铁路既有线路测量ppt讲解(86页)

1、呼和浩特工务段测量队铁路既有线路测量主 要 内 容一、既有线路测量内容及意义二、精测网的简介及设置要求三、CP网数据的使用四、CP控制网在养护维修中的应用五、测量作业中使用的几种方法六、铁路既有线路的测量仪器七、安博格测量小车八、京包线K709-K712冻害观测九、线路测量在大机作业中的应用测量队仪器配置测量小车：安伯格全站仪：莱卡TS15 1台，莱卡1201+ 3台电子水准仪：天宝Dini03 3台光学水准仪：DS32H 2台测距仪：DISTOTM D2 2台长卷尺：50米短卷尺：10米、7.5米、5米一、既有线路测量内容及意义既有铁路线路测量的内容主要有：控制测量、线路纵向丈量、水准测量、

2、横断面测量、线路平面测绘、地形测绘、站场测绘等。既有线路测量是为既有铁路的运营管理、养护、维修、技术改造和改建提供精确可靠的技术资料。在大机作业中广泛运用。一、既有线路测量内容及意义随着铁路的发展 ，重载和高速，路局和段对线桥设备维修养护质量的控制更加严格，对养路车间及工区维修养护提出了更新、更高的要求。道岔、曲线在工务维修设备中技术性强，作业方法复杂，较难养护。通常在大中修或大型机械化作业时,用仪器进行全面测量来指导作业。以往的养护理念已经不能够满足于现行的铁路需要，小范围的维修养护势必对道床和既有的坡度造成变化，产生晃车，出偏差，这就要求养路工区不能够单纯的依靠旧的思路、旧的养护理念对线路

3、保养维修了。测量数据作业就显得更准确、更精确。 我段现有台徕卡TS15全站仪1台、TCRA1201+全站仪3台。其优点:操作简单实用方便易学易懂、内存大、数据删除可分类、测量后坐标值可实时动态更新、数据下载可选择不同作业分别传输。主要应用程序为:测量；坐标放样；面积计算；悬高测量；对边测量；自由设站；参考线放样；高程传递。 为了全面、安全、质量良好地完成指导各项线路维修任务,提高线路质量。将我段管内线桥设备进行平纵面三维立体式的定位,在线下设置固定控制点(可利用线上爬行桩及接触网电气化杆)，通过全站仪准确测量线上每隔一定的距离测设一测点的三维坐标。现段配置的既有曲线拨距计算程序和铁路大修纵断面

4、设计程序,可将动态的轨检车及车载式动态监测情况和全站仪监测配合上面应用程序相结合,对我段线桥设备进行全面管理。 具体可分为直线、曲线和道岔三部分进行管理。1.直线部分： 直线线路维修养护是通过用人工目测线路方向、高低或用10m弦测量以及轨距尺测量轨距和水平相结合的方法，因线路维修养护中直线段为最好管理和控制的，现行方法基本上可满足直线部分线路的维修和养护。 根据理论上两点定一直线的方法，用此两点坐标求的一个直线方程解析式。再测得每隔5m或10m设一测点的三维坐标,由此直线方程解析式从而计算出各点的拨道量；根据三维坐标利用点与点之间的距离公式计算出轨距，从而得出轨距误差，同时可根据三维坐标的Z坐

5、标做比较，从而得出水平误差以及纵断面设计中的高程。若遇到有控制点的线路时，如有桥梁、道口及线路两旁固定设备或建筑物的限界时，一般认为应保证控制点的拨道量为零，但就不同控制点和线路不同情况进行分析，从而确定控制点的拨道量，达到线路的良好状态，确保列车运输安全。2.曲线部分： 现阶段，曲线在运营后一般出现四种情况： 1、曲线正矢或大或小于原设计正矢,反弯数量多，超限数量值小而且距离较近； 2、曲线出现大甩弯。 3、线路在运营后，由于外轨超高不足，列车速度较高等多种因素产生的离心力较大，使曲线中心线外移，曲线半径加大。 4、线路在运营后，由于外轨过超高，列车速度偏低等多种因素，产生的向心力较大，使曲

