CPIII轨道控制网介绍

1、CPIII轨道控制网介绍(2)第一页，共98页。第二页，共98页。CP轨道控制网测量及应用介绍 中铁十一局集团技术部刘国雄湖北 武汉 2017.02.26第三页，共98页。第四页，共98页。第五页，共98页。第六页，共98页。无砟轨道精密控制测量体系按照三级布网控制，即：基础平面控制网CPI、线路控制网CP、轨道控制网CP。CPI主要为勘测、施工、运营和维护提供基准；CPII主要为勘测和线下工程提供基准；CPIII主要是为轨道铺设和线路维护提供基准。其中CPI、CP由设计布网施测，施工单位完成复测。轨道控制网（CP）是在CP、CP基础上建立沿线路两侧接触网立柱上布设的间隔5060m的三维控制网

2、，在线下工程施工完成后建立，为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准，是贯穿整个无砟轨道质量的前提保证。用于II型板精调服务CPIII第七页，共98页。CPI、CPI I 、CPIII三网关系示意图第八页，共98页。CPI(基础平面控制网)沿线路走向布设，约4KM一对（个），按GPS静态相对定位原理建立，为全线（段）各级平面控制测量的基准。按铁路B级GPS测量要求施测。基线边方向中误差不大于1.3，最弱边相对中误差1/180000；CPI I（线路控制网）在基础平面控制网（CPI）上沿线路附近布设，约8001000m一个，为勘测/施工阶段的线路平面控制和无砟轨道施工阶段轨道控制网的基准。采用GPS

3、测量或导线测量方法施测，按铁路C级GPS测量要求施测。基线边方向中误差不大于1.7 ，最弱边相对中误差1/100000；第九页，共98页。CPII加密(服务CPIII)为了高效/准确的建立CPIII控制网，当现场CPI/CPI I控制点密度不能满足CPIII网测量要求或者不能与CPIII控制点通视时，需要设置加密点，加密点原则上采用GPS测量，在原精密平面控制网基础上按同精度内插方式加密。加密点应采用强制对中标，不允许与CPIII共点，每400600米布设一个，沿线路左右间隔布设。桥梁部分的CPII加密点上桥，埋于桥梁固定端防撞墙顶端；路基部分在限界内埋设稳定，对空通视良好的柱桩墩，（离基础面

4、1米以上）第十页，共98页。CPI I加密观测要求同精测网原网要求，观测/数据处理均与原测CPI I相同。平差后加密点CPII的点位精度应小于10mm，基线边方向中误差1.7，最弱边相对中误差限差为1/100000；采用导线方式加密CPII网时应按同精度扩展方式加密CPI通视点 对，导线附合长度不大于5公里，所采用仪器为测角精度不低于1，测 距精度不低于1mm+2ppm的徕卡系列全站仪施测，仪器应在鉴定有效 期内。与相邻标段的CII加密网应衔接2个点，联测标段内的全部CPI点和部分CPI I点，特殊情况CPI I加密网不应短于8公里，联测的CPI点不少于3个。加密CPII成果设计单位评估通过吼

5、方可使用。底部应加上对中几座第十一页，共98页。CPIII控制网在为了适应铁路客运专线轨道的稳定性和平顺性，在基础控制网（CPI）和线路控制网（CPI I）的基础上发展的为铺设无砟轨道提供基础的第三级控制网。CPIII布设沿线路方向每隔60米左右布置一对，路基一般布置在接触网支座上，桥梁每隔2跨布置在固定端，隧道布置在电缆沟上方30-50cm的内衬上。CP控制网数据采集采用自由设站边角联合观测方法，即：采用全站仪自由设站的测量模式对相邻的多个CP控制点进行多个测回的采集CP控制点的方向和边长信息。对于相邻测站，将重复观测34对CP点，以保证每个CP点都能被至少三组不相关的观测量所确定，从而可使

