張金魁

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津　300251)

?

V形天窗既有鐵路CPⅢ技術(shù)方案探討

張金魁

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300251)

由于既有鐵路運(yùn)營(yíng)V形天窗的特殊性，在天窗時(shí)間無(wú)法跨線測(cè)設(shè)點(diǎn)對(duì)式自由測(cè)站邊角交會(huì)軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)。提出單側(cè)布點(diǎn)自由測(cè)站邊角交會(huì)測(cè)設(shè)CPⅢ的解決方案，并在工程項(xiàng)目中與點(diǎn)對(duì)式CPⅢ進(jìn)行測(cè)量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)對(duì)比分析表明，其成果的各項(xiàng)精度指標(biāo)可以滿足既有200 km/h運(yùn)營(yíng)鐵路軌道控制網(wǎng)的精度要求。

鐵路工程測(cè)量V形天窗軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)單側(cè)CPⅢ網(wǎng)

為滿足鐵路高速度、高密度、高可靠性、高效率運(yùn)輸組織目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，許多既有200 km/h運(yùn)營(yíng)鐵路干線的軌道、接觸網(wǎng)、特殊構(gòu)筑物檢修均由垂直天窗改為V形天窗。V形天窗是指當(dāng)一條正線停電維修時(shí)，另一條正線仍可以通過(guò)正方向運(yùn)行列車，或由列車調(diào)度員根據(jù)調(diào)整列車運(yùn)行的需要，組織反方向或者改按單線行車，增加列車在中間站停留等天窗的列車數(shù)和時(shí)間，提高列車旅速和區(qū)間通過(guò)能力。為保證作業(yè)人員的人身安全，V形天窗期間既有運(yùn)營(yíng)鐵路上嚴(yán)禁跨線作業(yè)。在天窗時(shí)間無(wú)法跨線測(cè)設(shè)點(diǎn)對(duì)式自由測(cè)站邊角交會(huì)軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)的情況下，提出單側(cè)布點(diǎn)自由測(cè)站邊角交會(huì)測(cè)設(shè)CPⅢ(單側(cè)CPⅢ網(wǎng))的解決方案。

1　網(wǎng)形設(shè)計(jì)

1.1標(biāo)石埋設(shè)

根據(jù)既有運(yùn)營(yíng)鐵路特點(diǎn)，路基段CPⅢ點(diǎn)可直接安裝在線路兩側(cè)接觸網(wǎng)立柱上。為了避免破壞立柱結(jié)構(gòu)，CPⅢ標(biāo)識(shí)采用抱箍的方式安裝，按照接觸網(wǎng)立柱形式選取抱箍件(圓形/方形)，采用專用工具將預(yù)埋件擰緊固定，然后涂抹植筋膠固定(如圖1所示)。橋梁、隧道、既有車站段落CPⅢ點(diǎn)埋設(shè)與高鐵規(guī)范中CPⅢ埋設(shè)方式一致。

圖1　CPⅢ抱箍件安裝

1.2平面網(wǎng)形

受鐵路運(yùn)營(yíng)無(wú)法跨線作業(yè)所限，平面網(wǎng)形設(shè)計(jì)為單側(cè)布點(diǎn)的單側(cè)CPⅢ網(wǎng)，平面測(cè)量仍采用自由測(cè)站邊角交會(huì)的方法，每個(gè)自由測(cè)站觀測(cè)6個(gè)CPⅢ點(diǎn)，全站儀在CPⅢ點(diǎn)同側(cè)線路中心置鏡，自由測(cè)站間距一般為120 m，觀測(cè)CPⅢ點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離不應(yīng)大于180 m，每個(gè)CPⅢ點(diǎn)至少可保證有3個(gè)自由測(cè)站的方向和距離觀測(cè)量，其基本網(wǎng)形見圖2。通視條件困難時(shí)，自由測(cè)站間距可縮減到60 m，每個(gè)測(cè)站觀測(cè)4個(gè)CPⅢ點(diǎn)，每個(gè)CPⅢ點(diǎn)至少保證4個(gè)方向和4個(gè)距離的交會(huì)(圖3)。每隔600 m左右聯(lián)測(cè)一個(gè)CPⅡ點(diǎn)，至少通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上自由測(cè)站聯(lián)測(cè)，觀測(cè)視距不宜大于300 m。

