铁路曲线施工控制网设计与测量方法探究

 2022-01-20 12:01

论文总字数:12127字

目 录

1 绪论 3

1.1我国铁路发展状况 3

1.2铁路施工概况与要求 3

1.3现代铁路线路测量 4

2传统与现代曲线测设 4

2.1曲线测设 4

2.2传统偏角法曲线测设 5

2.2.1单圆曲线的测设 5

2.3传统切线支距法测设 7

2.3.1单圆曲线的测设 7

2.3.2带有缓和曲线的曲线测设 7

2.3.3圆曲线部分 8

2.4现代测设曲线方法 8

2.4.1计算原理及方法 9

3现代测量技术在铁路控制网的应用 10

3.1 GPS-RTK在铁路测量中的应用 10

3.2三网合一 10

3.2.1三网合一的概述 10

3.2.1三网合一是高速铁路轨道误差的控制要求 12

3.3高速铁路无砟轨道CPIII控制测量网技术 12

3.3.1控制点测量技术要求 12

3.3.2测量方法 12

3.3.3用边角交会法进行测量的误差分析 13

3.3.4高程控制测量 13

3.3.5观测方法 13

3.3.6关于CPIII高程控制点精度要求 13

4基于实例高程控制网的建立方法探究 14

4.1 单个自由测站建立控制网 14

4.2 由中间法三角高程的测量原理,构建三角高程网 15

4.1点的水准高差与三角高差比对 16

4.2 CPIII三角网误差统计分析 16

5总结与展望 17

参考文献 17

致谢 18

铁路曲线施工控制网设计与测量方法的探究

石垚

,地理与遥感学院

摘要:随着我国国民经济的迅猛增长,人民生活水平的提高,人民出行越来越频繁。这就意味着人民群众对交通运输的需求量在日益增长,据统计2015春节期间铁路客运量达15.3亿人次。虽然我国铁路总里程数已经处于世界第一,但是一票难求的现象仍然存在,就要求我们必须加快建设高速铁路的步伐。本文就当前阶段我国铁路曲线施工的控制网设计与测量方法进行探究,通过研究一些传统的例如偏角法等测设曲线方法,分析现代全站仪极坐标法测设曲线的原理步骤及优缺点。并根据现在国内高铁的比较流行的布网方式CPIII控制网即三网合一法,提出了中间三角高程控制网的设想,通过分析采集来的部分宁杭高铁高程控制网数据,并进行误差分析与统计,此方法很好的避免了地球曲率与打大气折射对结果精度的影响,改进了铁路施工控制网。

关键字:偏角法;切线支距法;极坐标法;三网合一法;中间法。

Abstract: With the rapid growth of China's national economy and improving the people's living standards, people travel more frequently. This means that the people of the growing demand for transportation, according to statistics during the 2015 Spring Festival railway passenger volume of 1.53 billion people. Although the total mileage of China's railway has been in the world, but difficult to get a ticket phenomenon still exists, it requires that we must accelerate the pace of construction of high-speed rail. This paper will explore the methods of measurement and control network design curve of the current phase of construction of the railway, by studying some of the traditional method such as angle measuring curve method to analyze modern total station Polar measured curve on the principles and advantages and disadvantages of the steps . And in accordance with the domestic high-speed rail is now more popular way CPIII cloth mesh control network that is triple-play method, proposed the idea of an intermediate triangle elevation control network, by analyzing the collected to part of the Nanjing-Hangzhou high-speed rail network data elevation control, and error analysis and statistics, this method is good to avoid the effects of the Earth's curvature and atmospheric refraction results beat accuracy improved Railway construction control network.

