大准线控制网的测量布设和应用

大准线控制网的测量布设和应用

郭高峰

（神华准能大准铁路公司 工务段，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

摘 要：大准铁路是从薛家湾至大同的一条运煤专用线，主要运营C80万吨列车。根据神华路网的规划和现行条件，要求大准线与新建准池线运营条件相匹配，开行两万吨列车。针对上述情况，要对大准线养护维修进行合理的优化，利用先进的检测技术，精准地对线路进行维修，确保大准线安全平稳的运输。

关键词：铁路；既有线；测量；控制网

中图分类号： F57 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）17-0187-02

根据《铁路技术管理规程》第20条规定，对重要的线路平面及纵断面复测、限界的检查，每5年至少一次。2002年大准铁路公司第一次对既有线进行复测，这次测量的标准低，范围小，没有布设平面控制网，只做了高程控制网。2006—2007年，大准线换铺了无缝线路，并逐步将Ⅱ型轨枕更换为Ⅲ轨枕，部分站场进行了扩能改造，这些施工对线路两侧的控制高程点破坏较为严重。2011年7月，大准铁路公司开始组织对既有线进行第二次复测，按照重载铁路中的最新要求，结合高铁标准进行招投标。2011年11月，工务段派专业技术人员对中标单位（包头绘宇测绘公司）施工进行全程盯控。测设要求要以国家控制网为基准，在线路两侧布设平面控制网和高程控制网，体现了铁路测量“三网合一”的测量理念。

一、大准线控制网的布设及测量

大准铁路既有线复测工程总体工作内容中包括CPI测量、三等水准测量、CPII测量、CPIII测量、中线测量、桥梁偏心测量、拟合中线、排定里程、现场标注里程、线路设备及附属设施调查、站场测量、线路纵横断面测量、地界测量、文整出图等内容。

1.基础平面控制网CPI测量

根据鉴定后的《大准铁路既有线复测工程施工组织设计》的技术要求，全线共布设CPI控制点114个，按铁路三等GPS网精度要求测量，投影分带按边长投影在相应的线路设计轨道平均高程面上变形值不大于25mm/km进行设计，基于国家2000大地坐标系基本椭球参数选择不同的中央子午线和高程投影面分别进行坐标转换。

大准线CPⅠ布置，沿线路走向每4km布设一对，对点间距≥800m，采用边连接的方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网；在线路起点、终点或与其他线路平面网衔接地段，必须有2个以上的CPⅠ控制点相重合。控制网宜全线一次布网，按照设计网图统一测量，整体平差。CPⅠ应起闭与国家高一等级平面控制点，宜每50km联测一次，当联测点数为2个时，宜分布在网的二端，当联测点数为3个及以上，宜在网中均匀分布。

大准线整体分带投影参数如表1所示。

表1

2.线路平面控制网CPII测量

全线共布设CPII控制点273个，按铁路四等GPS网精度要求测量。

控制点一般选择在距线路中线50—100m，且不易被破坏的范围内，每400—800m布设1个，CPII相邻点应该通视，特别困难地区在附合导线长度范围内至少应有1对通视点。CPII采用边连接的方式构网，形成由三角形或是大地四边形组成的带状网，并与CPⅠ联测。

3.轨道平面控制网CPⅢ测量

全线共布设CPⅢ控制点6 000个，采用自由测站边角交会法按一级导线精度测量。

图1 线路CPⅢ控制网

路基段的CPⅢ控制点，每隔50—60m布设一个点，不应大于80m。在单点之间，相隔100—120米布设自由测站临时导线点，对前后各3个点（共6个CPⅢ平面控制点）进行边角测量。每个CPⅢ控制点有3个自由测站点的边角观测。CPⅢ平面控制网附合在CPⅠ、CPII或是加密的高级控制点上，约相隔400—800m自由设站点上对附件的CPⅠ、CPII控制点进行方向、边长联测，应至少2个自由测站进行联测，以传递坐标和控制点误差积累。

