大準線控制網(wǎng)的測量布設和應用

郭高峰

（神華準能大準鐵路公司 工務段，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

摘 要：大準鐵路是從薛家灣至大同的一條運煤專用線，主要運營C80萬噸列車。根據(jù)神華路網(wǎng)的規(guī)劃和現(xiàn)行條件，要求大準線與新建準池線運營條件相匹配，開行兩萬噸列車。針對上述情況，要對大準線養(yǎng)護維修進行合理的優(yōu)化，利用先進的檢測技術，精準地對線路進行維修，確保大準線安全平穩(wěn)的運輸。

關鍵詞：鐵路；既有線；測量；控制網(wǎng)

中圖分類號： F57 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）17-0187-02

根據(jù)《鐵路技術管理規(guī)程》第20條規(guī)定，對重要的線路平面及縱斷面復測、限界的檢查，每5年至少一次。2002年大準鐵路公司第一次對既有線進行復測，這次測量的標準低，范圍小，沒有布設平面控制網(wǎng)，只做了高程控制網(wǎng)。2006—2007年，大準線換鋪了無縫線路，并逐步將Ⅱ型軌枕更換為Ⅲ軌枕，部分站場進行了擴能改造，這些施工對線路兩側(cè)的控制高程點破壞較為嚴重。2011年7月，大準鐵路公司開始組織對既有線進行第二次復測，按照重載鐵路中的最新要求，結(jié)合高鐵標準進行招投標。2011年11月，工務段派專業(yè)技術人員對中標單位（包頭繪宇測繪公司）施工進行全程盯控。測設要求要以國家控制網(wǎng)為基準，在線路兩側(cè)布設平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，體現(xiàn)了鐵路測量“三網(wǎng)合一”的測量理念。

一、大準線控制網(wǎng)的布設及測量

大準鐵路既有線復測工程總體工作內(nèi)容中包括CPI測量、三等水準測量、CPII測量、CPIII測量、中線測量、橋梁偏心測量、擬合中線、排定里程、現(xiàn)場標注里程、線路設備及附屬設施調(diào)查、站場測量、線路縱橫斷面測量、地界測量、文整出圖等內(nèi)容。

1.基礎平面控制網(wǎng)CPI測量

根據(jù)鑒定后的《大準鐵路既有線復測工程施工組織設計》的技術要求，全線共布設CPI控制點114個，按鐵路三等GPS網(wǎng)精度要求測量，投影分帶按邊長投影在相應的線路設計軌道平均高程面上變形值不大于25mm/km進行設計，基于國家2000大地坐標系基本橢球參數(shù)選擇不同的中央子午線和高程投影面分別進行坐標轉(zhuǎn)換。

大準線CPⅠ布置，沿線路走向每4km布設一對，對點間距≥800m，采用邊連接的方式構網(wǎng)，形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網(wǎng)；在線路起點、終點或與其他線路平面網(wǎng)銜接地段，必須有2個以上的CPⅠ控制點相重合?？刂凭W(wǎng)宜全線一次布網(wǎng)，按照設計網(wǎng)圖統(tǒng)一測量，整體平差。CPⅠ應起閉與國家高一等級平面控制點，宜每50km聯(lián)測一次，當聯(lián)測點數(shù)為2個時，宜分布在網(wǎng)的二端，當聯(lián)測點數(shù)為3個及以上，宜在網(wǎng)中均勻分布。

大準線整體分帶投影參數(shù)如表1所示。

表1

2.線路平面控制網(wǎng)CPII測量

全線共布設CPII控制點273個，按鐵路四等GPS網(wǎng)精度要求測量。

控制點一般選擇在距線路中線50—100m，且不易被破壞的范圍內(nèi)，每400—800m布設1個，CPII相鄰點應該通視，特別困難地區(qū)在附合導線長度范圍內(nèi)至少應有1對通視點。CPII采用邊連接的方式構網(wǎng)，形成由三角形或是大地四邊形組成的帶狀網(wǎng)，并與CPⅠ聯(lián)測。