6、线中心线内移，曲线半径普遍减小。 用全站仪测量曲线上每隔5m或10m设一测点的三维坐标，结合渐伸线法一次性拨好线路，日常用全站仪进行对各测点三维坐标跟踪式的统一管理。通过全站仪盯控各测点三维坐标同时也能对曲线线路的轨距、水平、超高、方向、高低、以及纵断面设计中的高程进行系统的测量，从而改善在运营后曲线难以管理和维修养护的局面，若遇到有控制点的曲线时，就不同控制点和线路不同情况进行分析，从而确定控制点的拨道量，达到线路的良好状态。建立观测台帐，对曲线的控制点和线上点的三维坐标进行观测，利用我们的拨距尺对现场曲线各测点到控制桩的值进行比较，完成曲线各要素的指标值。铁路线路的平面组成：直线、缓和曲线

7、和圆曲线铁路线路的竖面组成：上坡段、上坡段、平坡段和竖曲线3.道岔部分 道岔部分的方法与直线部分相同,其部分涉及到曲股上导曲线和岔后的附带曲线，其方法与曲线部分相同。 示例：瓜房子站4#、6#道岔2018年7月28日与8月1日实测高程对比图里程8月1日实测高程7月28日实测高程高差备注6898901035.7339 1035.7326 1 6898951035.7134 1035.7129 0 6899001035.6895 1035.6890 1 6#岔后6899051035.6682 1035.6681 0 6899101035.6469 1035.6475 -1 6899151035.6

8、285 1035.6291 -1 6899201035.6051 1035.6065 -1 6899251035.5911 1035.5862 5 6899301035.5700 1035.5700 0 6899351035.5489 1035.5507 -2 6899401035.5331 1035.5343 -1 6899451035.5267 1035.5197 7 6899501035.5079 1035.5090 -1 6899551035.4969 1035.4976 -1 6899601035.4811 1035.4843 -3 6899651035.4780 1035.4667

9、 11 6#岔前6899701035.4648 1035.4631 2 3.道岔部分仪器测量可以把现场的实际情况，准确无误的反映在一张表格和图纸上，以方便我们宏观的计算调整。当现场的拨道量较大时，我们可以根据实际情况进行拨道量的调整（梯形数组递减方法）。调整后的拨倒量可满足现场的需要，使晃车、偏差地点得到好转。二、精测网的简介及设置要求 2007年4月18日0时，中国铁路实施了第六次大面积提速和新的列车运行图实施，为了缓解铁路运输“瓶颈”的制约，大规模客运专线建设全面展开，揭开中国铁路发展的新篇章。随着列车运行速度的提高，必须要求铁路线路具有高平稳性，为此过去传统的铁路测量技术和控制技术不能满

10、足高速铁路测量精度的要求，引进、使用高精度测量仪器和精密控制网，对高速及高等级铁路从建设到运营后的养护维修，都在同一精密控制网下进行，因此在工程设计初期，需要引用新的测量技术和工艺,使用GPS定位技术对线路的总体走向进行控制，并引入精测网概念。1.CP测量技术依据高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）；客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）精密工程测量规范（GB/T15314-94）；国家一、二等水准测量规范（GB12897-2006）；全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-97）；时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CP）测量管理办法（

11、铁建设200880号）关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知（铁建设200920号）关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见（铁建设2008246号）2.平面控制测量分级布网原则分四级1 第一级为基础框架平面控制网CP0，主要为全线（段）的线路平面控制测量提供坐标框架基准。2 第二级为基础平面控制网CP，主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；3 第三级为线路控制网CP，主要为勘测和施工提供控制基准；4 第四级为基桩控制网CP，主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。精测网-高速铁路工程测量平面控制网，应按分级布网的原则分四级布设，第一级为框架平面控制网（CP0），一般按每20公