6、相邻CP控制点之间达到极高的相对精度，满足无砟轨道铺设高平顺性的要求。第十二页，共98页。CPIII控制网图形结构及样式第十三页，共98页。 CPIII预埋件 CPIII棱镜连接杆 CPIII高程连接杆 棱镜CPIII标志重复性安装误差（mm）互换性安装误差（mm）X0.30.3Y0.30.3H0.20.2第十四页，共98页。第十五页，共98页。第十六页，共98页。第十七页，共98页。第十八页，共98页。第十九页，共98页。第二十页，共98页。CPIII控制点编号规则第二十一页，共98页。CPIII平面测量使用仪器精度一般要求测角精度大于1秒，具备自动照准功能。高程测量仪器采用电子水准仪天宝S

7、6/S8TCA2003TCRP1201+徕卡DNA03第二十二页，共98页。目前CPIII的平面采集软件有机载和手持之分，常用的机载软件主要有铁四院研发的“高速铁路精密控制网测量程序”常用的手持软件主要有西南交大的“CPIII数据采集软件CPIII DMS“两种软件虽载体不同，但功能类似，都能达到多测绘测角的目的，其主要功能如下：测量采集软件设置观测参数设站配置度盘观测目标学习自动完成观测软件功能框图机载与手持测量软件限差设置界面第二十三页，共98页。第二十四页，共98页。前提条件沉降变形观测与评估是确保高速铁路轨道结构铺设质量的关键环节CPIII建网前应对精测网进行全面的复测，为后期控制网加

8、密提供可靠基准。CPII加密要求同等精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPII相同。观测前要对网形进行设计，原则上一个标段内CPII加密网应统一观测、统一平差，与相邻标段CPII加密网应衔接2个点，联测标段内全部CPI点和CPI中间的部分CPII点，特殊情况CPII加密网不应短于8公里，联测的CPI点不应少于3个，CPII加密点间的基线长度在600米左右为宜。现场无震动，无烟尘，无视线遮挡等第二十五页，共98页。准备工作第二十六页，共98页。棱镜及连接杆检校第二十七页，共98页。仪器由于运输过程颠簸或内外温差较大会造成测量偏差，因此在每次测量开始前应将仪器拿出放置在外界环境中，使仪器温度与

9、外界环境温度趋同。温度一致后检查仪器ATR照准精度，可通过观测目标值的2C及2V来确定，CPIII外业采集一般要求2C /2V 不大于2秒。仪器校准一般进行组合校准即可，如遇到较好条件时可校准水平轴倾斜误差（a）（仰角大，距离短）全站仪检校第二十八页，共98页。水准仪检校第二十九页，共98页。平面测量CPIII平面测量的方法有8点法及12点法两种，8点法适用于施工干扰较大或观测条件较差时使用，8点法与12点法可以交叉。第三十页，共98页。与上一级控制点联测时应通过2或3个线路上的自由测站进行联测；测段之间搭接6对CPIII点，搭接处一般为CPII加密点作为起始或结尾。平面测量第三十一页，共98

10、页。第三十二页，共98页。高程测量测站1：两尺立于1、2号，仪器架立在1、2、3、4点中心，后视2号前视1号，然后2号点尺移至3号，后视1号前视3号，完成后1号尺移至4号，后视3号前视4号，最后3号尺再回到2号，后视4号前视2号。下测站4号点尺不动，2号点尺移至3号，测量方法同测站1。高程测量方法有多种形式，一般采用如下图所示的水准路线形式进行。这样的水准路线可保证每相邻的四个CPIII点之间都构成一个闭合环。编号规则：线路里程方向从左往右；线路左侧按顺序分别编1、3、5、7，右侧2、4、6、8。第三十三页，共98页。观测点布设：在确定的高程传递点附近分别在桥墩侧面和对应桥梁固定支座端防撞墙上

11、埋设CPIII专用标志，并绘制编号。且在高程传递处相邻200米处再布置一处高程传递点用水准仪测出高差与两段三角高程高差构成闭合环，环闭合差应满足4L的要求。观测方法：桥墩侧面的CPIII标志通过电子水准仪从附近设计水准点引至。防撞墙上CPIII点通过全站仪同时观测桥墩侧面及防撞墙上CPIII点进行高程传递。高程测量三角高程上桥A点可与CPIII点公用（可视）桥墩第三十四页，共98页。高程测量CPIII与水准点联测第三十五页，共98页。第三十六页，共98页。CPIII测量注意事项第三十七页，共98页。CPIII测量注意事项1 棱镜及连接杆件的检校。CPIII段落的划分选在稳定的结构物处，以CPI

