1、呼和浩特工務段測量隊鐵路既有線路測量主 要 內 容一、既有線路測量內容及意義二、精測網的簡介及設置要求三、CP網數據的使用四、CP控制網在養護維修中的應用五、測量作業中使用的幾種方法六、鐵路既有線路的測量儀器七、安博格測量小車八、京包線K709-K712凍害觀測九、線路測量在大機作業中的應用測量隊儀器配置測量小車：安伯格全站儀：萊卡TS15 1臺，萊卡1201+ 3臺電子水準儀：天寶Dini03 3臺光學水準儀：DS32H 2臺測距儀：DISTOTM D2 2臺長卷尺：50米短卷尺：10米、7.5米、5米一、既有線路測量內容及意義既有鐵路線路測量的內容主要有：控制測量、線路縱向丈量、水準測量、

2、橫斷面測量、線路平面測繪、地形測繪、站場測繪等。既有線路測量是為既有鐵路的運營管理、養護、維修、技術改造和改建提供精確可靠的技術資料。在大機作業中廣泛運用。一、既有線路測量內容及意義隨著鐵路的發展 ，重載和高速，路局和段對線橋設備維修養護質量的控制更加嚴格，對養路車間及工區維修養護提出了更新、更高的要求。道岔、曲線在工務維修設備中技術性強，作業方法復雜，較難養護。通常在大中修或大型機械化作業時,用儀器進行全面測量來指導作業。以往的養護理念已經不能夠滿足于現行的鐵路需要，小范圍的維修養護勢必對道床和既有的坡度造成變化，產生晃車，出偏差，這就要求養路工區不能夠單純的依靠舊的思路、舊的養護理念對線路

3、保養維修了。測量數據作業就顯得更準確、更精確。 我段現有臺徠卡TS15全站儀1臺、TCRA1201+全站儀3臺。其優點:操作簡單實用方便易學易懂、內存大、數據刪除可分類、測量后坐標值可實時動態更新、數據下載可選擇不同作業分別傳輸。主要應用程序為:測量；坐標放樣；面積計算；懸高測量；對邊測量；自由設站；參考線放樣；高程傳遞。 為了全面、安全、質量良好地完成指導各項線路維修任務,提高線路質量。將我段管內線橋設備進行平縱面三維立體式的定位,在線下設置固定控制點(可利用線上爬行樁及接觸網電氣化桿)，通過全站儀準確測量線上每隔一定的距離測設一測點的三維坐標。現段配置的既有曲線撥距計算程序和鐵路大修縱斷面

4、設計程序,可將動態的軌檢車及車載式動態監測情況和全站儀監測配合上面應用程序相結合,對我段線橋設備進行全面管理。 具體可分為直線、曲線和道岔三部分進行管理。1.直線部分： 直線線路維修養護是通過用人工目測線路方向、高低或用10m弦測量以及軌距尺測量軌距和水平相結合的方法，因線路維修養護中直線段為最好管理和控制的，現行方法基本上可滿足直線部分線路的維修和養護。 根據理論上兩點定一直線的方法，用此兩點坐標求的一個直線方程解析式。再測得每隔5m或10m設一測點的三維坐標,由此直線方程解析式從而計算出各點的撥道量；根據三維坐標利用點與點之間的距離公式計算出軌距，從而得出軌距誤差，同時可根據三維坐標的Z坐

5、標做比較，從而得出水平誤差以及縱斷面設計中的高程。若遇到有控制點的線路時，如有橋梁、道口及線路兩旁固定設備或建筑物的限界時，一般認為應保證控制點的撥道量為零，但就不同控制點和線路不同情況進行分析，從而確定控制點的撥道量，達到線路的良好狀態，確保列車運輸安全。2.曲線部分： 現階段，曲線在運營后一般出現四種情況： 1、曲線正矢或大或小于原設計正矢,反彎數量多，超限數量值小而且距離較近； 2、曲線出現大甩彎。 3、線路在運營后，由于外軌超高不足，列車速度較高等多種因素產生的離心力較大，使曲線中心線外移，曲線半徑加大。 4、線路在運營后，由于外軌過超高，列車速度偏低等多種因素，產生的向心力較大，使曲