12、里左右布设1对，第二级为基础控制网（CP），每45公里设置1对，第三级为线路平面控制网（CP），一般400600米设置一对，主要控制隧道、桥、涵、路基等设备，第四级为轨道控制网（CP），单导线为150180米布设1个；双导线为5070米布设1对，主要控制轨道部分。（时速250及以上一般采用双导线布设、250公里/小时以下采用单导线布设）3.平面控制测量分级布网的布设4.我段CP布设情况京包客专：双导线（50-70米一对）呼鄂线：双导线（50-70米一对）唐呼线：双导线（50-70米一对）京包线：单导线（150-180米一个）5.CP平的面网主要技术要求 高程控制网的技术要求水准测量等 级每千米

13、高差偶然中误差M（mm）每千米高差全中误差MW（mm）附合路线或环线周长的长度（km）附合路线长环线周长二等12400750精密水准243三等36150200四等51080100五等7.5153030控制网名称测量方法方向观测中误差距离测量的中误差同精度复测较差限差相对点位精度CP平面网自由测站边角交会1.81.0mm3.0mm1mm6.高速铁路各级精测网关系示意图CPIII点设置在接触网支柱上 CPIII点设置在隧道壁上 CP控制网区段-CP控制网独立平差计算的控制网长度。一条高速铁路的CP控制网可分区段进行平差计算。每一CP控制网的区段长度不应短于4km。 CP棱镜组件 -轨道控制网 CP

14、III控制点精确定位观测的强制对中测量标志，一般由预埋件、高程测量适配器、棱镜连接适配件和反射棱镜组成。 CP平面网的纵横向闭合差-CP点间沿线路方向和垂直线路方向的长度闭合差，可用于评定CPIII平面网的外业观测精度、探测CPIII网中观测值的粗差等。自由测站边角交会-在线路中线附近架设全站仪，测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，并联测就近的CPI或CPII，以获取轨道控制网CPIII平面坐标的测量方法。自由设站-在线路中线附近架设全站仪，测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，以确定仪器中心点的平面和高程位置。常用在无砟轨道板和长钢轨的粗调和精调以及配合轨检仪进

15、行轨道检测。CPIII平面控制网的测量网形（1）每个CPIII测量标志点均有三个测站点对其进行方向、斜距和竖直角观测。CPIII平面控制网的测量网形（2）测站间距为120m时，CP平面控制网测量网形示意图如下图所示。 CPIII平面控制网的测量网形（3）测站间距为60m时，CP平面控制网测量网形示意图如下图所示。 CPIII平面控制网的测量网形（4）采用测站间距120m的标准网形测量过程中如某CP点由于障碍物被挡，可以考虑采用由测站间距120m转测站间距60m的测量网形，如下图所示。 CPIII平面控制网的测量网形（5）在实际测量过程中，如果CP或者CP点离线路较远，可以在线路外合适位置设置辅

16、助点，在辅助点上架设仪器，观测临近的CP点和CP或者CP点。此时其测量网形示意图如下图所示。三、CP网数据的使用1.测量高等级铁路时，在确定了测量区段后，先将本区段的CP坐标数据导入全站仪，如使用测量小车测量时，把高程数据也一并导入。具体方法如下：(1)将测量得出的Excel格式CP数据进行转换： 首先我们得到的CP数据是Excel格式如下图由于全站仪识别的是纯文本格式，所以应对测量数据进行函数处理。函数格式为“=A2&,&B2&,&C2&,&D2”，其中A2表示对应CP点号，B2表示对应点东坐标Y，C2表示对应点北坐标X，D2表示对应点高程H。如图 对所需数据进行全部处理后得到新数据，如图(

17、2)复制编辑后的数据将其粘贴在txt纯文本文件中。 保存编辑后的纯文本文档并拷贝到全站仪CF卡中的DATA文件夹里。 2.将编辑后的纯文本文档导入全站仪中。(1)在全站仪中新建一个作业，点击“管理”，点击“作业”出现如下界面：点击新建作业，建立一个新的作业。(2)返回全站仪主界面，点击“转换”，点击“把数据导入作业”，点击“导入ASCII/GSI”数据到作业，出现如下界面：在“从文件”选项里找到刚导入的txt纯文本文件，在“复制到作业”选项中找到刚新建的作业后点击“配置”，出现如下界面：选择“分隔符”选项为“逗号”后点击“继续”，再点击“继续”提示数据输入完成。四、CP控制网在养护维修中的应用