1 绪论

1.1我国铁路发展状况

随着我国经济的飞速崛起,我国高速铁路也发展迅猛,到2015年底,高铁运营里程达到1.9万公里,居世界第一,占世界高铁总里程的60%以上。高速铁路与普通铁路组成的高速交通网络已经覆盖大部分城市。我国高速铁路的高速发展,离不开我们测绘这一重要学科在铁路测设领域的不断进步,更离不开测绘学者的不断进取。铁路工程项目是一项人力投入大、材料和资源耗大、成本高的工程,是当今世界衡量一个国家国力强弱的重要标准之一。

1.2铁路施工概况与要求

铁路工程建设中包含了前期图纸设计、项目施工、技术人员验收、后期维护和保养等,铁路曲线测设是铁路工程测量中最复杂且最重要的环节。铁路与人民的生活出行日益相关,铁路建设关乎民生,党和国家高度重视这一项目。目前,我国的铁路建设正以震惊世界的速度发展着,从普通特快客运铁路到长途载运铁路,从K和T字开头的普通列车铁路到以D和G字开头的可达300km每小时的高速铁路,一条又一条新建的铁路不断通车。要确保铁路工程建设的效率与成果,就必须应用不同于以往的高新测量技术。目前,广大的测绘工作者需要面对的问题是:不断研究出适应时代发展的测绘技术从而更好的为我国高铁行业做出更多的贡献。

1.3现代铁路线路测量

建设铁路选择适合的地址是整个铁路工程设计中决定整体工作的基础性工程,线路的平面与纵断面决定着线路空间位置,目的是在保证列车平稳高速运行下还要确保收支平衡和盈利。从二维空间看,铁路的轨道是由直线、曲线、缓和曲线等组成。铁路线路在勘察过程、设计和施工等阶段中所进行的各种工作总体称为铁路的线路测量,主要包括了为了勘测和确定铁路中心线的空间位置所进行的各种测绘工作;为将所设计的线路中心线标定在实地的放样工作;为各种轨道站台等选址和建设铁路进行的测量和放样工作等。

2传统与现代曲线测设

2.1曲线测设

铁路因为受到地面起伏等因素的限制,铁路显然不能以直线形式一直延续。当线路方向因为地形因素需要改变时,在铁路弯道处需用曲线将两直线平滑连接。所以,铁路轨道由曲线和直线组成。铁路曲线分为:圆曲线、缓和曲线、复曲线和竖曲线等。圆曲线分为单圆曲线和复曲线。拥有单一半径的称为单圆曲线,有两个或两个以上不同半径的曲线称为复曲线,如下图所示。

图1 铁路曲线图

一般为了保证车辆运行的平稳,需要在直线和圆曲线之间加入缓和曲线。我国用螺旋线作为缓和曲线。缓和曲线的曲率半径是从∞逐渐变到圆曲线半径R的变量。与直线连接处半径为∞。与圆曲线连接处半径则变成了为R,曲线上任意点的R与该点至起点的长L成反比。

因为要最大程度减少地形对轨道的影响,有时候铁路需要变换180°以上,这种铁路曲线称为回头曲线,如下图。当相邻直线铁路有不同坡度,也需要曲线来连接,如图:

图2 回头曲线

图3 缓和曲线

2.2传统偏角法曲线测设

2.2.1单圆曲线的测设

单圆曲线非常简单,其测量和计算都容易。已知圆曲线的半径为R,转向角为α。

(1)曲线要素计算及主点测设

圆曲线计算公式为: (1)

式中:T代表圆曲线切线长。L为铁路曲线长。E为曲线外矢距。q为切曲差。这四个要素与R、一起,称为曲线要素。

如图ZY、QZ、YZ称为圆曲线的主点。曲线主点测设时,从交点JD沿着两切线方向量取切线长T,可定出ZY和YZ点。沿转向角内角平分线方向量取外矢距E定出QZ点。

图4 单圆曲线测设

(2)偏角法测设圆曲线

圆曲线偏角就是弦切角。设i是圆曲线上任一点,则由图可得偏角公式(2)

式中:为给定的弧长;R为半径;。得出各点偏角,便可测设圆曲线。

(3)带有缓和曲线的曲线测设。圆曲线的半径为R。缓和曲线长均为。曲线转向角为

①曲线综合计算

(3)

图5 偏角法测设圆曲线

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