6、線中心線內移，曲線半徑普遍減小。 用全站儀測量曲線上每隔5m或10m設一測點的三維坐標，結合漸伸線法一次性撥好線路，日常用全站儀進行對各測點三維坐標跟蹤式的統一管理。通過全站儀盯控各測點三維坐標同時也能對曲線線路的軌距、水平、超高、方向、高低、以及縱斷面設計中的高程進行系統的測量，從而改善在運營后曲線難以管理和維修養護的局面，若遇到有控制點的曲線時，就不同控制點和線路不同情況進行分析，從而確定控制點的撥道量，達到線路的良好狀態。建立觀測臺帳，對曲線的控制點和線上點的三維坐標進行觀測，利用我們的撥距尺對現場曲線各測點到控制樁的值進行比較，完成曲線各要素的指標值。鐵路線路的平面組成：直線、緩和曲線

7、和圓曲線鐵路線路的豎面組成：上坡段、上坡段、平坡段和豎曲線3.道岔部分 道岔部分的方法與直線部分相同,其部分涉及到曲股上導曲線和岔后的附帶曲線，其方法與曲線部分相同。 示例：瓜房子站4#、6#道岔2018年7月28日與8月1日實測高程對比圖里程8月1日實測高程7月28日實測高程高差備注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.道岔部分儀器測量可以把現場的實際情況，準確無誤的反映在一張表格和圖紙上，以方便我們宏觀的計算調整。當現場的撥道量較大時，我們可以根據實際情況進行撥道量的調整（梯形數組遞減方法）。調整后的撥倒量可滿足現場的需要，使晃車、偏差地點得到好轉。二、精測網的簡介及設置要求 2007年4月18日0時，中國鐵路實施了第六次大面積提速和新的列車運行圖實施，為了緩解鐵路運輸“瓶頸”的制約，大規模客運專線建設全面展開，揭開中國鐵路發展的新篇章。隨著列車運行速度的提高，必須要求鐵路線路具有高平穩性，為此過去傳統的鐵路測量技術和控制技術不能滿

10、足高速鐵路測量精度的要求，引進、使用高精度測量儀器和精密控制網，對高速及高等級鐵路從建設到運營后的養護維修，都在同一精密控制網下進行，因此在工程設計初期，需要引用新的測量技術和工藝,使用GPS定位技術對線路的總體走向進行控制，并引入精測網概念。1.CP測量技術依據高速鐵路工程測量規范（TB10601-2009）；客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術指南（鐵建設2006158號）精密工程測量規范（GB/T15314-94）；國家一、二等水準測量規范（GB12897-2006）；全球定位系統（GPS）鐵路測量規程（TB10054-97）；時速200公里及以上鐵路工程基樁控制網（CP）測量管理辦法（

11、鐵建設200880號）關于進一步規范鐵路工程測量控制網管理工作的通知（鐵建設200920號）關于進一步加強客運專線建設質量管理的指導意見（鐵建設2008246號）2.平面控制測量分級布網原則分四級1 第一級為基礎框架平面控制網CP0，主要為全線（段）的線路平面控制測量提供坐標框架基準。2 第二級為基礎平面控制網CP，主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；3 第三級為線路控制網CP，主要為勘測和施工提供控制基準；4 第四級為基樁控制網CP，主要為鋪設無砟軌道和運營維護提供控制基準。精測網-高速鐵路工程測量平面控制網，應按分級布網的原則分四級布設，第一級為框架平面控制網（CP0），一般按每20公