18、1.高速铁路大机养护维修前，必须对施工地段进行精确测量，通过计算提供准确的起道、拨道量数据。大机作业时严格按照数据作业，恢复线路中线、纵断面的原设计状态。测量作业步骤如下：使用高精度全站仪测量线路首先，使用通过检定后的30m-50m钢尺，测量出线路每5米(或10米)测点位置(一般顺里程方向丈量)，测量时钢尺的拉力达到2.5公斤，精度要求必须满足1/2000。里程引出起点，从桥中、涵中、道岔等固定设备或从CP控制点引出。在钢轨内侧轨腰处用铅油坐标记。内业准备工作，根据线路设计中线坐标，计算出每个5米或10米测点的设计中线坐标及设计轨面标高。测量高等级铁路，使用的全站仪精度不能低于2级。先将需要测

19、量地段的CP坐标导入全站仪中，测量时将仪器直接架设在测量起点附近的CP点上，后视下一个CP点，在仪器上选择已知后视点作业，根据测量中使用的棱镜的不同，注意同时修改仪器中的棱镜系数，输入测量时的气温及大气压值（或输入测量投影面高程）。在置镜点相邻的前后CP点上分别架设棱镜站牌，设站完成后，后视已知CP点定向测量，然后测量前视CP点坐标，与已知本CP点坐标对比数值误差满足小于5-8mm时，完成设站工作，可以开始对线路进行测量。线路既有中线的采集：为了直观的测出既有线中线，采用轨距尺和测杆、小棱镜等工具。从轨距尺的固定端外侧，向道尺中心位置量取0.717mm，并在轨距尺上端作中心点标记，以便测量时将

20、小棱镜放在中心点上。测量时将轨距尺固定端与线路基准股靠严，把小棱镜固定在测杆上，放在轨距尺中心点标记处，当水准泡居中后，全站仪读数后按测存键保存。当日全部测量完成后，将测得的既有中线坐标导入电脑中，与设计中线坐标对比，产生大机平面拨道量表。大机现场拨道作业前，工务段组织人员分别在每个测点处量取既有线间距，用较粗的记号笔在枕木头处标注既有线间距L0=*，并在枕木中心标注起、拨道量，起道标注为（+数字）；落道（+数字）。顺里程方向拨道右拨（+数字）；顺里程方向左拨（+数字）。大机作业第一遍后，在测点处测量线间距L1=*,标注在枕木头上，完全拨到位后标注线间距L=*。完成捣固作业。五、安博格测量小车

21、新线交接时，工务段必须严格对设置在每个电气化支柱网杆上的控制基桩进行验收，使得每一个网杆上基桩坐标符合5等导线的标准，特别注意相邻点的误差。水准符合20L标准。建立控制基桩台帐。 高铁测量时，先将各控制基桩的平面坐标、高程通过数据格式转换，导入全站仪中。导入步骤和作业与以上介绍相同。为了提高测量精度，全站仪设站尽量放在线路的中心位置，测量8个固定在网杆控制基桩上的棱镜，采用后方交会的测量方法，得到全站仪置镜点的坐标，全站仪的设置完成。将仪器对准照准测量小车上的圆棱镜，打开全站仪自动搜寻和蓝牙传输功能，将测量小车放置到测量起点上，操作小车和小车上的固定电脑，测出每个测点的起、拨道量数值，并将数值