圖2　單側(cè)CPⅢ網(wǎng)平面測(cè)量網(wǎng)形示意

圖3　測(cè)站間距為60 m的單側(cè)CPⅢ網(wǎng)平面測(cè)量網(wǎng)形示意

1.3高程網(wǎng)形

單側(cè)CPⅢ網(wǎng)高程測(cè)量采用自由測(cè)站三角高程測(cè)量方法，與單側(cè)CPⅢ網(wǎng)平面測(cè)量合并進(jìn)行，采用不同測(cè)站所測(cè)得相鄰點(diǎn)的高差，按相鄰3個(gè)CPⅢ點(diǎn)構(gòu)建三邊高程閉合環(huán)的方法進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)并附合于加密水準(zhǔn)點(diǎn)(如圖4)，每3 km與加密水準(zhǔn)點(diǎn)按精密水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

圖4　單側(cè)CPⅢ網(wǎng)自由測(cè)站三角高程網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)

2　單側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量

圖4　左線單側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量與點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)測(cè)量坐標(biāo)差

單側(cè)CPⅢ網(wǎng)平面測(cè)量水平方向采用全圓方向觀測(cè)法進(jìn)行觀測(cè)，水平方向觀測(cè)技術(shù)要求應(yīng)滿足表1的規(guī)定。由于V形天窗既有運(yùn)營(yíng)鐵路嚴(yán)禁跨線作業(yè)，CPⅢ平面采取單側(cè)網(wǎng)測(cè)量，其主要技術(shù)要求見表2。CPⅢ高程采用自由測(cè)站三角高程測(cè)量方法與平面測(cè)量一并進(jìn)行，用于構(gòu)建單側(cè)CPⅢ網(wǎng)自由測(cè)站三角高程的觀測(cè)值，除滿足平面測(cè)量的外業(yè)觀測(cè)要求外，還應(yīng)滿足表2的要求。

表1　單側(cè)CPⅢ網(wǎng)平面測(cè)量水平方向觀測(cè)技術(shù)要求

V形天窗單側(cè)CPⅢ網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與點(diǎn)對(duì)式CPⅢ相同。在外業(yè)測(cè)量實(shí)施過(guò)程中還需注意以下幾個(gè)問題：

表2　單側(cè)CPⅢ網(wǎng)自由測(cè)站三角高程外業(yè)觀測(cè)主要技術(shù)要求

(1)接觸網(wǎng)桿上的抱箍CPⅢ點(diǎn)要避開墜砣、負(fù)載錘、高矮信號(hào)機(jī)等設(shè)備，滿足相鄰點(diǎn)間通視，涂抹植筋膠要均勻、全面，保證CPⅢ標(biāo)志穩(wěn)定并方便工務(wù)部門軌道檢修使用。

(2)CPⅢ控制點(diǎn)高差采用CPⅢ控制網(wǎng)自由測(cè)站三角高程測(cè)量獲取，對(duì)全站儀性能要求較高，建議采用0.5″及以上儀器，并定期檢校i角、豎直角等精度指標(biāo)。

(3)V形天窗鐵路對(duì)向股道時(shí)常有列車通過(guò)，全站儀CPⅢ設(shè)站腳架應(yīng)架設(shè)在道碴上(架設(shè)于軌枕上，列車駛過(guò)時(shí)氣泡會(huì)跑偏)，認(rèn)真輸入CPⅢ點(diǎn)號(hào)和棱鏡常數(shù)，減少內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)檢查工作。

(4)根據(jù)觀測(cè)條件可在外業(yè)適當(dāng)增加1個(gè)測(cè)回，可提高V形天窗CPⅢ數(shù)據(jù)精度，降低返工率。

3　實(shí)驗(yàn)對(duì)比

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)選取某客專有砟段K272～K278作為試驗(yàn)區(qū)段，V形天窗時(shí)間為：上行線22：00～2：00，下行線2：20～5：50，中間間隔20 min，上下行天窗均為3 h。在試驗(yàn)區(qū)段接觸網(wǎng)桿上設(shè)置抱箍CPⅢ控制點(diǎn)，進(jìn)行單側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量和點(diǎn)對(duì)式CPⅢ測(cè)量，比對(duì)分析CPⅢ坐標(biāo)和高程，驗(yàn)證單側(cè)CⅢ網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理精度能否滿足相關(guān)技術(shù)要求。

3.1坐標(biāo)成果對(duì)比分析

該段CPⅢ平面網(wǎng)分別按單側(cè)網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，在內(nèi)外業(yè)精度指標(biāo)均滿足要求的條件下進(jìn)行坐標(biāo)對(duì)比。左、右線兩側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量與點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)測(cè)量坐標(biāo)差對(duì)比分別見圖4、圖5。該段左線CPⅢ點(diǎn)采用單側(cè)網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)坐標(biāo)較差最大值ΔXmax為3.8 mm、ΔYmax為3.6 mm，右線坐標(biāo)較差最大值ΔXmax為3.7 mm、ΔYmax為3.6 mm，滿足200 km/h有砟軌道鐵路軌道控制網(wǎng)CPⅢ點(diǎn)復(fù)測(cè)與原測(cè)成果的坐標(biāo)差ΔX、ΔY不大于4.5 mm且相鄰點(diǎn)坐標(biāo)差增量不大于3 mm的要求。