12、I加密控制点为界，每段深入相邻段落3对CPIII点（共6对），公共区域暂缓施工需待相邻段成果更新后才能进行。相邻两段落的CPIII测量时间应在同一气候条件下，避免外界条件（温差）造成CPIII点位变化影响段落搭接。当两段CPIII搭接段超限时考虑往相邻段内延伸至下一个稳定结构物地带再做搭接分析。2第三十八页，共98页。CPIII测量注意事项3每次开始测量前先将仪器箱子打开，使仪器与外界接触，待仪器温度与外界温度较一致时才能开始工作。每次测量开始前先检查仪器的正反盘读数差值是否在2以内，当不在范围内时需检校仪器。45春秋时节凌晨时分外业采集时需注意棱镜上的水汽，当影响较大时勤擦拭棱镜面，以免影响

13、观测效率及精度。第三十九页，共98页。CPIII测量注意事项6每测站开始第一个测回需注意看下仪器显示的各项指标结果，发现偏差较大及时查找原因及时纠正，比如：水汽、棱镜未正对全站仪、视线上有遮挡物、观测角度不理想等。CPIII测量精度要求高，其测量方法与传统的测量方法不同，全站仪测距过程中必须要进行温度、气压等气象元素改正。当外界环境温度变化0.2摄氏度或气压每变化0.5个单位时，需将仪器TPS改正同步。78平面测量尽量选着晚上或者阴天，隧道例外。高程测量太阳较大时需给仪器打伞避免阳光直晒。第四十页，共98页。CPIII测量注意事项9对已破坏的CPIII控制点，重新埋设控制桩后，应采用周围至少4

14、对（8个）CPIII控制点作为约束点进行同精度扩展方式进行加密，恢复已破坏的CPIII控制桩。10水准加密点与CPIII点联测时应按往返闭合环施测。11高程测量时在晴天注意仪器的遮阳。第四十一页，共98页。CPIII测量注意事项12CPIII高程测量时，当中间都要转点时，将转点以字母开头命名。13CPIII高程测量时，每个闭合环新建一条线路。14仪器测量数据及时导出，避免发生意外以及提高仪反应速度。第四十二页，共98页。第四十三页，共98页。处理依据高速铁路工程测量规范TB 10601-2009(铁建设【2009】196号)；国家一、二等水准测量规范GB/T 12897-2006；CPIII控

15、制网作业指导书；123第四十四页，共98页。平面精度指标仪器等级测回数半测回归零差一测回内2C值互差同一方向值各测回互差DJ0.526”9”6”DJ139”9”6”水平角测量的精度控制网名称测回半测回距离较差测回间距离较差CPIII平面网2/31.0mm1.0mmCPIII平面网距离观测技术要求第四十五页，共98页。平面精度指标CPIII平面网的主要技术指标控制网名称测量方法方向观测中误差距离观测中误差相邻点的相对中误差同精度复测坐标较差CPIII平面网自由测站边角交会1.8”1.0mm1.0mm3.0mm控制网名称闭合差CPIII平面网1/4000控制网名称方向改正数距离改正中误差CPIII

16、平面网3”1.0mmCPIII平面网环的闭合差限差CPIII平面控制网无约束平差主要技术要求控制网名称与CPI、CPII联测与CPIII联测距离中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CPIII平面网4.0”3mm3.0”2mm1mmCPIII平面控制网约束平差后的主要技术要求第四十六页，共98页。高程精度指标水准测量等级每千米水准测量偶然中误差M每千米水准测量全中误差MW限差相邻CPIII点环闭合差往返测不符值附合路线闭合差左右路线高差不符值精密水准2.04.01精密水准测量的精度要求等级线路长度（km）水准仪等级水准尺观测次数往返较差或闭合差（mm）与已知点联测附合或环线精密水准2D