22、标注在轨枕中心处。转镜时必须搭接4个棱镜，保证测量数据的连贯。线路上的测点也必须重复测量30m，将两次的测量数据进行算数平均后使用。 如下图置镜点的摆设及搭接测量全站仪自由设站测量原理示意图测量小车进行轨道测量过程示意图测量小车系统的界面 1.自动测量线路坐标、高程、轨距、水平等轨道几何状态参数； 2.自动分析计算线路中线坐标、左右轨坐标、左右轨面高程、轨 向、高低和扭曲等几何状态参数； 3.根据线路测量数据进行轨道调整量分析计算； 4.自动进行轨道平顺性评价分析和评定结果的统计； 5.自动进行结果的报表输出。测量小车的主要功能测量小车主要应用范围1、轨道几何参数测量 静态检测客运专线轨道的几

23、何状态。可以测量轨道的中线坐标、轨面高程、轨距、超高、里程、扭曲等参数；并在以上参数的基础上，自动计算出轨道的轨向、高低等平顺性指标。2、轨道调整量计算 基于测量的轨道几何参数，计算并优化轨道的平面和高程调整量，指导精调施工作业，优化轨向、高低、轨距、水平/超高等平顺性指标。3、轨道维护 准确查找出需要进行维修的里程点，灵活有效地测量当前轨道线型和几何参数，并与标准设计进行比较，自动生成校正数据列表。对于有砟轨道捣固车可根据生成的数据报表自动进行捣固施工。六、测量作业中使用的几种方法 1.边角后方交会 后方交会就是仅在待定点P上设站，观测至少两个已知点，得到观测角及距离，从而计算待定点P的坐标

24、。由于这种方法只架设一次仪器，故在工程测量放样中经常用到。已知A（XA，YA）B（XB，YF），P点为未知点，在P点架设全站仪，测得P点至A，B点的距离分别为a，b,角度为，PA与PB两方向的水平夹角为，则由A，B两点的坐标反算可得AB直线坐标方位角为:A B P角度后方交会待定点P安置经纬仪，观测水平角,检查角危险圆不在一直线上3点A，B，C构成的圆P点位于危险圆上时，无法确定选P点时，应避免使P点位于危险圆上2.圆曲线的测设曲线测设一般分两步进行，先测设曲线主点，然后依据主点详细测设曲线。曲线测设常用方法：偏角法、切线支距法和极坐标法。为了测设圆曲线的主点，要先计算出圆曲线的要素。（一）圆

25、曲线的主点如图所示：JD交点，即两直线相交的点；ZY直圆点，按线路前进方向由直线进入曲线的分界点；QZ曲中点，为圆曲线的中点；YZ圆直点，按线路前进方向由圆曲线进入直线的分界点。ZY、QZ、YZ三点称为圆曲线的主点。3.偏角法测设曲线的原理 1测设原理 偏角法实质上是一种方向距离交会法。 偏角即为弦切角。 偏角法测设曲线的原理是：根据偏角和弦长交会出曲线点。如图，由ZY点拨偏角方向与量出的弦长c1交于1点，拨偏角 与由1点量出的弦长c2交于2点；同样方法可测设出曲线上的其它点。ZYJD1iO2弦长计算铁路曲线半径一般很大，20 m的圆弧长与相应的弦长相差很小，如R = 450 m时，弦弧差为2

26、 mm，两者的差值在距离丈量的容许误差范围内，因而通常情况下，可将20 m的弧长当作弦长看待；只有当R 400 m时，测设中才考虑弦弧差的影响。ZYJD1iO3.偏角法测设曲线的原理七、铁路既有线路的测量仪器带马达驱动、自动目标照准ATR功能和操作系统的智能型全站仪全站仪由以下两大部分组成采集数据设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、还有自动补偿设备等。 微处理器：微处理器是全站仪的核心装置,主要由中央处理器,随机储存器和只读存储器等构成,测量时,微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作,进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。显 示 器键 盘只读存储器随机