3.軌道平面控制網(wǎng)CPⅢ測量

全線共布設CPⅢ控制點6 000個，采用自由測站邊角交會法按一級導線精度測量。

圖1 線路CPⅢ控制網(wǎng)

路基段的CPⅢ控制點，每隔50—60m布設一個點，不應大于80m。在單點之間，相隔100—120米布設自由測站臨時導線點，對前后各3個點（共6個CPⅢ平面控制點）進行邊角測量。每個CPⅢ控制點有3個自由測站點的邊角觀測。CPⅢ平面控制網(wǎng)附合在CPⅠ、CPII或是加密的高級控制點上，約相隔400—800m自由設站點上對附件的CPⅠ、CPII控制點進行方向、邊長聯(lián)測，應至少2個自由測站進行聯(lián)測，以傳遞坐標和控制點誤差積累。

4.高程控制網(wǎng)測量

全線共布設高程控制點362個，首級高程控制網(wǎng)采用三等水準精度要求測量，二級控制網(wǎng)CPⅢ采用四等水準測量。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。

首級高程控制網(wǎng)應沿鐵路每隔500m—1000m左右布設一個，點位距線路中心10m左右，不大于150km與國家控制水準點聯(lián)測。

5.選點與埋設

CPⅠ、CPII點位應適合安置接受設備并便于操作，點周圍具備視野開闊，對天空通視情況良好的條件，高度角15°以上不得有成片障礙物遮擋衛(wèi)星信號，點位附近不得有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點位的基礎應堅實穩(wěn)固，埋石深度要在凍土線下0.3m，點位應易于保存，并便于利用常規(guī)的方法擴展與聯(lián)測。大準線最大凍土深度1.5m，局部地段1.7m。點位周邊交通方便，易于使用。（CPⅠ、CPII規(guī)格如圖2規(guī)定）

路基段的CPⅢ控制點布設于一側(cè)接觸網(wǎng)桿上，橋梁布設在一側(cè)的擋砟墻上，隧道布設在一側(cè)的洞壁上，點位設置高度高于軌面0.3m，控制點標識要清晰、齊全，便于準確識別和使用。（CPⅢ標識見圖3）

水準基點應選擇在土質(zhì)堅實，觀測方便和利于長期保存的地方。

圖2 基礎平面控制網(wǎng)CPI，線路平面控制網(wǎng)CPII控制點標識

圖3 軌道平面控制網(wǎng)標識

二、大準線控制網(wǎng)的應用

目前，大準線的養(yǎng)護維修中，大型養(yǎng)護機械的作業(yè)是采用“相對作業(yè)法”，作業(yè)后調(diào)整恢復線路幾何尺寸的相對狀況。相對作業(yè)是一種近似的作業(yè)方法，只能保持線路的局部平順，可能會改變線路整體的線形。大準線構想開行2萬噸列車，這對線路的安全性提出更高的要求。所以，線路必須具備非常精準的絕對幾何參數(shù)。

要解決線路高低、平順問題，需要建立絕對坐標系統(tǒng)，實現(xiàn)精測精養(yǎng)。大準線利用既有線復測在線路兩側(cè)布設了平面、高程控制網(wǎng)，它們是控制線路平、縱、橫斷面的基礎。endprint

（一）利用控制網(wǎng)對平縱斷面進行檢測

1.全線進行平、縱面的檢測。大準線隨著運量的逐年增長，加之萬噸列車的開行，線路形變也隨之增多。在養(yǎng)護維修過程中，只能保持線路的局部平順，無法保證線路整體線性的要求。比如，部分小半徑曲線幾何形位發(fā)生變化，我們采用相對作業(yè)法利用全站儀建立臨時坐標進行測量分析，對曲線進行優(yōu)化。這一方法沒能從全局考慮，無法統(tǒng)一標準，使線路的曲線要素及五大樁的位置發(fā)生了改變，偏離了設計。