17、S1因瓦往返往返精密水准测量的主要技术标准要求第四十七页，共98页。等级水准尺类型水准仪等级视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累计差（m）视线高度（m）精密水准因瓦DS1602.04.00.45DS0565精密水准测量的观测技术要求高程精度指标等级两次读数之差两次读数所测高差之差精密水准0.50.7第四十八页，共98页。垂直角测量距离测量不同观测组高差较差测回数两次读数差指标差互差测回差测回数前后视水平距离前后视距差两次读数差测回差41.0”5.0”2.0”4100m5m1.0mm1.0mm1.0mm高程精度指标三角高程观测的主要技术标准要求第四十九页，共98页。平面数据处理第五十页，共

18、98页。高程数据处理第五十一页，共98页。搭接段数据处理第五十二页，共98页。坐标换代数据处理坐标换带处 CP平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CP、CP 坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套 CP平面网的坐标成果。两套坐标成果都应该满足 CP 相应精度要求，提供两套坐标的 CP 测段长度不应小于 800m。分带投影测段之间衔接时，前后测段独立平差重迭点，通过坐标转换成相同坐标系的坐标差值应满足3mm。满足该条件后，后一测段 CP网平差，应采用本测段联测的 CP、CP控制点及前测段所有 CP点转换坐标成果进行固定约束平差。 第五十三页，共98页。独立平差与原测CPIII值比较复测结

19、果二次检核二次复测成果与复测成果比较三次检核确认二次检核数据可靠性选用超限点附近稳定CPIII点约束平差合格不合格合格不合格复测数据处理第五十四页，共98页。第五十五页，共98页。CPIII应用于CP4测量 轨道基准网（CP4）的建立目前主要应用于I型/II型板的精调（III型板开始使用后面不采用，直接使用CPIII），轨道基准网（CP4）是在轨道控制网（CP）基础上建立的，为轨道板铺设和精调提供控制基准的控制网。其相邻点平面、高程相对精度分别为0.2mm、0.1mm，CP4布设于轨道轴线附近（轨道铺设锥和基准点的连线垂直于轨道轴线，分别向左和向右距离轨道轴线0.10m，且基准点应设在较低的一

20、边），两轨道板之间的板缝位置处CP4（GRP）定位锥第五十六页，共98页。CPIII应用于CP4测量测量示意图测量流程图第五十七页，共98页。CPIII应用于CRTS-I型板精调I型板式无砟轨道是预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场浇筑的具有凸形挡台的钢筋混凝土底座上，并适应ZPW-2000轨道电路的单元轨道板无砟轨道结构形式。第五十八页，共98页。CPIII应用于CRTS-I型板精调CPIII 评估CP4测量调板开始架设全站仪CP4定向设站摆放标架工控机及测量软件准备系统连接及参数设置选择板文件调整轨道板一站调板完成第五十九页，共98页。CPIII应用于CRTS-II型板精调型板式无

21、砟轨道系统技术从施工生产的角度来分包括轨道板工厂化生产技术和轨道板现场铺设两大部分。轨道板工厂化生产技术按照工业化设计思路，最大程度实现了机械化作业、设备的高效周转利用，以及劳动力资源、作业效率的充分发挥。轨道板的生产包括轨道板预制、轨道板存放和轨道板打磨。轨道板现场铺设通过将成品轨道板在轨道砼基床上的精确定位和固定来最终确定钢轨道的空间几何形态，包括桥梁底座砼/路基支承层砼及侧向挡块施工、轨道板粗铺(含现场运输存放)、轨道板精调、沥青水泥砂浆灌注、轨道板张拉连接、轨道板剪切连接。第六十页，共98页。CPIII应用于CRTS-II型板精调CPIII 评估CP4测量调板开始架设全站仪CP4定向设

22、站摆放标架工控机及测量软件准备系统连接及参数设置选择板文件调整轨道板一站调板完成第六十一页，共98页。CPIII应用于CRTS-III型板精调CRTS是将预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇注的钢筋混凝土底座（桥梁）上，并对每块板限位，适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构形式。CRTS型轨道板是综合CRTS型轨道板和CRTS型轨道板板型及调板方式的各项特征，经过研究创新，研发出来的一种新型轨道板，在国内又叫变异板。第六十二页，共98页。CP测量完成评估通过工控机及软件准备系统连接系统参数配置 选择板文件调板开始 摆放精调标 架CPIII控制点自

