自由测站法在既有铁路曲线测量中的应用.docxVIP

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自由测站法在既有铁路曲线测量中的应用

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摘要：随着列车运行速度的不断提高和运量的不断增大，铁路线路平面曲线必然逐渐产生变形，为保证列车在动力作用下行车的安全和平稳，必须要对铁路平面曲线进行整正，使既有曲线恢复到良好的状态。当前，各铁路局工务部门曲线整正作业主要采用的是传统方法:维修时采用正矢法，大修时采用偏角法或坐标法。鉴于此，本文对自由测站法在既有铁路曲线测量中的应用进行分析，以供参考。

关键词：曲线整正;线路大修;既有线测量;自由测站

引言

检测段长度为1km时，CPⅢ轨道控制网路轨道重新测量和检查的转向架需要4个天窗，轨道控制自由测量站的测量模式只需要2-3个天窗；检测段长度为5km时，轨道控制网CPⅢ轨道重新测量检查台车需要14个天窗，轨道自由测量站的测量模式只需要10个天窗。用于轨道控制的自由测量站模式减少了网络时间，提高了轨道控制的运行效率。通过实例分析和验证，轨道控制自由测量站测量模式与分步测量模式获得的线路标高水平偏差为1mm，满足轨道控制精度要求，三维校正计算采用正确的数学模型，精度可靠，测量效率提高了30%以上。

1测量工具的改进设计

1.1激光测距里程定位装置

该装置由激光发射器和反射板组成，主要用于线路里程的测量。激光发射器固定在一个可调云台上，云台固定在磁力底座上。调节激光发射器方向时，将云台的阻尼调至适当大小，再用手握紧激光发射器，调整方向使之对准反射板(见图1、图2)。

1.2轨道磁铁对中装置

该装置上部棱镜和对中杆棱镜完全相同。下半部即为磁铁棱镜座:磁铁部分紧紧吸在钢轨侧面，磁铁与钢轨接触部分上面和侧面的形状和尺寸按钢轨断面的形状和尺寸来加工，可保证棱镜座的小对中杆准确对中钢轨中心，如图3所示。横杆端顶部可安装棱镜接头(徕卡式接头或测机舍接头)，横杆端顶下有一小对中杆并配有锁紧螺帽，松开时小对中杆可落在钢轨上。棱镜座的各个配件都是机加工，对中精度很高，可达到1mm之内。

图3钢轨找中装置组成

(1)定位座100的截面与钢轨600尺寸相同，通过该弧面与钢轨下侧面圆弧面接触，实现定位，如图4所示。

(2)定位座100上面布置强磁铁110，依靠强磁铁110与钢轨600的吸力实现该支座的固定，如图5所示。

图4钢轨找中装置组成示意图5吸附底座示意

2轨道控制网CPⅢ复测与轨检小车测量

2.1轨道控制网CPⅢ复测

首先测量基础平面控制网CPⅠ，然后以CPⅠ网为基础，测量线路平面控制网线上加密CPⅡ点，最后对CPⅢ轨道控制网进行综合测量。重新测量应遵循分级综合测量原则，网格相同，精度与现有精细测量网格相同。轨道控制网CPⅲ平面的重新测量采用了自由站交点法。总站标准精度为0.5″、±(0.6+1×106D)毫米，每个站至少需要两次测量。如图6所示，总站在同一站观察12个CPⅢ点的水平方向、天顶距离和斜距，然后通过评价数据处理软件校正合格，得出CPⅢ平面坐标。

图6轨道控制网CPⅢ平面复测示意

2.2轨检小车测量

重新测量后，得到CPⅢ轨道控制网平面坐标和标高，用自由安装的全站仪测量轨道，如图7所示。结合轨道控制网CPⅲ平面已知坐标和标高，计算全站仪所在位置的平面坐标和标高，包括x、y、z≤0.7mm三个方向的均方误差，方向角精度≤2‰，用于设站的CPⅢ控制点的X、Y、Z不符值≤2.0mm。。再通过极坐标测量方式得到小车上棱的平面坐标与高程，结合轨道检查转向架参数和线路设计参数，计算轨道的横向偏差和高度偏差。

图7全站仪自由设站配合轨检小车轨道测量示意

3轨道检测自由测站测量模式

3.1轨道检测自由测站测量模式

为了提高精确轨道检测工作的效率，提出了一种新方法，即对CPⅢ轨道网进行重复测量和轨道检测转向架测量，即轨道检测自由测量站的测量模式。首先根据自由测量站的数据计算CPⅢ检测点坐标，然后用三维校正法计算CPⅢ检测点坐标作为数据，计算全站仪的质心坐标，然后得到轨道检查车上的棱镜坐标，最终得到轨道检查数据。

3.2自由测站三维平差的数学模型

为了提高控制网的标高精度，假定同一站每个观察方向都有相同的折射率k，将折射率作为另一个未知参数输入天顶距离调整函数模型，调整时确定折射率，并消除天顶距离的影响。自由测量节点I的观测点CPⅢ为j，对于Lij方向、天顶距Aij和斜距Sij分别给出了误差方程，公式(1)、公式(2)、公式(3)分别给出了符合Lij、Aij和Sij观测值的线性化后误差方法。

5施测工法的研究

5.1外业里程丈量

既有曲线整正的目的是保证线路曲线平滑圆顺，其正矢精度满足修理规则要求即可。因此，现场里程丈量没有必要采用铁路中心里程。为了便于现场标记，单线里程丈量采用左股钢轨进行标记，双线下行采用左股钢轨、上