4.高程控制网测量

全线共布设高程控制点362个，首级高程控制网采用三等水准精度要求测量，二级控制网CPⅢ采用四等水准测量。高程系统采用1985国家高程基准。

首级高程控制网应沿铁路每隔500m—1000m左右布设一个，点位距线路中心10m左右，不大于150km与国家控制水准点联测。

5.选点与埋设

CPⅠ、CPII点位应适合安置接受设备并便于操作，点周围具备视野开阔，对天空通视情况良好的条件，高度角15°以上不得有成片障碍物遮挡卫星信号，点位附近不得有强烈干扰卫星信号接收的物体。点位的基础应坚实稳固，埋石深度要在冻土线下0.3m，点位应易于保存，并便于利用常规的方法扩展与联测。大准线最大冻土深度1.5m，局部地段1.7m。点位周边交通方便，易于使用。（CPⅠ、CPII规格如图2规定）

路基段的CPⅢ控制点布设于一侧接触网杆上，桥梁布设在一侧的挡砟墙上，隧道布设在一侧的洞壁上，点位设置高度高于轨面0.3m，控制点标识要清晰、齐全，便于准确识别和使用。（CPⅢ标识见图3）

水准基点应选择在土质坚实，观测方便和利于长期保存的地方。

图2 基础平面控制网CPI，线路平面控制网CPII控制点标识

图3 轨道平面控制网标识

二、大准线控制网的应用

目前，大准线的养护维修中，大型养护机械的作业是采用“相对作业法”，作业后调整恢复线路几何尺寸的相对状况。相对作业是一种近似的作业方法，只能保持线路的局部平顺，可能会改变线路整体的线形。大准线构想开行2万吨列车，这对线路的安全性提出更高的要求。所以，线路必须具备非常精准的绝对几何参数。

要解决线路高低、平顺问题，需要建立绝对坐标系统，实现精测精养。大准线利用既有线复测在线路两侧布设了平面、高程控制网，它们是控制线路平、纵、横断面的基础。endprint

（一）利用控制网对平纵断面进行检测

1.全线进行平、纵面的检测。大准线随着运量的逐年增长，加之万吨列车的开行，线路形变也随之增多。在养护维修过程中，只能保持线路的局部平顺，无法保证线路整体线性的要求。比如，部分小半径曲线几何形位发生变化，我们采用相对作业法利用全站仪建立临时坐标进行测量分析，对曲线进行优化。这一方法没能从全局考虑，无法统一标准，使线路的曲线要素及五大桩的位置发生了改变，偏离了设计。

大准线将利用控制点坐标（绝对坐标）指导线路的养护维修，为线路的养护维修提供精确的数据。我们计划利用平面控制网坐标，对全线纵断面检测一遍，利用南方CASS软件将实测坐标与设计进行对照，对偏差部位，确定偏移量，利用大机捣固进行拨道，将线性回复到设计，其成果作为今后检测线路的标准。

2.局部纵断面的检查。小半径曲线不稳定，时常需要对线路进行拨道。由于平面控制网坐标为绝对坐标，我们利用后方交会法测量需维修曲线的纵断面，与基准断面对照，确定其拨量，可以保证曲线的整体优化。

3.横断面的检查。利用控制网及CPⅢ优化横断，按照路基横断面竣工图测量每个断面，与设计断面进行对照，对有缺陷的部位，及时进行整改。利用此法可以监控病害、线路薄弱地段。如出现部分路基下沉、雨水冲刷、冻害变化，可以及时发现。

（二）利用控制网对道岔的维护

加强道岔、缓冲区及附带曲线的维修力度，利用控制网调整线路方向，确定道岔位置及附带曲线头尾，科学合理地指导维修，从而达到真正的优质道岔、优质缓冲区。

道岔是线路的薄弱环节，必须有精准的检测数据指导维修。我们利用CPⅢ点找出道岔的理论中线点、转角，确定道岔的正确方位。同时，优化道岔的连接曲线及附带曲线，保证列车平稳舒适的过渡。

