高鐵機(jī)車(chē)新技術(shù)論文(2)
高鐵機(jī)車(chē)新技術(shù)論文篇二
高鐵控制測(cè)量技術(shù)研究
【摘要】近年來(lái)，隨著我國(guó)高速鐵路的發(fā)展,全國(guó)各地的高速鐵路數(shù)量開(kāi)始增多，這就要求高速鐵路的運(yùn)行要具有更高的安全性和可靠性。所以，必須要提高高速鐵路控制精密測(cè)量技術(shù)水平。本文首先論述了高速鐵路精密控制測(cè)量體系的主要技術(shù)特點(diǎn)，然后結(jié)合實(shí)際分析了高鐵的控制測(cè)量的布設(shè)方案,以期能夠?yàn)楦哞F的建設(shè)提供參考。
【關(guān)鍵詞】高鐵;測(cè)量技術(shù)
中圖分類號(hào)： O4-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、前言
高鐵施工過(guò)程中，必須要對(duì)施工測(cè)量精度進(jìn)行有效的控制，保證工程施工放樣的精度，精度和安全性直接掛鉤，隨著高鐵建設(shè)技術(shù)的提高，在精度方面的要求也越來(lái)越高，因此，必須要深入的研究高鐵精密控制測(cè)量技術(shù)。
二、高速鐵路精密控制測(cè)量體系的主要技術(shù)特點(diǎn)
首先確定了高速鐵路精密控制網(wǎng)分級(jí)布設(shè)原則。第二，實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)合一。將原鐵路工程測(cè)量規(guī)范中分別獨(dú)立建立的勘察設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)合并為高速鐵路精密控制網(wǎng)。統(tǒng)一了坐標(biāo)基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)，消除了三個(gè)獨(dú)立控制網(wǎng)間存在的系統(tǒng)差。使設(shè)計(jì)線路定位、施工放樣更準(zhǔn)確，減少設(shè)計(jì)與施工間的協(xié)調(diào)。第三，明確了必須采用絕對(duì)定位與相對(duì)定位測(cè)量相結(jié)合的鋪軌測(cè)量定位模式。第四，提出了建立高速鐵路精密控制網(wǎng)的具體方法，詳細(xì)闡述了高速鐵路各級(jí)精密控制測(cè)量網(wǎng)精度指標(biāo)和具體技術(shù)內(nèi)容。第五，規(guī)定了高速鐵路精密控制測(cè)量網(wǎng)，在施工各階段和竣工后的復(fù)測(cè)要求，并制定了評(píng)估驗(yàn)收和其他相關(guān)內(nèi)容。第六，在技術(shù)上有所創(chuàng)新。表現(xiàn)在，提出了建立CP0框架平面控制網(wǎng)思想，統(tǒng)一了坐標(biāo)基準(zhǔn)，對(duì)精密控制測(cè)量網(wǎng)的復(fù)測(cè)和被破壞樁點(diǎn)的恢復(fù)帶來(lái)了便利;在軟基地段埋設(shè)深埋水準(zhǔn)點(diǎn)和基巖水準(zhǔn)點(diǎn)，使高程成果的穩(wěn)定性得到了提高;首次提出了使用精密三角高程進(jìn)行二等水準(zhǔn)測(cè)量方法，大大提高了山區(qū)高程測(cè)量的效率;采用自由設(shè)站邊角交會(huì)法測(cè)量CPIII平面坐標(biāo)和高程，利用CPIII軌道控制網(wǎng)直接指導(dǎo)鋪軌，同時(shí)檢測(cè)鋪軌誤差，保證鋪軌精度。
三、高速鐵路精密控制測(cè)量技術(shù)精密控制網(wǎng)創(chuàng)建
1、勘測(cè)設(shè)計(jì)階段精測(cè)布網(wǎng)建立
勘測(cè)控制網(wǎng)包括：CP0控制網(wǎng)、CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)?？睖y(cè)階段在平面控制測(cè)量工作控制前，首先采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS方法)獲得高速鐵路框架控制網(wǎng)CP0，并建立CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)。具體建立分兩個(gè)階段：初測(cè)和定測(cè)。
初測(cè)階段，建立高速鐵路框架控制網(wǎng)CP0，建立坐標(biāo)框架并在此基礎(chǔ)上建立初測(cè)平面控制網(wǎng)，同時(shí)開(kāi)展初測(cè)高程控制測(cè)量，滿足初測(cè)收集資料的需要。
定測(cè)階段，建立CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)，并以CPⅡ控制網(wǎng)和二等水準(zhǔn)基點(diǎn)為基準(zhǔn)開(kāi)展定測(cè)放線及專業(yè)調(diào)查測(cè)繪工作。困難地區(qū)若工期緊張，可先用四等水準(zhǔn)取代二等水準(zhǔn)作為高程控制基準(zhǔn)，但在施工前須貫通二等水準(zhǔn)。