12、里左右布設1對，第二級為基礎控制網（CP），每45公里設置1對，第三級為線路平面控制網（CP），一般400600米設置一對，主要控制隧道、橋、涵、路基等設備，第四級為軌道控制網（CP），單導線為150180米布設1個；雙導線為5070米布設1對，主要控制軌道部分。（時速250及以上一般采用雙導線布設、250公里/小時以下采用單導線布設）3.平面控制測量分級布網的布設4.我段CP布設情況京包客專：雙導線（50-70米一對）呼鄂線：雙導線（50-70米一對）唐呼線：雙導線（50-70米一對）京包線：單導線（150-180米一個）5.CP平的面網主要技術要求 高程控制網的技術要求水準測量等 級每千米

13、高差偶然中誤差M（mm）每千米高差全中誤差MW（mm）附合路線或環線周長的長度（km）附合路線長環線周長二等12400750精密水準243三等36150200四等51080100五等7.5153030控制網名稱測量方法方向觀測中誤差距離測量的中誤差同精度復測較差限差相對點位精度CP平面網自由測站邊角交會1.81.0mm3.0mm1mm6.高速鐵路各級精測網關系示意圖CPIII點設置在接觸網支柱上 CPIII點設置在隧道壁上 CP控制網區段-CP控制網獨立平差計算的控制網長度。一條高速鐵路的CP控制網可分區段進行平差計算。每一CP控制網的區段長度不應短于4km。 CP棱鏡組件 -軌道控制網 CP

14、III控制點精確定位觀測的強制對中測量標志，一般由預埋件、高程測量適配器、棱鏡連接適配件和反射棱鏡組成。 CP平面網的縱橫向閉合差-CP點間沿線路方向和垂直線路方向的長度閉合差，可用于評定CPIII平面網的外業觀測精度、探測CPIII網中觀測值的粗差等。自由測站邊角交會-在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側多對軌道控制網CPIII點的方向和距離，并聯測就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網CPIII平面坐標的測量方法。自由設站-在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側多對軌道控制網CPIII點的方向和距離，以確定儀器中心點的平面和高程位置。常用在無砟軌道板和長鋼軌的粗調和精調以及配合軌檢儀進

15、行軌道檢測。CPIII平面控制網的測量網形（1）每個CPIII測量標志點均有三個測站點對其進行方向、斜距和豎直角觀測。CPIII平面控制網的測量網形（2）測站間距為120m時，CP平面控制網測量網形示意圖如下圖所示。 CPIII平面控制網的測量網形（3）測站間距為60m時，CP平面控制網測量網形示意圖如下圖所示。 CPIII平面控制網的測量網形（4）采用測站間距120m的標準網形測量過程中如某CP點由于障礙物被擋，可以考慮采用由測站間距120m轉測站間距60m的測量網形，如下圖所示。 CPIII平面控制網的測量網形（5）在實際測量過程中，如果CP或者CP點離線路較遠，可以在線路外合適位置設置輔

16、助點，在輔助點上架設儀器，觀測臨近的CP點和CP或者CP點。此時其測量網形示意圖如下圖所示。三、CP網數據的使用1.測量高等級鐵路時，在確定了測量區段后，先將本區段的CP坐標數據導入全站儀，如使用測量小車測量時，把高程數據也一并導入。具體方法如下：(1)將測量得出的Excel格式CP數據進行轉換： 首先我們得到的CP數據是Excel格式如下圖由于全站儀識別的是純文本格式，所以應對測量數據進行函數處理。函數格式為“=A2&,&B2&,&C2&,&D2”，其中A2表示對應CP點號，B2表示對應點東坐標Y，C2表示對應點北坐標X，D2表示對應點高程H。如圖 對所需數據進行全部處理后得到新數據，如圖(

17、2)復制編輯后的數據將其粘貼在txt純文本文件中。 保存編輯后的純文本文檔并拷貝到全站儀CF卡中的DATA文件夾里。 2.將編輯后的純文本文檔導入全站儀中。(1)在全站儀中新建一個作業，點擊“管理”，點擊“作業”出現如下界面：點擊新建作業，建立一個新的作業。(2)返回全站儀主界面，點擊“轉換”，點擊“把數據導入作業”，點擊“導入ASCII/GSI”數據到作業，出現如下界面：在“從文件”選項里找到剛導入的txt純文本文件，在“復制到作業”選項中找到剛新建的作業后點擊“配置”，出現如下界面：選擇“分隔符”選項為“逗號”后點擊“繼續”，再點擊“繼續”提示數據輸入完成。四、CP控制網在養護維修中的應用