大準線將利用控制點坐標（絕對坐標）指導線路的養(yǎng)護維修，為線路的養(yǎng)護維修提供精確的數(shù)據(jù)。我們計劃利用平面控制網(wǎng)坐標，對全線縱斷面檢測一遍，利用南方CASS軟件將實測坐標與設計進行對照，對偏差部位，確定偏移量，利用大機搗固進行撥道，將線性回復到設計，其成果作為今后檢測線路的標準。

2.局部縱斷面的檢查。小半徑曲線不穩(wěn)定，時常需要對線路進行撥道。由于平面控制網(wǎng)坐標為絕對坐標，我們利用后方交會法測量需維修曲線的縱斷面，與基準斷面對照，確定其撥量，可以保證曲線的整體優(yōu)化。

3.橫斷面的檢查。利用控制網(wǎng)及CPⅢ優(yōu)化橫斷，按照路基橫斷面竣工圖測量每個斷面，與設計斷面進行對照，對有缺陷的部位，及時進行整改。利用此法可以監(jiān)控病害、線路薄弱地段。如出現(xiàn)部分路基下沉、雨水沖刷、凍害變化，可以及時發(fā)現(xiàn)。

（二）利用控制網(wǎng)對道岔的維護

加強道岔、緩沖區(qū)及附帶曲線的維修力度，利用控制網(wǎng)調(diào)整線路方向，確定道岔位置及附帶曲線頭尾，科學合理地指導維修，從而達到真正的優(yōu)質(zhì)道岔、優(yōu)質(zhì)緩沖區(qū)。

道岔是線路的薄弱環(huán)節(jié)，必須有精準的檢測數(shù)據(jù)指導維修。我們利用CPⅢ點找出道岔的理論中線點、轉(zhuǎn)角，確定道岔的正確方位。同時，優(yōu)化道岔的連接曲線及附帶曲線，保證列車平穩(wěn)舒適的過渡。

（三）利用控制網(wǎng)指導大機搗固

線路大機搗固傳統(tǒng)模式為技術人員利用個人的經(jīng)驗提供起道量數(shù)據(jù)，實屬局部養(yǎng)護。我們研究利用GPS測量軌面標高，與設計標高進行對比，確定線路的起道的高度，作為大型搗鼓機的作業(yè)標準，提高養(yǎng)護精度，真正的做到了精簡細修。目前，我們正設計將GPS架設在搗固車上，在搗鼓前利用GPS采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)搜集到專門開發(fā)的軟件中，與提前輸入的設計值進行對比，將起撥道量傳輸給大機，大機自動地進行起撥道操作，這樣更能快捷、完美地維護線路。

（四）利用控制網(wǎng)檢查線橋偏心

在天窗點內(nèi)將全站儀器架在線路中，CPⅢ點上架設好棱鏡，利用對邊測量測其CPⅢ點至左側(cè)梁邊緣點以及對應左股鋼軌中心點的水平距離，計算鋼軌至梁邊的距離；同理可以測其同一斷面右側(cè)部分，計算右側(cè)梁邊緣至右股鋼軌的距離，得知線橋偏心值。

大準線建立了精度較高、線形合理的平面、高程控制網(wǎng)，為養(yǎng)護、維修提供了精準的數(shù)據(jù)，有利于精準地指導線橋維護工作，高效地完成線路的生產(chǎn)任務，使大準鐵路的運營提高了效率。 [責任編輯 杜 娟]endprint

（一）利用控制網(wǎng)對平縱斷面進行檢測

1.全線進行平、縱面的檢測。大準線隨著運量的逐年增長，加之萬噸列車的開行，線路形變也隨之增多。在養(yǎng)護維修過程中，只能保持線路的局部平順，無法保證線路整體線性的要求。比如，部分小半徑曲線幾何形位發(fā)生變化，我們采用相對作業(yè)法利用全站儀建立臨時坐標進行測量分析，對曲線進行優(yōu)化。這一方法沒能從全局考慮，無法統(tǒng)一標準，使線路的曲線要素及五大樁的位置發(fā)生了改變，偏離了設計。