圖5　右線單側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量與點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)測(cè)量坐標(biāo)差

3.2高程成果對(duì)比分析

該段CPⅢ高程網(wǎng)分別按單側(cè)自由測(cè)站三角高程測(cè)量和點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)環(huán)形三等水準(zhǔn)進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，在內(nèi)外業(yè)精度指標(biāo)均滿足要求的條件下進(jìn)行高程對(duì)比。左、右線單側(cè)CPⅢ自由測(cè)站三角高程測(cè)量與精密水準(zhǔn)測(cè)量高程差見圖6、圖7。該段左線CPⅢ采用單側(cè)自由測(cè)站三角高程測(cè)量和點(diǎn)對(duì)式CPⅢ網(wǎng)環(huán)形三等水準(zhǔn)測(cè)量高程較差最大值ΔHmax為2.8 mm，右線高程較差最大值ΔHmax為2.8 mm，均滿足200 km/h有砟軌道鐵路軌道控制網(wǎng)CPⅢ點(diǎn)復(fù)測(cè)與原測(cè)成果的高程差ΔH不應(yīng)大于5.0 mm，且相鄰點(diǎn)復(fù)測(cè)成果高差與原測(cè)成果高差較差不大于3 mm的要求。

圖6　左線單側(cè)CPⅢ自由測(cè)站三角高程測(cè)量與精密水準(zhǔn)測(cè)量高程差

圖7　右線單側(cè)CPⅢ自由測(cè)站三角高程測(cè)量與精密水準(zhǔn)測(cè)量高程差

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，V形天窗布設(shè)單側(cè)CPⅢ網(wǎng)技術(shù)方案，測(cè)量成果精度能夠滿足200 km/h運(yùn)營(yíng)鐵路相關(guān)測(cè)量規(guī)范的要求及工務(wù)部門養(yǎng)護(hù)維修的需要。但單側(cè)CPⅢ網(wǎng)測(cè)量由于網(wǎng)形差異，其成果左、右線間分別測(cè)量，兩側(cè)點(diǎn)對(duì)間與點(diǎn)對(duì)式整體網(wǎng)平差相比內(nèi)符合精度較差。為保證CPⅢ點(diǎn)對(duì)的內(nèi)符合精度，應(yīng)加密聯(lián)測(cè)CPⅠ、CPⅡ并進(jìn)行整網(wǎng)平差，以增加CPⅢ點(diǎn)對(duì)間的相關(guān)性。在使用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軌道測(cè)量自由設(shè)站精度、相鄰測(cè)站軌道測(cè)量點(diǎn)搭接精度的檢核。同時(shí)建議將適合V形天窗運(yùn)營(yíng)鐵路特點(diǎn)的單側(cè)軌道控制網(wǎng)CPⅢ的測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)納入規(guī)范，以方便軌道平順性檢測(cè)和軌道精調(diào)、養(yǎng)護(hù)的需要，提高鐵路軌道平順性及養(yǎng)護(hù)效率。

[1]盛存銀.一種新型鐵路天窗分析與探討[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2009(2)：47-49

[2]張海濤.高速鐵路CPⅢ控制網(wǎng)單邊測(cè)量精度分析及應(yīng)用研究[J].鐵道勘察，2016(1)：15-18

[3]顏廷祥.160km/h有砟鐵路軌道控制網(wǎng)建立新方法研究[J].鐵道勘察，2016(1)：4-7

[4]鐵總建設(shè)[2013]88號(hào)新建時(shí)速200公里客貨共線有砟軌道鐵路軌道控制網(wǎng)測(cè)設(shè)補(bǔ)充規(guī)定[S]

[5]TB10601—2009高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范[S]

[6]TB10101—2009鐵路工程測(cè)量規(guī)范[S]

[7]鄒浜，劉成龍，馬洪磊，等.自由測(cè)站邊角交會(huì)網(wǎng)在工程中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪工程，2014(10)：58-62

[8]鐵運(yùn)[2013]29號(hào)高速鐵路有砟軌道線路維修規(guī)則(試行)[S]

[9]鐵總運(yùn)[2015]126號(hào)運(yùn)營(yíng)高速鐵路精密測(cè)量控制網(wǎng)管理辦法[S]

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

ZHANG Jinkui

2016-04-20

張金魁(1973—)，男，2007年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院土木工程專業(yè)，工程師。

1672-7479(2016)04-0001-03

U212.2

A