曹洋

（遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧 錦州121000）

1 概述

為滿足高速鐵路客運(yùn)專線施工、運(yùn)營以及后期復(fù)測和維護(hù)需要, 保證高速鐵路運(yùn)營的平順性, 按照分級(jí)布網(wǎng),逐級(jí)控制的原則,在高速鐵路全線建立高精度的平面和高程控制網(wǎng)[1]。目前,對(duì)于鐵路提速后和客運(yùn)專線精密控制測量的成果精度和技術(shù)方法還沒有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]。因此結(jié)合遼寧省某客運(yùn)專線既有線精密控制網(wǎng)測量項(xiàng)目, 分析了CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn)測量的方法,在上、下行線路各自天窗時(shí)段進(jìn)行鐵路維護(hù)、升級(jí)及改造時(shí)[3],運(yùn)用本文提出的既有線高速鐵路獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量的方法,可以有效解決高速鐵路常規(guī)測量方法在既有線高速鐵路中無法測量的難題。

2 高速鐵路控制點(diǎn)布設(shè)及測量方法

2.1 高速鐵路控制點(diǎn)布設(shè)

高速鐵路控制測量平面控制網(wǎng)按逐級(jí)控制點(diǎn)原則布設(shè),CP0(第一級(jí))沿線按每50km 左右設(shè)置一座,點(diǎn)位距離線位中心不宜大于10km。CPⅠ(第二級(jí))控制點(diǎn)根據(jù)線路走向沿線路兩側(cè)交替按3～4km 布設(shè)一個(gè)或一對(duì)通視GPS 點(diǎn)。CPⅡ(第三級(jí))控制點(diǎn)應(yīng)選擇在線上、穩(wěn)固可靠(接觸網(wǎng)拉線墩及橋涵兩端)且不易被其他施工項(xiàng)目破壞、有利于于CPⅢ控制點(diǎn)測量的地方,相鄰點(diǎn)間距控制在400～600m 左右,盡量滿足相鄰點(diǎn)相互通視。CPⅢ(第四級(jí))控制點(diǎn)是軌道鋪設(shè)、精調(diào)以及運(yùn)營維護(hù)的基準(zhǔn),應(yīng)在線路兩側(cè)間隔50～70m 左右成對(duì)布設(shè)[4]。四級(jí)平面控制點(diǎn)組成統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)沿線布設(shè)基巖點(diǎn)、深埋水準(zhǔn)點(diǎn)和一般線路水準(zhǔn)點(diǎn)三種類型的高程控制點(diǎn),組成統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)?；鶐r點(diǎn)采用國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)。深埋水準(zhǔn)點(diǎn)按每25km 設(shè)置一個(gè),深度依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、凍土層深度等條件進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。一般線路水準(zhǔn)點(diǎn)沿線1.5km～2km 布設(shè)一個(gè), 并且距線路中心的距離控制在50～200m 范圍之內(nèi),布設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮CPⅢ高程測量引用的便捷性, 盡量靠近既有鐵路, 宜布設(shè)在鐵路安全網(wǎng)外或橋涵處,便于線下水準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)測。

2.2 常規(guī)高速鐵路控制點(diǎn)測量方法

CP0 框架平面控制網(wǎng)應(yīng)與國家A、B級(jí)GPS 點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測,CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)采用GPS 方法測量按照三角形或大地四邊形構(gòu)網(wǎng), 并與CP0 或國 家A、B 級(jí)GPS 點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測。CPⅡ線路平面控制網(wǎng)采用GPS方法測量和導(dǎo)線測量方法進(jìn)行, 并與CPⅠ控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測。CPⅢ軌道控制網(wǎng)采用自由設(shè)站邊角交會(huì)法測量并與CPⅡ控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測。線路水準(zhǔn)基點(diǎn)和CPⅢ軌道控制網(wǎng)的高程采用國家二等水準(zhǔn)測量或精密三角高程測量[4]。

3 既有線高速鐵路控制點(diǎn)測量遇到的問題

既有線高速鐵路CPⅡ控制點(diǎn)是沿線路兩側(cè)交叉布設(shè),并聯(lián)測CPⅠ控制點(diǎn)構(gòu)成平面控制網(wǎng),如圖1 所示。

CPⅢ控制點(diǎn)是沿線路兩側(cè)成對(duì)對(duì)稱布設(shè), 儀器架設(shè)在上下行線路中間,采用自由設(shè)站邊角交會(huì)的方法進(jìn)行測量,并聯(lián)測線上兩側(cè)的CPⅡ控制點(diǎn)構(gòu)成平面控制網(wǎng),如圖2 所示。

CPⅢ控制點(diǎn)高程控制網(wǎng)是采用矩形環(huán)單程水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行測量,相鄰的4 個(gè)CPⅢ點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán),構(gòu)成的水準(zhǔn)網(wǎng)形如圖3所示。

綜合上圖所示,上、下行線路各自天窗特點(diǎn)是不允許在上、下行線路兩側(cè)來回走動(dòng), 常規(guī)CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn)測量方法在既有線高速鐵路實(shí)施中是不可行的,針對(duì)上述問題,本文提出采用CPⅡ、CPⅢ獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量的方法進(jìn)行作業(yè)。

