160 km/h有砟铁路轨道控制网建立新方法研究

2016-04-13 03:32颜廷祥

铁道勘察 2016年1期

颜廷祥

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

颜廷祥

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)

160 km/h Ballasted Railway Track Control Network Establish Research New Methodologies

YAN Tingxiang

摘要在160 km/h标准铁路建设中，规范要求将轨道控制网(CPⅢ)布设在路肩，并采用导线方式建网，这种做法存在点位容易破坏、设站精度较低、使用不方便等弊端。提出基于抱箍方式进行“之”字形CPⅢ建网的方法。通过工程实践验证，该方法具有操作简便、设站精度高、使用方便、易于推广等特点，可以在160 km/h新建或既有运营铁路的建网工作中推广应用。

关键词抱箍轨道控制网(CPⅢ)平面精度高程精度

1概述

在铁路建设阶段，轨道线形的平顺性是依据轨道控制网(CPⅢ)，通过轨道精调来实现；在运营期间，轨道线形的平顺性也是依据轨道控制网(CPⅢ)，通过相应轨道精调来维持。因此，轨道控制网(CPⅢ)建立与维护是保证轨道平顺性重要因素。

2160 km/h轨道控制网(CPⅢ)现状

目前，我国铁路建设按设计时速标准区分为三个层次：250km/h～350 km/h高速铁路、200 km/h客货共线有砟铁路以及160 km/h及以下铁路。对于200 km/h及以上铁路，其轨道控制网(CPⅢ)的建设已有明确的规范规定，整体已经比较成熟；而160 km/h及以下铁路，规范要求轨道控制网(CPⅢ)采用导线方式布设，导线点间距为150～200 m。采用导线法有以下弊端：①测量作业时需进行对中，相比自由设站，对中会占用较多的时间，且会引起对中误差。在运营期，各种测量作业都需在天窗时间内完成，且每次天窗时间又较短，若因对中而增加每站的测量时间，会造成时间上不必要的浪费并影响作业效率。②导线点直接埋设在路肩，点位极易被破坏和遮挡，任何点的破坏都会造成该点处无法进行全站仪设站，从而影响轨道测量作业。

现阶段，我国铁路工务部门也正因为“天窗较短，效率较低”而无法快速进行铁路养护，亟需尽快通过技术创新、装备创新提升线路养护的效率和质量。不久的将来，我国铁路工务系统也会逐步实现“边测量边捣固”的模式，而导线点埋设在路肩，无法为这种模式提供有效的控制基准。160 km/h的轨道控制网(CPⅢ)若按照点对建立，则会造成在接触网杆上设置CPⅢ点多、测量精度要求高、费用也较高等问题。

鉴于以上诸多弊端，引入自由设站的理念，并为后期自动化养护作业奠定基础，从精度、效率、经济性及使用便利性等角度综合考虑，提出160 km/h铁路采用基于抱箍方式的“之”字形轨道控制网(CPⅢ)建网方式。

3“之”字形轨道控制网(CPⅢ)点位的埋设

在桥梁及隧道地段，采用常规的钻孔预埋件方式；在路基地段，为兼顾点位稳定性及埋设便利性、经济性，提出采用抱箍电气化杆预埋件的方式；点位构成“之”字形CPⅢ控制网，相比点对形式的CPⅢ控制网，埋点数量减少一半。

3.1“之”字形CPⅢ点位的布设要求

CPⅢ布网的技术要求如表1。

表1　CPⅢ控制网基本要求

3.2基于抱箍方式的点位埋设

根据电气化杆的类型，选用不同的抱箍埋设方式。抱箍件设计尺寸、埋设情况及所用的棱镜如图1、图2及图3所示。

图1　方形及圆形电气化杆抱箍设计尺寸(单位：mm)

图2　方形及圆形电气化杆抱箍现场

图3　抱箍件配套使用的棱镜

3.3编号与标示

CPⅢ点号按照公里数递增进行编号，其点号反映里程数，处于线路里程增大方向轨道左侧的CPⅢ编号为奇数，处于线路里程增大方向轨道右侧的CPⅢ编号为偶数，具体如表2所示。特殊地段的CPⅢ埋设应根据实际情况做必要的说明。

表2　CPⅢ编号

4“之”字形CPⅢ控制网测量及数据处理

4.1“之”字形CPⅢ平面测量

(1)“之”字形CPⅢ控制网测量采用自由测站边角交会的方法，每个自由测站至少观测6个CPⅢ控制点。其间距约为110 m，最远距离不大于180 m。每个CPⅢ控制点至少保证有2个自由测站的方向和距离观测量(见图4)。

图4　CPⅢ平面测量

(2)采用全圆方向观测法进行观测，距离观测采用多测回距离观测法。在每站观测时，需进行温度和气压改正。

(3)CPⅢ平面控制网每隔1 km左右联测一个CPⅠ点、CPⅡ点或加密CPⅡ点。与上级控制点联测时，至少通过两个或两个以上自由测站进行联测，如图5所示，联测时观测视距小于300 m。

图5　与CPⅡ加密点联测示意

(4)CPⅢ需要分段测量时，相邻区段间需重叠6个CPⅢ点，区段之间搭接处需进行约束平差。

4.2“之”字形CPⅢ高程测量

采用与平面测量同时进行的自由测站三角高程测量方法。外业观测完成后，将三角高程观测值组合成如图6所示的高差闭合环，并进行环闭合差检查。使用水准仪将水准加密点高程联测到附近的CPⅢ点上，以形成附合于高程控制点的路线，附合路线长度不大于3 km。

图6　自由测站三角高程网示意

4.3“之”字形CPⅢ观测技术要求

(1)平面测量

采用全圆方向观测法进时，水平方向观测应满足表3的规定。

表3　水平方向观测的技术规定　(″)

距离观测应满足表4的规定。

表4　距离观测的技术规定　mm

(2)高程测量

除满足平面测量的要求外，还应满足表5的规定。

表5　自由设站三角高程外业观测主要技术规定

4.4“之”字形CPⅢ数据处理

(1)平面数据处理

外业观测数据质量检核合格后，以联测的CPⅡ加密点为起算数据，进行自由网和约束网平差计算，自由网平差及约束网平差主要技术要求如表6及表7所示。

表6　自由网平差主要技术规定

表7　约束网平差主要技术规定

区段衔接时，需比较相邻区段独立平差重叠点的坐标差值，坐标较差满足≤±6 mm时，后一区段采用本区段联测的CPⅠ点、CPII点或加密CPⅡ点及重叠段前一区段连续的1～3个CPⅢ网点作为约束点进行平差计算。平差后，其余未约束的重叠CPⅢ点在前后区段坐标差值满足≤±1.5 mm时，坐标成果采用上一区段成果。

(2)高程数据处理

统计环闭合差和附合路线闭合差，计算每km高差偶然中误差和每km高差全中误差。参照四等水准测量要求，高程指标应符合表8的技术要求。