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铁路工程论文:既有铁路线路曲线段平面测量方案设计

来源:985论文网 添加时间:2020-05-25 16:02
既有铁路线路曲线段平面测量方案设计
摘要:既有铁路平面曲线整正是既有线平面改建设计的其中一项工作,目的是使运营多年后的曲线恢复到曲线的圆顺状态,保证列车运行的安全和较高速度。在进行曲线拨正设计时,依照渐伸线原理,需要对曲线半径和缓和曲线长度两个指标进行重新的确定,而这两个值的大小对曲线拨距的计算结果影响甚大,怎么保证计算值的准确性就显得尤为关键;利用既有铁路平面曲线和设计平面曲线渐伸线长度相等的方法来确定缓和曲线长度是一种新的尝试,计算结果表明和其他方法所得数值一致。
关键词:既有铁路;平面;缓和曲线;渐伸线
Design of plane survey scheme for curve section of existing railway line.
Abstract: the integration of the existing railway plane curve is one of the tasks in the plane reconstruction design of the existing railway line, in order to restore the curve to the circular state of the curve after many years of operation, and to ensure the safety and high speed of the train operation. In the design of curve alignment, according to the principle of involute, it is necessary to redetermine the radius of curve and the length of transition curve, and the size of these two values has a great influence on the calculation results of curve spacing, so how to ensure the accuracy of the calculation value is particularly critical; it is a new attempt to determine the length of transition curve by using the method of equal length of involute of existing railway plane curve and design plane curve. The calculated results are in good agreement with those obtained by other methods.
 
Key words: existing railway; plane; transition curve; involute line
目  录
 
1绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
2GPS-RTK技术测量既有铁路曲线的方法 2
2.1确定任务范围,建立GPS控制网 2
2.2线路里程测量 3
2.3线路曲线测量 3
2.4作业任务建立 3
2.5转换参数解算 3
2.6建立基准站 3
2.7启动流动站 3
2.8测里起始点 4
2.9里程放样 4
2.10确定桩号、测里 4
2.11数据下载与编辑 4
2.12数据处理 4
2.13质里检查 4
2.14成果输出与提交 5
3既有曲线整正计算 5
3.1既有曲线转向角计算 5
3.2既有曲线曲率图绘制 5
3.3前缓和曲线长度计算 6
3.4后缓和曲线长度计算 7
4实例计算 9
5GPS测量既有曲线误差分析 10
5.1周跳 10
5.2接收机安置误差 11
5.3多路径效应误差 11
5.4电离层和对流层折射误差 11
结语 11
参考文献 12
致谢 13
 
1绪论
1.1研究背景
无砟轨道轨道的平顺性和稳定性是决定列车安全运行、乘车舒适稳定的重要因素。评价轨道平顺性采用左高低、右高低、左轨向、右轨向、轨距、水平以及扭曲等七个几何参数。目前,关于轨道长短波不平顺性检测及维护手段已经比较完善。然而由于施工及测量误差等因素的影响,在线路平面上,通过线路中线坐标得到的平曲线主点与超高变坡点之间存在一定的偏差,该偏差可能会影响轨道的扭曲平顺性,进而影响行车的安全。目前,我国铁路运营里程中,大部分为有碎轨道。经过长期运营后,轨道线形会偏离原来位置,这会阻碍列车的正常运行,甚至危害行车的安全,因此需要定期对既有线进行复测,并依据复测数据进行线路优化整正。
近年来,我国对既有线路进行了大面积的提速化改造。既有线线形的精确分段是后续线形优化整正及高速化改造的基础,对于平面线形的自动分段方法己经有了较深入且成熟的研宄,然而在纵断面的分段方面,目前常用的方法大多是基于曲率、正矢、坡度等特征随线形的变化进行分段,由于轨道变形以及测量误差的存在,常规算法表征曲线轮廓形态变化的能力较差,难以实现对于纵断面线形的自动分段。通过无碎轨道静态检测及既有线复测,可轻易获取线路中线的连续坐标及高程,在这种情况下,如何利用无昨轨道检测数据准确地得到平曲线主点的位置以评价线路施工质量及平顺性,以及如何利用既有线纵断面复测数据自动准确地得到特征点位置以便后续的线路优化整正及高速化改造,成为一个重要的研究课题。
1.2研究意义
随着国民经济的快速发展和铁路运量的迅速增长,既有铁路的线路条件已不能满足日益增加的运输任务需求,此时应进行既有铁路改建设计;曲线整正属于既有铁路平面改建设计中的一部分工作内容,其整正原因在于运营状态下,机车车辆车轮冲撞钢轨,曲线会产生一定的错动;同时在维修过程中对线路的拨动,也使曲线偏离其设计位置。
由于受铁路长期行车的影响,可能导致铁路轨道线型及高程发生变化,出现偏离原设计值或铁路运营安全标准的现象。在铁路修复改造、电气化、增建复线以及线路工务维修等工作中,均需要对概有铁路线路进行周期性的测量工作,以取得线路轨道详细的平面、高程资料。
尤其对于铁路曲线段,需要详细完整地测量出轨道线型和高程,曲线段的现状及曲线要素则憧较为复杂,一般在曲线段上每20米均要则星线路的中心线平面位置(简称平面测量)和轨道顶面高程(中平测量),一般合称为中线测量。里程测量传统方法主要采用钢尺丈里,需要人员多,效率低,丈里精度难于提高,且丈里中钢尺的导电性容易干扰路电路,引发行车事故;中桩高程测量主要采用传统水准测量方法,人员投入多,生产效率低;中线测量(平面测绘)工作一般采用传统的偏角法或全站仪坐标法。近年来,随着RTK测量技术不断应用,使用RTK方法同时完成里程测量、中线和高程测量成为可能。
平面测量就是测量线路某一里程测量点的轨道中心线的平面位置(X,Y)。直线地段两根轨道设计是平行的,标准轨距为1435mm,中心线为两轨的中心位置,曲线地段两轨间的距离随曲线半径的不同在标准轨距的基础上有不同的加宽。由于轨道内轨有加宽,曲线地段中心线的位置是以曲线外轨为准向内侧法线方向半个设计轨距的位置,目前使用方尺量出外轨测量里程处法线方向的半个轨距或直接测量外轨。
 
