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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.2 布网方法及数据处理原则
• 轨道控制网(CPⅢ)布设
• 在线下主体完工、沉降变形趋于稳定后建立，用精密测量机器人施测； • 平面和高程共点的三维控制网，控制点埋设强制对中装置； • 平面控制基准是CPⅠ或CPⅡ点； • 自由设站后方边角交会方式布设，网形规则； • 轨道系统施工和运营维护的控制基准； • 数据处理采用传统平面、高程平差或三维平差。
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1 绪论
1.2 高速铁路分类
优点：技术成熟，经济，与 既有路网的兼容性好。 缺点：噪声大。
按驱动方式划分
轮轨系统高速铁路
优点：速度快，噪声小。 缺点：技术不成熟且造价高， 与既有路网不兼容。
磁悬浮铁路
上海磁悬浮——世界唯一磁悬浮营运线路
列车在钢轨上运行 2020/7/7
列车悬浮在轨道上 4
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.2 布网方法及数据处理原则
• 线路控制网(CPⅡ)布设
• 在线路定测阶段建立，用静态GPS技术或精密导线建网； • 沿线路每600～800m布设一个点(隧道洞内每300～600m布设一对点)； • 由三角形、大地四边形连接成的带状网，并附合在CPⅠ网上； • 隧道段，采用四至六条边的导线环布网，并附合在洞口CPⅠ点上； • 全线应一次布网、测量和整体平差。
支承层或底座板施工
• 毫米级精度(3mm)
轨道板铺设和精调
• 亚毫米级精度(0.3mm)
灌注CA砂浆填充层
• 轨道板与底座板耦合
轨道板纵连与锁定
• 形成带状受力结构
CA砂浆灌注孔
浇筑轨道板间的接缝
宽接缝 通过锁件张拉
钢轨铺设和轨道精调(精度0.3毫米)无砟轨道成型7Fra bibliotek1 绪论
1.4 高速铁路工程分类和测量要求
假设新椭球要素为a 1 和 e1 ；
在新椭球坐标系中，P点大
地高由 H P
变为H
' P
；
由右图可知，P点大地高的
变化量为：
H P H P ' H P H P ( P h )
O
WGS84椭球
( 1 1 ) 0
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.1 同时改变椭球的长半轴和偏心率
控制网
测量方法
相邻点的相对中误差(mm)
CP0
GPS
20
CPⅠ
GPS
10
GPS
8
CPⅡ
附合导线
8
CPⅢ
自由测站边角交会
1
二等水准
二等水准测量
高差中误差2mm/km
说明：1、相邻点的相对中误差指X、Y坐标分量中误差。 2、相邻CPⅢ点高程的相对中误差为0.5mm。
点间距 约50km 约4000m 600～800m 400～800m 点对间距50～70m 约2000m
系中的坐标：
大地经度为 LP 大地纬度为 B P 大地高为 H P
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.1 同时改变椭球的长半轴和偏心率
• 保持椭球定位、定向不变，P点三维空间直角坐和大地坐标都不变； • 同时改变椭球的长半轴和偏心率； • 新椭球面通过P点沿法线方向在测区平均高程面(投影面)上的投影; • 新的椭球面最大限度地接近测区平均高程面。
sci0L o n L PPs
(1 06)
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.2 垂线偏差改正
O
Xi' XiX 0 Zi Yi X Yi' YiY Zi 0 Xi Y Zi' ZZ Yi Xi 0 Z
(1 07)
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
转换
以垂线为基准的站心天文坐标系 Px' y'z'
以基准点P为旋转中心
xyii''
xi 1 Ruyi0
0 1
xi yi
zi' zi 1 zi
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.2 垂线偏差改正
X coLPssiB nP YsiL nPsiB nP Z coBPs
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.1 同时改变椭球的长半轴和偏心率
• 以WGS84为基准椭球，便于GPS成果转换； • 推算条件：测区中心P在基准椭球和区域椭球中大地坐标不变。
变量假设：
投影面高程为 h
WGS84椭球参数：
长半轴为 a
第一偏心率为 e
基准位置点 P 在84
下部主体工程施工
• 桥梁、隧道、路基、涵洞 • 厘米级精度
线下 工程
除了严格控制沉降和变形外，其它 方面与传统铁路测量并无本质区别
支承层或底座板施工
• 毫米级精度(3mm)
轨道板铺设和精调
• 亚毫米级精度(0.3mm)