18、1.高速鐵路大機養護維修前，必須對施工地段進行精確測量，通過計算提供準確的起道、撥道量數據。大機作業時嚴格按照數據作業，恢復線路中線、縱斷面的原設計狀態。測量作業步驟如下：使用高精度全站儀測量線路首先，使用通過檢定后的30m-50m鋼尺，測量出線路每5米(或10米)測點位置(一般順里程方向丈量)，測量時鋼尺的拉力達到2.5公斤，精度要求必須滿足1/2000。里程引出起點，從橋中、涵中、道岔等固定設備或從CP控制點引出。在鋼軌內側軌腰處用鉛油坐標記。內業準備工作，根據線路設計中線坐標，計算出每個5米或10米測點的設計中線坐標及設計軌面標高。測量高等級鐵路，使用的全站儀精度不能低于2級。先將需要測

19、量地段的CP坐標導入全站儀中，測量時將儀器直接架設在測量起點附近的CP點上，后視下一個CP點，在儀器上選擇已知后視點作業，根據測量中使用的棱鏡的不同，注意同時修改儀器中的棱鏡系數，輸入測量時的氣溫及大氣壓值（或輸入測量投影面高程）。在置鏡點相鄰的前后CP點上分別架設棱鏡站牌，設站完成后，后視已知CP點定向測量，然后測量前視CP點坐標，與已知本CP點坐標對比數值誤差滿足小于5-8mm時，完成設站工作，可以開始對線路進行測量。線路既有中線的采集：為了直觀的測出既有線中線，采用軌距尺和測桿、小棱鏡等工具。從軌距尺的固定端外側，向道尺中心位置量取0.717mm，并在軌距尺上端作中心點標記，以便測量時將

20、小棱鏡放在中心點上。測量時將軌距尺固定端與線路基準股靠嚴，把小棱鏡固定在測桿上，放在軌距尺中心點標記處，當水準泡居中后，全站儀讀數后按測存鍵保存。當日全部測量完成后，將測得的既有中線坐標導入電腦中，與設計中線坐標對比，產生大機平面撥道量表。大機現場撥道作業前，工務段組織人員分別在每個測點處量取既有線間距，用較粗的記號筆在枕木頭處標注既有線間距L0=*，并在枕木中心標注起、撥道量，起道標注為（+數字）；落道（+數字）。順里程方向撥道右撥（+數字）；順里程方向左撥（+數字）。大機作業第一遍后，在測點處測量線間距L1=*,標注在枕木頭上，完全撥到位后標注線間距L=*。完成搗固作業。五、安博格測量小車

21、新線交接時，工務段必須嚴格對設置在每個電氣化支柱網桿上的控制基樁進行驗收，使得每一個網桿上基樁坐標符合5等導線的標準，特別注意相鄰點的誤差。水準符合20L標準。建立控制基樁臺帳。 高鐵測量時，先將各控制基樁的平面坐標、高程通過數據格式轉換，導入全站儀中。導入步驟和作業與以上介紹相同。為了提高測量精度，全站儀設站盡量放在線路的中心位置，測量8個固定在網桿控制基樁上的棱鏡，采用后方交會的測量方法，得到全站儀置鏡點的坐標，全站儀的設置完成。將儀器對準照準測量小車上的圓棱鏡，打開全站儀自動搜尋和藍牙傳輸功能，將測量小車放置到測量起點上，操作小車和小車上的固定電腦，測出每個測點的起、撥道量數值，并將數值