（三）利用控制网指导大机捣固

线路大机捣固传统模式为技术人员利用个人的经验提供起道量数据，实属局部养护。我们研究利用GPS测量轨面标高，与设计标高进行对比，确定线路的起道的高度，作为大型捣鼓机的作业标准，提高养护精度，真正的做到了精简细修。目前，我们正设计将GPS架设在捣固车上，在捣鼓前利用GPS采集数据，将数据搜集到专门开发的软件中，与提前输入的设计值进行对比，将起拨道量传输给大机，大机自动地进行起拨道操作，这样更能快捷、完美地维护线路。

（四）利用控制网检查线桥偏心

在天窗点内将全站仪器架在线路中，CPⅢ点上架设好棱镜，利用对边测量测其CPⅢ点至左侧梁边缘点以及对应左股钢轨中心点的水平距离，计算钢轨至梁边的距离；同理可以测其同一断面右侧部分，计算右侧梁边缘至右股钢轨的距离，得知线桥偏心值。

大准线建立了精度较高、线形合理的平面、高程控制网，为养护、维修提供了精准的数据，有利于精准地指导线桥维护工作，高效地完成线路的生产任务，使大准铁路的运营提高了效率。 [责任编辑 杜 娟]endprint

（一）利用控制网对平纵断面进行检测

1.全线进行平、纵面的检测。大准线随着运量的逐年增长，加之万吨列车的开行，线路形变也随之增多。在养护维修过程中，只能保持线路的局部平顺，无法保证线路整体线性的要求。比如，部分小半径曲线几何形位发生变化，我们采用相对作业法利用全站仪建立临时坐标进行测量分析，对曲线进行优化。这一方法没能从全局考虑，无法统一标准，使线路的曲线要素及五大桩的位置发生了改变，偏离了设计。

大准线将利用控制点坐标（绝对坐标）指导线路的养护维修，为线路的养护维修提供精确的数据。我们计划利用平面控制网坐标，对全线纵断面检测一遍，利用南方CASS软件将实测坐标与设计进行对照，对偏差部位，确定偏移量，利用大机捣固进行拨道，将线性回复到设计，其成果作为今后检测线路的标准。

2.局部纵断面的检查。小半径曲线不稳定，时常需要对线路进行拨道。由于平面控制网坐标为绝对坐标，我们利用后方交会法测量需维修曲线的纵断面，与基准断面对照，确定其拨量，可以保证曲线的整体优化。

3.横断面的检查。利用控制网及CPⅢ优化横断，按照路基横断面竣工图测量每个断面，与设计断面进行对照，对有缺陷的部位，及时进行整改。利用此法可以监控病害、线路薄弱地段。如出现部分路基下沉、雨水冲刷、冻害变化，可以及时发现。

（二）利用控制网对道岔的维护

加强道岔、缓冲区及附带曲线的维修力度，利用控制网调整线路方向，确定道岔位置及附带曲线头尾，科学合理地指导维修，从而达到真正的优质道岔、优质缓冲区。

道岔是线路的薄弱环节，必须有精准的检测数据指导维修。我们利用CPⅢ点找出道岔的理论中线点、转角，确定道岔的正确方位。同时，优化道岔的连接曲线及附带曲线，保证列车平稳舒适的过渡。

（三）利用控制网指导大机捣固

线路大机捣固传统模式为技术人员利用个人的经验提供起道量数据，实属局部养护。我们研究利用GPS测量轨面标高，与设计标高进行对比，确定线路的起道的高度，作为大型捣鼓机的作业标准，提高养护精度，真正的做到了精简细修。目前，我们正设计将GPS架设在捣固车上，在捣鼓前利用GPS采集数据，将数据搜集到专门开发的软件中，与提前输入的设计值进行对比，将起拨道量传输给大机，大机自动地进行起拨道操作，这样更能快捷、完美地维护线路。