灌注CA砂浆填充层 轨道板纵连与锁定 浇筑轨道板间的接缝
钢轨铺设和轨道精调
全长1069公里，设15个客运站；桥隧比67％； 2005年6月23日开工，2009年12月通车运营； 设计时速为350公里，全程运行时间3小时； 设计行车间隔3分钟，每天开行列车达201对。
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1 绪论
1.6 中国高铁发展历程 ➢ 领跑——
2010年12月3日，京沪高铁创造了486.1km/h的铁路运营试验的世界最高 速度——中国高铁，领先世界
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CPIII点
CPⅢ、CPⅡ共点
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3 建立高速铁路精密测量基准
• 高速铁路轨道系统应在精密的工程独立基准下进行测量； • 建立精密测量基准，包括确定最佳区域椭球和选择最佳投影两方面； • 高速铁路测量通过对WGS84椭球的改造来确定最佳区域椭球； • 目的：实现区域椭球面与工程投影面的最佳拟合。
全长1318公里，世界上一次建成里程最长，技术最先进； 设计时速380公里，全程运行时间4小时； 行车间隔3分钟，为沿线居民提供“陆地飞行”般的便利。
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1 绪论
1.6 中国高铁发展历程
到 2014 年 底 ， 中国高铁运营里 程 将 达 到 16500 公里，约占世界 总里程的2/3； “四纵 四 横 ” 高铁路网主骨架 已经大部分建成。
精度0.3毫米
基础
承轨 结构
轨道 扣件
轨道 系统
精密工程测量
• 独立测量基准 • 三网合一技术 • 专用测量工具 • 特殊测量手段 • 强调相对精度 • 精密测量设备
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1 绪论
1.5 高速铁路测量关键技术 • 变形控制和精密测量技术是高速铁路建设中与测量 相关的两大关键技术。
• 高速铁路实现列车高速行驶的前提条件： ① 轨道系统的高稳定性
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.3 垂线偏差如何确定？
z DWE
u WE
DNS NS
x
y
NS 206N 2S6(5 1 0 1)0
D NS
D NS
WE 206W 2E6(5 1 0 1)1
D WE
D WE
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.3 垂线偏差如何确定？
IGS站
IGS站
IGS站
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.2 布网方法及数据处理原则
• 基础平面控制网(CPⅠ)布设
• 在线路初测阶段建立，用静态GPS技术建网； • 点间距约4km，隧道段应在洞口处加设一对CPⅠ点； • 由三角形、大地四边形构成的带状网，附合在CP0网上； • 全线一次布网、测量和整体平差； • 整网三维约束和无约束平差在2000国家大地坐标系中进行； • GPS测量的空间直角坐标分区、分带投影带至工程独立坐标系中。
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.1 高速铁路测量控制网分级
• 平面控制网分四级，逐级向下控制；高程控制网为二等水准网。
• 第一级为框架控制网，简称为CP0网； • 第二级为基础平面控制网，简称CPⅠ网； • 第三级为线路平面控制网，简称CPⅡ网； • 第四级为轨道控制网，简称CPⅢ网。
Z i' Z i (Y i Y P ) (X iX P )
0 Z
(1 0 9 )
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2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
2.3.3
垂线偏差如何确定？
X coLsPsinBP YsinLPsinBP Z coBsP
sci0onLLPsP
z
法线
垂线
u
x
y
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工程测量学
第十章 高速铁路工程测量
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主要内容和重点
主要内容：
1 绪论
2 高速铁路控制网布设和精密测量基准
3 轨道控制网布设和处理
4 轨道系统精密测量 5 双块轨枕精调 6 轨道板精调
友情提示！
重点
7 通用型强制对中装置 8 高速铁路的变形监测
难点
需要掌握点
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1 绪论
1.1 高速铁路定义
国际铁路联盟对高速铁路的定义：