22、標注在軌枕中心處。轉鏡時必須搭接4個棱鏡，保證測量數據的連貫。線路上的測點也必須重復測量30m，將兩次的測量數據進行算數平均后使用。 如下圖置鏡點的擺設及搭接測量全站儀自由設站測量原理示意圖測量小車進行軌道測量過程示意圖測量小車系統的界面 1.自動測量線路坐標、高程、軌距、水平等軌道幾何狀態參數； 2.自動分析計算線路中線坐標、左右軌坐標、左右軌面高程、軌 向、高低和扭曲等幾何狀態參數； 3.根據線路測量數據進行軌道調整量分析計算； 4.自動進行軌道平順性評價分析和評定結果的統計； 5.自動進行結果的報表輸出。測量小車的主要功能測量小車主要應用范圍1、軌道幾何參數測量 靜態檢測客運專線軌道的幾

23、何狀態。可以測量軌道的中線坐標、軌面高程、軌距、超高、里程、扭曲等參數；并在以上參數的基礎上，自動計算出軌道的軌向、高低等平順性指標。2、軌道調整量計算 基于測量的軌道幾何參數，計算并優化軌道的平面和高程調整量，指導精調施工作業，優化軌向、高低、軌距、水平/超高等平順性指標。3、軌道維護 準確查找出需要進行維修的里程點，靈活有效地測量當前軌道線型和幾何參數，并與標準設計進行比較，自動生成校正數據列表。對于有砟軌道搗固車可根據生成的數據報表自動進行搗固施工。六、測量作業中使用的幾種方法 1.邊角后方交會 后方交會就是僅在待定點P上設站，觀測至少兩個已知點，得到觀測角及距離，從而計算待定點P的坐標

24、。由于這種方法只架設一次儀器，故在工程測量放樣中經常用到。已知A（XA，YA）B（XB，YF），P點為未知點，在P點架設全站儀，測得P點至A，B點的距離分別為a，b,角度為，PA與PB兩方向的水平夾角為，則由A，B兩點的坐標反算可得AB直線坐標方位角為:A B P角度后方交會待定點P安置經緯儀，觀測水平角,檢查角危險圓不在一直線上3點A，B，C構成的圓P點位于危險圓上時，無法確定選P點時，應避免使P點位于危險圓上2.圓曲線的測設曲線測設一般分兩步進行，先測設曲線主點，然后依據主點詳細測設曲線。曲線測設常用方法：偏角法、切線支距法和極坐標法。為了測設圓曲線的主點，要先計算出圓曲線的要素。（一）圓

25、曲線的主點如圖所示：JD交點，即兩直線相交的點；ZY直圓點，按線路前進方向由直線進入曲線的分界點；QZ曲中點，為圓曲線的中點；YZ圓直點，按線路前進方向由圓曲線進入直線的分界點。ZY、QZ、YZ三點稱為圓曲線的主點。3.偏角法測設曲線的原理 1測設原理 偏角法實質上是一種方向距離交會法。 偏角即為弦切角。 偏角法測設曲線的原理是：根據偏角和弦長交會出曲線點。如圖，由ZY點撥偏角方向與量出的弦長c1交于1點，撥偏角 與由1點量出的弦長c2交于2點；同樣方法可測設出曲線上的其它點。ZYJD1iO2弦長計算鐵路曲線半徑一般很大，20 m的圓弧長與相應的弦長相差很小，如R = 450 m時，弦弧差為2

26、 mm，兩者的差值在距離丈量的容許誤差范圍內，因而通常情況下，可將20 m的弧長當作弦長看待；只有當R 400 m時，測設中才考慮弦弧差的影響。ZYJD1iO3.偏角法測設曲線的原理七、鐵路既有線路的測量儀器帶馬達驅動、自動目標照準ATR功能和操作系統的智能型全站儀全站儀由以下兩大部分組成采集數據設備：主要有電子測角系統、電子測距系統、還有自動補償設備等。 微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置,主要由中央處理器,隨機儲存器和只讀存儲器等構成,測量時,微處理器根據鍵盤或程序的指令控制各分系統的測量工作,進行必要的邏輯和數值運算以及數字存儲、處理、管理、傳輸、顯示等。顯 示 器鍵 盤只讀存儲器隨機