27、存储器输入/输出I/O单元微处理器水平角测量单元垂直角测量单元距离测量单元自动补偿单元光电测量系统微处理器及软件智能型全站仪的特点-电子气泡智能型全站仪的特点-导向光装置智能型全站仪的特点-马达驱动自动照准功能CPIII测量的棱镜Leica公司的精密棱镜八、冻害观测 1.京包线上下行K709-K712段冻害观测 为准确掌握京包线冻害发生变化规律，测量队连续对京包线上下行K709+000-K712+000段线路进行了纵断面测量，并对观测数据进行了详细分析。 通过对2017年11月19日及2018年2月9日的测量数据计算，该段上行绝对冻起高度平均值为15mm，最大值为37mm,其中绝对冻起高度在2

28、0mm以下的地段占73，在20mm以上（含20mm）且30mm以下的地段占24，在30mm及以上的地段占3%；下行绝对冻起高度平均值为16mm，最大值为37mm,其中绝对冻起高度在20mm以下的地段占71，在20mm以上（含20mm）且30mm以下的地段占26，在30mm及以上的地段占3%。 2.唐呼上行K825+740-K826+100段冻害观测 通过对两次测量数据计算，该段绝对冻起高度平均值为14mm，最大值为38mm,其中绝对冻起高度在20mm以下的地段占79，在20mm以上（含20mm）且30mm以下的地段占5，在30mm及以上的地段占16%。3.唐呼下行K825+740-K826+1

29、00段冻害观测 通过对两次测量数据计算，该段绝对冻起高度平均值为10mm，最大值为19mm,其中绝对冻起高度在10mm以下的地段占47，在10mm以上（含10mm）且20mm以下的地段占53。 九、线路测量在大机作业中的应用1、大机作业中的水准测量 水准测量的具体步骤：线路纵向丈量水准测量 线路纵断面设计与优化捣固效果观测1、既有线的纵向丈量线路纵向丈量，又称“拉链”。它是沿既有线丈量，定出公里标、百米标及加标，作为测量和施工的里程依据。距离丈量采用方法：直线上沿钢轨顶丈量，曲线上沿轨道中心丈量。通常情况下进行5m里程“拉链”。现场线路纵向丈量时，应以相邻CPIII点的距离作为一段“拉链”的起

30、止闭合点闭合点长度不超过400m。曲线地段五大桩（ZH、HY、QZ、YH、HZ、）里程必须闭合，严禁长区段不闭合。曲线地段纵向丈量精确至毫米。线路纵向丈量水准测量水准测量可以拟合线路高程，用皮尺量距，用水准仪测高程，这种方法精度最高，适用于绝大多数地段；只安置一次仪器，可以测多个测点。测量后将数据输入计算机并进行数据处理。线路纵断面设计与优化 铁路线路纵断面链接主要包括线路坡段长度、相邻坡度代数差和竖曲线。在进行线路纵断面设计原则不改变原有设计。并利用CAD，Excel等办公软件对测量数据进行拉坡，竖曲线计算以及数据优化等工作。得到设计高程。在表格中输入测点里程L0实测高程H0以及设计高程H1

31、。通过公式h= H1 -H0计算得到起道量h。 线路纵断面设计与优化 竖曲线与边坡点设计，线路大、中修时，应改善线路坡度。如既有线路坡度超过限制坡度且改善困难时，可保持原状。线路大、中修纵断面设计，应符合下列规定： 应设计长坡段。允许速度大于160 kmh的线路最小坡段长度不应小于600 m，特别困难条件下最小坡段长度不应小于400 m；其他线路坡段长度不应小于该区段到发线有效长度的一半，个别困难地段也不应小于200 m。相邻坡段的连接，应按原线路标准设计为抛物线型或圆曲线型竖曲线。允许速度不大于160kmh的线路，采用抛物线型竖曲线时，若相邻坡段的坡度代数差大于2，应设置竖曲线。20m范围内竖曲线的变坡率，凸形不应大于1，凹形不应大于0.5。采用圆曲线型竖曲线时，若相邻坡段的坡度代数差大于3，应设置竖曲线。竖曲线半径应为2000010000m，困难地段不应小于5000m。允许速度大于160 kmh的线路，坡度代数差大于等于1时，应设置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径不应小于15000m，且长度不应小于25m。竖曲线不得与竖曲线、缓和曲线重叠，不得