勘測(cè)設(shè)計(jì)階段應(yīng)做好CP0控制網(wǎng)、CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)維護(hù)工作。
2、工程施工階段控制精測(cè)重點(diǎn)
(一)開(kāi)工前復(fù)測(cè)
施工階段首先做好CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)的技術(shù)交底和復(fù)測(cè)工作。技術(shù)交底含控制網(wǎng)成果資料驗(yàn)交、現(xiàn)場(chǎng)交樁和復(fù)測(cè)復(fù)核過(guò)程;是由勘測(cè)設(shè)計(jì)部門(mén)向工程施工單位過(guò)渡的重要環(huán)節(jié)，工程施工單位復(fù)核確認(rèn)后才能完成。復(fù)測(cè)工作主要是對(duì)控制網(wǎng)成果精度的綜合評(píng)估驗(yàn)收，為高速鐵路建設(shè)提供重要技術(shù)依據(jù)和施工階段控制標(biāo)準(zhǔn)。
(二)控制網(wǎng)加密
施工控制網(wǎng)加密按同精度內(nèi)插方式進(jìn)行加密。在進(jìn)行平面控制網(wǎng)加密時(shí)應(yīng)將相鄰CPⅡ控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)進(jìn)行加密;在進(jìn)行高程控制網(wǎng)加密時(shí)應(yīng)將相鄰二等水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知點(diǎn)進(jìn)行加密。這樣既保證施工控制網(wǎng)與勘測(cè)控制網(wǎng)具有相同的起算基準(zhǔn)，又保持了施工加密點(diǎn)與勘測(cè)網(wǎng)相鄰點(diǎn)間精度的連續(xù)和匹配。
(三)定期復(fù)測(cè)網(wǎng)
高速鐵路建設(shè)周期長(zhǎng)，施工過(guò)程還會(huì)對(duì)CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此施工期間應(yīng)對(duì)精密控制網(wǎng)開(kāi)展定期復(fù)測(cè)，保證施工期間平面高程控制基準(zhǔn)的穩(wěn)定。應(yīng)每年進(jìn)行一次全面復(fù)測(cè)，對(duì)于區(qū)域沉降地區(qū)，增加高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)頻次。
四、勘測(cè)設(shè)計(jì)階段控制測(cè)量工程概況
為滿足某段高速鐵路客運(yùn)專線無(wú)砟軌道施工、運(yùn)營(yíng)以及后期復(fù)測(cè)和維護(hù)需要,保證高速鐵路運(yùn)營(yíng)的高平順性,按照分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的原則,在該段鐵路客運(yùn)專線全線建立高精度的平面和高程控制網(wǎng)。下面主要針對(duì)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范獲取的某高速鐵路控制測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,研究高速鐵路精密控制網(wǎng)測(cè)量的方法和技術(shù)。
1、己有測(cè)量成果
該段勘測(cè)設(shè)計(jì)工作開(kāi)始,既有工程控制測(cè)量數(shù)據(jù)資料情況如下。
(一)國(guó)家A、B級(jí)GPS點(diǎn)7個(gè),間隔為50km左右,各點(diǎn)基本與既有一等水準(zhǔn)路線公用,但其坐標(biāo)框架不統(tǒng)一,GS43、GTIO、GS51、HDOI是ITRF93參考框架下的,其余三個(gè)為0016、0017和1169都是工TRF97參考框架下的。
(二)國(guó)家三角點(diǎn)9個(gè),其中國(guó)家工等三角點(diǎn)兩個(gè):9014和9055;國(guó)家11等三角點(diǎn)七個(gè),分別為:9012、9013、9056、9023、9003、9004和9021。
(三)測(cè)技中心布設(shè)GPS點(diǎn)2個(gè),分別為:JSGPS125,JSGPS126。
2、施工坐標(biāo)系選擇