27、存儲器輸入/輸出I/O單元微處理器水平角測量單元垂直角測量單元距離測量單元自動補償單元光電測量系統微處理器及軟件智能型全站儀的特點-電子氣泡智能型全站儀的特點-導向光裝置智能型全站儀的特點-馬達驅動自動照準功能CPIII測量的棱鏡Leica公司的精密棱鏡八、凍害觀測 1.京包線上下行K709-K712段凍害觀測 為準確掌握京包線凍害發生變化規律，測量隊連續對京包線上下行K709+000-K712+000段線路進行了縱斷面測量，并對觀測數據進行了詳細分析。 通過對2017年11月19日及2018年2月9日的測量數據計算，該段上行絕對凍起高度平均值為15mm，最大值為37mm,其中絕對凍起高度在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%；下行絕對凍起高度平均值為16mm，最大值為37mm,其中絕對凍起高度在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段凍害觀測 通過對兩次測量數據計算，該段絕對凍起高度平均值為14mm，最大值為38mm,其中絕對凍起高度在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段凍害觀測 通過對兩次測量數據計算，該段絕對凍起高度平均值為10mm，最大值為19mm,其中絕對凍起高度在10mm以下的地段占47，在10mm以上（含10mm）且20mm以下的地段占53。 九、線路測量在大機作業中的應用1、大機作業中的水準測量 水準測量的具體步驟：線路縱向丈量水準測量 線路縱斷面設計與優化搗固效果觀測1、既有線的縱向丈量線路縱向丈量，又稱“拉鏈”。它是沿既有線丈量，定出公里標、百米標及加標，作為測量和施工的里程依據。距離丈量采用方法：直線上沿鋼軌頂丈量，曲線上沿軌道中心丈量。通常情況下進行5m里程“拉鏈”。現場線路縱向丈量時，應以相鄰CPIII點的距離作為一段“拉鏈”的起

30、止閉合點閉合點長度不超過400m。曲線地段五大樁（ZH、HY、QZ、YH、HZ、）里程必須閉合，嚴禁長區段不閉合。曲線地段縱向丈量精確至毫米。線路縱向丈量水準測量水準測量可以擬合線路高程，用皮尺量距，用水準儀測高程，這種方法精度最高，適用于絕大多數地段；只安置一次儀器，可以測多個測點。測量后將數據輸入計算機并進行數據處理。線路縱斷面設計與優化 鐵路線路縱斷面鏈接主要包括線路坡段長度、相鄰坡度代數差和豎曲線。在進行線路縱斷面設計原則不改變原有設計。并利用CAD，Excel等辦公軟件對測量數據進行拉坡，豎曲線計算以及數據優化等工作。得到設計高程。在表格中輸入測點里程L0實測高程H0以及設計高程H1

31、。通過公式h= H1 -H0計算得到起道量h。 線路縱斷面設計與優化 豎曲線與邊坡點設計，線路大、中修時，應改善線路坡度。如既有線路坡度超過限制坡度且改善困難時，可保持原狀。線路大、中修縱斷面設計，應符合下列規定： 應設計長坡段。允許速度大于160 kmh的線路最小坡段長度不應小于600 m，特別困難條件下最小坡段長度不應小于400 m；其他線路坡段長度不應小于該區段到發線有效長度的一半，個別困難地段也不應小于200 m。相鄰坡段的連接，應按原線路標準設計為拋物線型或圓曲線型豎曲線。允許速度不大于160kmh的線路，采用拋物線型豎曲線時，若相鄰坡段的坡度代數差大于2，應設置豎曲線。20m范圍內豎曲線的變坡率，凸形不應大于1，凹形不應大于0.5。采用圓曲線型豎曲線時，若相鄰坡段的坡度代數差大于3，應設置豎曲線。豎曲線半徑應為2000010000m，困難地段不應小于5000m。允許速度大于160 kmh的線路，坡度代數差大于等于1時，應設置圓曲線型豎曲線，豎曲線半徑不應小于15000m，且長度不應小于25m。豎曲線不得與豎曲線、緩和曲線重疊，不得