量的距离较差应≤1.0mm。在全圆方向观测的同时，对CPⅢ点进行距离测量。

与CPI、CPII控制点联测，一般情况下应通过2个或以上线路上的自由设站进行联测。

联测已知点最远距离不应超过300m，不能直接观测的CPII点建议用GPS测量按CPII等级精度加密，并通过设计单位评估后方可使用。

由于后方交会法并不是一种很严密的测量方法，其自身会有较大的误差传递，因此在CPIII的测量中，必须保证每个CPIII控制点要达到重复测量3次以上，用专门的通过相关部门正式检定合格的软件进行数据的分析处理。我部使用铁一院的《CPIII精密控制测量数据处理系统》进行解算。

3、高程控制测量

CPIII点间高差测量可采用水准或CPIII平面测量时采集的边角观测值用三角高程的测量方法取得。但一般建议使用水准测量的方法，若使用三角高程的测量方法观测时，应满足相关的测量技术要求，下面主要叙述是水准测量的方法和要达到的主要技术标准。

精密水准观测主要技术要求

注：①为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

DS05表示每千米水准测量高差中误差为±0.5mm。

CPIII控制点高程测量工作应在CPIII平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且1个测段联测不应少于3个水准点。

水准测量作业结束后，每条水准测量路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差M0；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。M0和Mw应符合表2的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。M0和Mw的公式计算请参照有关规范。

四、CPIII控制网的维护

由于CPIII控制点布设于桥梁的防护墙上或路基的接触网基座的基础上，由于受线下工程稳定性和施工影响等因素的影响，为确保CPIII点的准确性，在使用CPIII点进行后续轨道安装测量时，应定期与周围其它点进行校核，特别是要与地面上布设的稳定的CPI、CPII点进行校核，以便及时发现和处理问题。

随着铁路工程技术的发展，尤其高速铁路对平顺性的要求，对测量方法不断提出新的要求。高精度GPS接收机、智能化全站仪的应用、以及相关软件的开发，使得建造高精度的CPIII控制网成为可能，使工程测量的手段、方法和理论产生了深刻的变化。工程测量领域正在进一步扩展，正朝向测量数据采集处理自动化、实时化和数字化的方向发展。

参考文献

TB10601—2009/962—2009高数铁路工程测量规范【S】.

朱颖 客运专线无砟轨道铁路工程测量技术【M】。北京：中国铁道出版社 2008.

3、於宗俦、鲁林成 测量平差基础【M】。北京：测绘出版社 1983.