2GPS-RTK技术测量既有铁路曲线的方法
中平测量是测量线路上某-里程测量点的轨道轨面的海拔高程(H),直线地段两根轨道面的高程是相等的,测量左轨轨面。曲线地段由于曲线半径的不同,在外轨设有不同的超高,在一个曲线上从直缓点至曲中点超高值逐渐增大,从曲中点至缓直点超高值逐斩变小,超高值一般在0~150mm之间。曲线地段测量内轨轨面。在曲线地段平面测量和高程测量按工序可分两次分别进行的,也可利用轨道测量对中置平装置使用RTK一次测量完成。
中线测量和里程测量的数据采集一并完成,工作流程如下:
2.1确定任务范围,建立GPS控制网
根据勘测任务书,确定既有线勘测量程范围,确定坐标系统和高程系统,收集各项基础测绘资料,确定控制网布设方案。
根据铁路线路具体情况,沿线路每8公里左右设置一个GPS控制点,组成GPS控制网,控制网与国家控制点联测,利用GPS静态测量技术,测量出控制点的坐标,作为动态测量的基站,控制网采用两端附合国家控制点,中间形成若干闭合环的形式布设。
2.2线路里程测量
结合沿线实际情况,沿线路按设计的等级和密度布设GPS控制网,基平测量(线路高程控制测量)的水准点宜与GPS点共用,GFS点宜纳入基平水准路线。控制点上设置基站,两台GPS流动站沿铁路线路移动,采用GPS实时动态测量模式,采集线路上测点测量数据,得到测点坐标1根据测点坐标,反算测点间距离,确定测点里程。
此两项工作应先期开展,以满足后续工作的顺利进行。为满足RRK中平精度要求,可对基平的精度和密度进行提高设计。
2.3线路曲线测量
根据既有线路标志,确定曲线起终点大致位置,在既有标志前后60~80米作为曲线起终点,流动站分别测量曲线两端直线段测点坐标,计算出两端直线段方位角,根据方位角计算曲线转向角,并与既有资料比较,确定角度测量精度,曲线上每20米设一测点,利用流动站测量出相应坐标。
2.4作业任务建立
划分测区段落,在GPS测悝控制器建立测量作业任务。
2.5转换参数解算
按照划分的测区,分别采用适当的控制点进行三维坐标系统转换参数的解算,每个测段平面控制点不得少于3个,高程控制点不得少于4个,平面、高程残差不应超过20-m,否则取舍控制点重新结算。
2.6建立基准站
选择地势有利的控制点,架设并启动基准站,选择基准站点时应充分考虑卫星信号的接受和电台信号的传输条件。
2.7启动流动站
将流动站GFS天线安置在专用方尺上,连接并启动流动站接收机。
在作业前应实测检核平面、高程控制点,满足检核限差后方可进行作业,否则应检查知点数据和转换参数解算情况是否正确。
2.8测里起始点
现场标定里程丈里的起始点,确定桩号里程,使用流动站测里起始点的平面坐标和高程。
2.9里程放样
进入放样程序,通过对刚刚测里的起始点进行放样,按照距离偏移里,确定下一个要标定的里程点的位置。(直线整百米、曲整20米)
2.10确定桩号、测里
当放样距离偏移值与理论距离之差小于限差要求时,标定桩号,测里平面坐标和高程,否则继续放样程序,直至满足限差要求。
测量平面坐标和高程时,方尺应进行整平。
测量完成后,重新进入放样程序,进行下一点的放样和测里。
2.11数据下载与编辑
测段结束后,将测量数据下载到计算机并编辑成内业软件需要的数据格式。
2.12数据处理
利用测得的桩号和平面坐标数据进行曲线拨距计算,生成曲线表、交点坐标表、曲线拨距计算表等成果表;利用测得的桩号和高程数据生成桩号标高表。
2.13质里检查
用实测坐标反算离对里程进行检核;检查桩号标高表的平顺性;对拨距异常的测点进行分析和复测;进行实则质里检查。
(1)实时数据处理
实时处理模式下,外业测量时已得到测点的坐标储存在电子手簿的工作文件中,通过数据传送程序,可将电子手簿中储存的工作文件传入计算机,选择需要信息种类,导出所需测量成果。
(2)测后数据处理
测后处理模式下,只记录原始数据1将原始数据传输到计算机,利用GPS后处理软件,对相应数据进行处理。
GPS测量坐标采用WGS-84大地坐标,通过换算求得1954北京坐标系或1980西安坐标系。
2.14成果输出与提交
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