23、由设站架设全站仪调整速调标架轨道板精调一站调板完成CPIII应用于CRTS-III型板精调第六十三页，共98页。CPIII应用于CRTS-双块式精调CRTS I型双块式无砟轨道结构由下部支承结构、现浇道床板、钢轨及扣件系统组成。其结构具有稳定性高、刚度均匀性好、耐久性强、维修工作量少、高度低、荷载小和道床整洁美观等优点。第六十四页，共98页。CPIII应用于CRTS-双块式精调第六十五页，共98页。CPIII应用于长轨调整及运营维护第六十六页，共98页。数据准备使用时需注意原始数据中两个高程（球顶高程与棱镜中心高程）注意文本的格式及东、北坐标顺序要与全站仪设置的一致先在数据管理建控制点作业，然

24、后导入文本第六十七页，共98页。仪器检校仪器检校组合校准补偿器校准发生情况：1）ATR锁定不在镜中心 2）仪器盘左与盘右测量的2C或2V差值较大发生情况：仪器整平时，转动仪器后，气泡发生偏离。第六十八页，共98页。仪器常用操作1开关机。 开机按键为ON ，关机为ON+OFF键同时按。2整平。 电子水准气泡调出键为SHIFT+F12（附带对中激光）3指示激光，十字丝照明，面板照明。SHIFT+F11为调出按键。4补偿器。 在主界面工具菜单进入 -【7】检查与校准-【3】补偿器第六十九页，共98页。仪器常用操作5仪器检校。 主界面工具菜单进入 -【7】检查与校准-【1】组合 校准6照准镜。 照准物

25、体时先将望远镜对准背景单一的环境调整目镜使十字丝清晰可见 ，再对准所需要照准的物体调整物镜使物体清晰可见。7ATR开关。 主界面下 按SHIFT+F10 进入后【1】选项。第七十页，共98页。仪器常用操作8仪器换盘测量。 主界面下 按SHIFT+F10 进入后【8】选项。9盘面识别。 仪器上圆水准气泡在怀一侧时为盘左反之为盘右。或者以仪器的竖直角调节螺旋为参照，在左手侧即为盘左反之为盘右。（在仪器的显示屏上方也有I II 的标示）第七十一页，共98页。仪器设站仪器设站前需要将CPIII原始数据导入到仪器的测量作业中，设站具体过程如下：CPIII原始数据转移至内存卡仪器内设置CPIII存放作业将

26、内存卡中CPIII数据转移至仪器测量作业中开始设站第七十二页，共98页。仪器设站测量主界面第七十三页，共98页。仪器设站管理主界面第七十四页，共98页。仪器设站作业主界面第七十五页，共98页。仪器设站新建CPIII作业第七十六页，共98页。仪器设站同上建好测量作业第七十七页，共98页。仪器设站主界面选择转换第七十八页，共98页。仪器设站转换界面选择：把数据导入作业第七十九页，共98页。仪器设站选择导入目标文件的格式，一般为ASCII，即文本格式。第八十页，共98页。仪器设站选择导入的目标文件存放地址，目标文件名称及数据存放作业第八十一页，共98页。仪器设站数据导入完成提示第八十二页，共98页。仪器设站数据导入完成后返回主界面选择-程序第八十三页，共98页。仪器设站程序主界面选择-设站第八十四页，共98页。仪器设站选择设站作业（放样测量作业），棱镜及棱镜常数。第八十五页，共98页。仪器设站测站设置界面选择设站方法，输入测站号及选择控制点存放作业（即CPIII点存放作业，前面已经导入），仪器高默认为0。第八十六页，共98页。仪器设站设站测量界面依次选择设站目标CPIII点，并按（ALL）,测量完所有已知点后计算，查看设站精度，精度无问题即可设置测站。设站精度参考：精调设站精度一般要求X 、Y 、 Z偏差 不大于0.7mm，方位角