大準線將利用控制點坐標（絕對坐標）指導線路的養(yǎng)護維修，為線路的養(yǎng)護維修提供精確的數(shù)據(jù)。我們計劃利用平面控制網(wǎng)坐標，對全線縱斷面檢測一遍，利用南方CASS軟件將實測坐標與設計進行對照，對偏差部位，確定偏移量，利用大機搗固進行撥道，將線性回復到設計，其成果作為今后檢測線路的標準。

2.局部縱斷面的檢查。小半徑曲線不穩(wěn)定，時常需要對線路進行撥道。由于平面控制網(wǎng)坐標為絕對坐標，我們利用后方交會法測量需維修曲線的縱斷面，與基準斷面對照，確定其撥量，可以保證曲線的整體優(yōu)化。

3.橫斷面的檢查。利用控制網(wǎng)及CPⅢ優(yōu)化橫斷，按照路基橫斷面竣工圖測量每個斷面，與設計斷面進行對照，對有缺陷的部位，及時進行整改。利用此法可以監(jiān)控病害、線路薄弱地段。如出現(xiàn)部分路基下沉、雨水沖刷、凍害變化，可以及時發(fā)現(xiàn)。

（二）利用控制網(wǎng)對道岔的維護

加強道岔、緩沖區(qū)及附帶曲線的維修力度，利用控制網(wǎng)調(diào)整線路方向，確定道岔位置及附帶曲線頭尾，科學合理地指導維修，從而達到真正的優(yōu)質(zhì)道岔、優(yōu)質(zhì)緩沖區(qū)。

道岔是線路的薄弱環(huán)節(jié)，必須有精準的檢測數(shù)據(jù)指導維修。我們利用CPⅢ點找出道岔的理論中線點、轉(zhuǎn)角，確定道岔的正確方位。同時，優(yōu)化道岔的連接曲線及附帶曲線，保證列車平穩(wěn)舒適的過渡。

（三）利用控制網(wǎng)指導大機搗固

線路大機搗固傳統(tǒng)模式為技術人員利用個人的經(jīng)驗提供起道量數(shù)據(jù)，實屬局部養(yǎng)護。我們研究利用GPS測量軌面標高，與設計標高進行對比，確定線路的起道的高度，作為大型搗鼓機的作業(yè)標準，提高養(yǎng)護精度，真正的做到了精簡細修。目前，我們正設計將GPS架設在搗固車上，在搗鼓前利用GPS采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)搜集到專門開發(fā)的軟件中，與提前輸入的設計值進行對比，將起撥道量傳輸給大機，大機自動地進行起撥道操作，這樣更能快捷、完美地維護線路。

（四）利用控制網(wǎng)檢查線橋偏心

在天窗點內(nèi)將全站儀器架在線路中，CPⅢ點上架設好棱鏡，利用對邊測量測其CPⅢ點至左側(cè)梁邊緣點以及對應左股鋼軌中心點的水平距離，計算鋼軌至梁邊的距離；同理可以測其同一斷面右側(cè)部分，計算右側(cè)梁邊緣至右股鋼軌的距離，得知線橋偏心值。

大準線建立了精度較高、線形合理的平面、高程控制網(wǎng)，為養(yǎng)護、維修提供了精準的數(shù)據(jù)，有利于精準地指導線橋維護工作，高效地完成線路的生產(chǎn)任務，使大準鐵路的運營提高了效率。 [責任編輯 杜 娟]endprint