（四）利用控制网检查线桥偏心

在天窗点内将全站仪器架在线路中，CPⅢ点上架设好棱镜，利用对边测量测其CPⅢ点至左侧梁边缘点以及对应左股钢轨中心点的水平距离，计算钢轨至梁边的距离；同理可以测其同一断面右侧部分，计算右侧梁边缘至右股钢轨的距离，得知线桥偏心值。

大准线建立了精度较高、线形合理的平面、高程控制网，为养护、维修提供了精准的数据，有利于精准地指导线桥维护工作，高效地完成线路的生产任务，使大准铁路的运营提高了效率。 [责任编辑 杜 娟]endprint

（一）利用控制网对平纵断面进行检测

1.全线进行平、纵面的检测。大准线随着运量的逐年增长，加之万吨列车的开行，线路形变也随之增多。在养护维修过程中，只能保持线路的局部平顺，无法保证线路整体线性的要求。比如，部分小半径曲线几何形位发生变化，我们采用相对作业法利用全站仪建立临时坐标进行测量分析，对曲线进行优化。这一方法没能从全局考虑，无法统一标准，使线路的曲线要素及五大桩的位置发生了改变，偏离了设计。

大准线将利用控制点坐标（绝对坐标）指导线路的养护维修，为线路的养护维修提供精确的数据。我们计划利用平面控制网坐标，对全线纵断面检测一遍，利用南方CASS软件将实测坐标与设计进行对照，对偏差部位，确定偏移量，利用大机捣固进行拨道，将线性回复到设计，其成果作为今后检测线路的标准。

2.局部纵断面的检查。小半径曲线不稳定，时常需要对线路进行拨道。由于平面控制网坐标为绝对坐标，我们利用后方交会法测量需维修曲线的纵断面，与基准断面对照，确定其拨量，可以保证曲线的整体优化。

3.横断面的检查。利用控制网及CPⅢ优化横断，按照路基横断面竣工图测量每个断面，与设计断面进行对照，对有缺陷的部位，及时进行整改。利用此法可以监控病害、线路薄弱地段。如出现部分路基下沉、雨水冲刷、冻害变化，可以及时发现。

（二）利用控制网对道岔的维护

加强道岔、缓冲区及附带曲线的维修力度，利用控制网调整线路方向，确定道岔位置及附带曲线头尾，科学合理地指导维修，从而达到真正的优质道岔、优质缓冲区。

道岔是线路的薄弱环节，必须有精准的检测数据指导维修。我们利用CPⅢ点找出道岔的理论中线点、转角，确定道岔的正确方位。同时，优化道岔的连接曲线及附带曲线，保证列车平稳舒适的过渡。

（三）利用控制网指导大机捣固

线路大机捣固传统模式为技术人员利用个人的经验提供起道量数据，实属局部养护。我们研究利用GPS测量轨面标高，与设计标高进行对比，确定线路的起道的高度，作为大型捣鼓机的作业标准，提高养护精度，真正的做到了精简细修。目前，我们正设计将GPS架设在捣固车上，在捣鼓前利用GPS采集数据，将数据搜集到专门开发的软件中，与提前输入的设计值进行对比，将起拨道量传输给大机，大机自动地进行起拨道操作，这样更能快捷、完美地维护线路。

（四）利用控制网检查线桥偏心

在天窗点内将全站仪器架在线路中，CPⅢ点上架设好棱镜，利用对边测量测其CPⅢ点至左侧梁边缘点以及对应左股钢轨中心点的水平距离，计算钢轨至梁边的距离；同理可以测其同一断面右侧部分，计算右侧梁边缘至右股钢轨的距离，得知线桥偏心值。

大准线建立了精度较高、线形合理的平面、高程控制网，为养护、维修提供了精准的数据，有利于精准地指导线桥维护工作，高效地完成线路的生产任务，使大准铁路的运营提高了效率。 [责任编辑 杜 娟]endprint