4 既有線高速鐵路CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn)測量方法

4.1 CPⅡ控制點(diǎn)測量方法

常規(guī)CPⅡ控制點(diǎn)是沿線路兩側(cè)交替布設(shè),由于上、下行線路各自天窗時(shí)段特點(diǎn)對(duì)常規(guī)測量方法的限制, 既有線高速鐵路CPⅡ控制點(diǎn)需要沿線路兩側(cè)成對(duì)對(duì)稱布設(shè),進(jìn)行CPⅡ控制點(diǎn)測量時(shí),我們需要上、下行線路的CPⅡ控制點(diǎn)各自與線下CPⅠ控制點(diǎn)單獨(dú)聯(lián)測、獨(dú)立計(jì)算,形成兩套獨(dú)立控制網(wǎng),計(jì)算出的成果可以與CP0 框架平面控制網(wǎng)進(jìn)行整合,并進(jìn)行成果對(duì)比。這樣可以解決上、下行線路各自天窗時(shí)段所造成無法進(jìn)行常規(guī)測量的限制,如圖4 所示。

4.2 CPⅢ控制點(diǎn)測量方法

既有線高速鐵路CPⅢ控制點(diǎn)也是需要沿線路兩側(cè)成對(duì)對(duì)稱布設(shè),上、下行線路的CPⅢ控制點(diǎn)各自與線上CPⅡ控制點(diǎn)單獨(dú)聯(lián)測、獨(dú)立計(jì)算,操作方式與CPⅡ控制點(diǎn)測量方法基本一致。本文提出的獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量的方法可以有效解決上、下行線路各自天窗時(shí)段測量作業(yè)無法實(shí)施的難題,該方法將全站儀分別放置于鐵路單側(cè)運(yùn)行線路的中間位置,僅對(duì)全站儀所在位置同一側(cè)的CPⅢ點(diǎn)進(jìn)行觀測, 每個(gè)CPⅢ點(diǎn)應(yīng)保證至少被觀測3 次,構(gòu)成的平面控制網(wǎng)形。CPⅢ高程網(wǎng)測量也只能在鐵路的單側(cè)作業(yè), 無法實(shí)施常規(guī)的矩形環(huán)單程水準(zhǔn)網(wǎng)測量方法, 也要采用自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量的邊角觀測值計(jì)算三角高程,構(gòu)成的高程控制網(wǎng)形,如圖5 所示。

5 單邊測量精度對(duì)比

為了驗(yàn)證CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn)測量運(yùn)用獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量方法的可行性,在高速鐵路某試驗(yàn)段,分別用常規(guī)測量方法和單邊測量方法進(jìn)行觀測并對(duì)測量結(jié)果對(duì)比分析,如表1～4 所示。

由表1 可得,各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,并且對(duì)該段上、下行線路兩側(cè)CPⅡ控制點(diǎn)測量成果進(jìn)行對(duì)比,兩種方法測量成果較差中誤差為0.6mm 和0.5mm,兩次測量成果基本一致。

由表2 可得,獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量CPⅢ控制網(wǎng)方法的自由網(wǎng)平差計(jì)算精度滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

由表3 可得,各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,并且對(duì)該段上、下行線路兩側(cè)CPⅢ控制點(diǎn)測量成果進(jìn)行對(duì)比,兩種方法測量成果較差中誤差為0.22mm 和0.29mm,兩次測量成果基本一致。

由表4 可知,采用獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量CPⅢ控制點(diǎn)高程網(wǎng),測出邊角觀測值所計(jì)算的三角高程,各項(xiàng)精度指標(biāo)均可滿足相關(guān)規(guī)范的要求,兩種方法測量成果較差中誤差為0.36mm和0.25mm, 兩次測量成果基本一致。

結(jié)束語

隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展,既有線高速鐵路需要保持列車安全、不間斷地運(yùn)行,導(dǎo)致常規(guī)測量控制網(wǎng)方法的不可行,采用獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量的方法,分別對(duì)既有線高速鐵路兩側(cè)的CPⅡ、CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行獨(dú)立的選點(diǎn)布設(shè)、數(shù)據(jù)采集、平差計(jì)算和數(shù)據(jù)整合,其各項(xiàng)精度指標(biāo)都能滿足相關(guān)規(guī)范的要求,說明獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量CPⅡ、CPⅢ控制網(wǎng)的方法可行。適用于我國現(xiàn)階段部分鐵路無“垂窗”(上、下行均無列車通行)時(shí)段,僅能利用上、下行線路各自天窗時(shí)段進(jìn)行運(yùn)營維護(hù)或升級(jí)改造,無法采用常規(guī)的CPⅡ、CPⅢ控制網(wǎng)測量方法進(jìn)行作業(yè),使用獨(dú)立成網(wǎng)及自由設(shè)站邊角交會(huì)單邊測量CPⅡ、CPⅢ控制網(wǎng)的方法可以解決這個(gè)難題。

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