（一）利用控制網(wǎng)對平縱斷面進行檢測

1.全線進行平、縱面的檢測。大準線隨著運量的逐年增長，加之萬噸列車的開行，線路形變也隨之增多。在養(yǎng)護維修過程中，只能保持線路的局部平順，無法保證線路整體線性的要求。比如，部分小半徑曲線幾何形位發(fā)生變化，我們采用相對作業(yè)法利用全站儀建立臨時坐標進行測量分析，對曲線進行優(yōu)化。這一方法沒能從全局考慮，無法統(tǒng)一標準，使線路的曲線要素及五大樁的位置發(fā)生了改變，偏離了設計。

大準線將利用控制點坐標（絕對坐標）指導線路的養(yǎng)護維修，為線路的養(yǎng)護維修提供精確的數(shù)據(jù)。我們計劃利用平面控制網(wǎng)坐標，對全線縱斷面檢測一遍，利用南方CASS軟件將實測坐標與設計進行對照，對偏差部位，確定偏移量，利用大機搗固進行撥道，將線性回復到設計，其成果作為今后檢測線路的標準。

2.局部縱斷面的檢查。小半徑曲線不穩(wěn)定，時常需要對線路進行撥道。由于平面控制網(wǎng)坐標為絕對坐標，我們利用后方交會法測量需維修曲線的縱斷面，與基準斷面對照，確定其撥量，可以保證曲線的整體優(yōu)化。

3.橫斷面的檢查。利用控制網(wǎng)及CPⅢ優(yōu)化橫斷，按照路基橫斷面竣工圖測量每個斷面，與設計斷面進行對照，對有缺陷的部位，及時進行整改。利用此法可以監(jiān)控病害、線路薄弱地段。如出現(xiàn)部分路基下沉、雨水沖刷、凍害變化，可以及時發(fā)現(xiàn)。

（二）利用控制網(wǎng)對道岔的維護

加強道岔、緩沖區(qū)及附帶曲線的維修力度，利用控制網(wǎng)調(diào)整線路方向，確定道岔位置及附帶曲線頭尾，科學合理地指導維修，從而達到真正的優(yōu)質(zhì)道岔、優(yōu)質(zhì)緩沖區(qū)。

道岔是線路的薄弱環(huán)節(jié)，必須有精準的檢測數(shù)據(jù)指導維修。我們利用CPⅢ點找出道岔的理論中線點、轉(zhuǎn)角，確定道岔的正確方位。同時，優(yōu)化道岔的連接曲線及附帶曲線，保證列車平穩(wěn)舒適的過渡。

（三）利用控制網(wǎng)指導大機搗固

線路大機搗固傳統(tǒng)模式為技術人員利用個人的經(jīng)驗提供起道量數(shù)據(jù)，實屬局部養(yǎng)護。我們研究利用GPS測量軌面標高，與設計標高進行對比，確定線路的起道的高度，作為大型搗鼓機的作業(yè)標準，提高養(yǎng)護精度，真正的做到了精簡細修。目前，我們正設計將GPS架設在搗固車上，在搗鼓前利用GPS采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)搜集到專門開發(fā)的軟件中，與提前輸入的設計值進行對比，將起撥道量傳輸給大機，大機自動地進行起撥道操作，這樣更能快捷、完美地維護線路。

（四）利用控制網(wǎng)檢查線橋偏心

在天窗點內(nèi)將全站儀器架在線路中，CPⅢ點上架設好棱鏡，利用對邊測量測其CPⅢ點至左側(cè)梁邊緣點以及對應左股鋼軌中心點的水平距離，計算鋼軌至梁邊的距離；同理可以測其同一斷面右側(cè)部分，計算右側(cè)梁邊緣至右股鋼軌的距離，得知線橋偏心值。

大準線建立了精度較高、線形合理的平面、高程控制網(wǎng)，為養(yǎng)護、維修提供了精準的數(shù)據(jù)，有利于精準地指導線橋維護工作，高效地完成線路的生產(chǎn)任務，使大準鐵路的運營提高了效率。 [責任編輯 杜 娟]endprint