在觀測(cè)過(guò)程中,聯(lián)測(cè)上述點(diǎn),進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)的測(cè)設(shè)。由于觀測(cè)條件限制,HD01采用了偏心觀測(cè),經(jīng)過(guò)兼容性分析,參考框架JTRF93:GS43、GT10、GS51、HD01四點(diǎn)與參考框架JTRF97:0016、0017、1169三點(diǎn)兼容性較差,最終處理方案為:全線約束國(guó)家GPS點(diǎn)四個(gè),分別為:WGS-84橢球、參考框架ITRF97:0016、0017、1169和參考框架ITRF93:HD01。并且對(duì)HD01進(jìn)行了框架改化。
3、己有測(cè)量成果的評(píng)價(jià)和利用
本線在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段己經(jīng)充分考慮了投影變形的影響,因此本次精密控制測(cè)量的坐標(biāo)系統(tǒng)可以利用原勘測(cè)階段的坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)。但是由于采用框架不同,原來(lái)定測(cè)采用的是97框架,所以原有設(shè)計(jì)資料可能會(huì)修改。既有工程控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照依據(jù)為《高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》相關(guān)要求,在精度等級(jí)、分布密度、規(guī)格和埋深都與無(wú)碴軌道施工控制網(wǎng)要求存在較大差距,不能滿足無(wú)碴軌道鋪設(shè)技術(shù)要求,需在全段建立滿足無(wú)碴軌道鋪設(shè)要求的精密工程控制網(wǎng)。本段聯(lián)測(cè)的國(guó)家三角點(diǎn)兼容性差。因此應(yīng)重新建立B級(jí)GPS框架網(wǎng)——基準(zhǔn)網(wǎng),以便作為后續(xù)精測(cè)網(wǎng)的起算約束點(diǎn)。但是要與原有約束點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè),以確保新建精測(cè)網(wǎng)資料與既有勘測(cè)設(shè)計(jì)資料保持一致。
五、精密測(cè)量技術(shù)發(fā)展方向
隨著先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展日新月異，精密測(cè)量技術(shù)也在不斷提高。根據(jù)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，精密測(cè)量的自身要求以及測(cè)試信息處理技術(shù)方向，未來(lái)精密測(cè)量方向會(huì)向多樣化方向傾斜。其中，多傳感器融合是高鐵青睞的測(cè)量方法之一，它可以解決測(cè)量過(guò)程中各種測(cè)量信息的獲取問(wèn)題，也可以極大提高測(cè)量信息的準(zhǔn)確度，積木式、組合式、三維尺寸測(cè)量系統(tǒng)就屬于這類方法，是柔性很強(qiáng)的專用坐標(biāo)測(cè)量工具，系統(tǒng)的建立也會(huì)向方便、準(zhǔn)確、科學(xué)等特點(diǎn)發(fā)展。如便攜式光纖干涉測(cè)量?jī)x、便攜式大量程三維測(cè)量系統(tǒng)等，會(huì)用于解決現(xiàn)場(chǎng)大尺寸的測(cè)量問(wèn)題;虛擬儀器虛擬儀器是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在精密測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有深入的研究;另一種是研究虛擬制造中的虛擬測(cè)量，如虛擬量塊、虛擬坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等;智能結(jié)構(gòu)它屬于結(jié)構(gòu)檢測(cè)與故障診斷，是融合智能技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、仿生技術(shù)、材料科學(xué)等的一門(mén)交叉學(xué)科，使監(jiān)測(cè)的概念過(guò)渡到在線、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，高速鐵路精密控制測(cè)量技術(shù)是高速鐵路建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高鐵的穩(wěn)定健康發(fā)展必須要有精密控制測(cè)量技術(shù)作為基礎(chǔ)。所以，必須要不斷深入研究精密控制測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)高速鐵路快速發(fā)展。
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