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1、铁路施工测量技术魏 波,一. 客运专线铁路的发展二客运专线铁路测量规范 三、客运专线铁路工程测量阶段划分 四、客运专线铁路工程测量内业计算五、客运专线铁路工程测量外业测量,一.客运专线铁路的发展,1964年日本建成世界上第一条时速210公里的高速客运专线后，法、德、西、意、韩、中国台湾等国家和地区纷纷修建高速客运专线，设计速度从210km/h到270、300、350km/h。1985年5月欧洲经济委员会(ECE)对铁路最高运行速度的观点是：高速客运专线为300km/h，既有线提速改造为160200km/h。国际铁路联盟(UIC)高速部，在“速度320350km/h的新线设计科技发展动态(第一部
2、分)”(2001年10月25日版本)资料中的观点：新建高速铁路的速度目标值是320350 km/h。 目前在我国，铁路等级除、级外又增加了“客运专线”等级，时速200至350km/h的铁路统称为客运专线，曲线半径一般在2200m以上。,二客运专线铁路测量规范,新建铁路工程测量规范TB10101-99 中国铁道出版社。 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定铁建设【2006】189号工程测量规范GB50026-2007国家一、二等水准测量规范GB/T12897-2006高速铁路工程测量规范 TB10601-2009,客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定,客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系应采用
3、工程独立坐标系统，并引入1954年北京坐标系/1980 西安坐标系。边长投影在对应的线路设计平均高程面上，投影长度的变形值不大于10mm/km。,三.客运专线铁路工程测量阶段划分,客运专线铁路工程测量阶段划分 客运专线铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能可分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。各阶段的平面控制测量应共同使用同一个GPS基础平面控制网。客运专线铁路工程测量平面控制网宜按分级布网的原则分三级布设。第一级为基础平面控制网（CPI），第二级为线路控制网(CPII)，第三级为轨道控制网（CPIII）。,各级平面控制网的作用分为：a. CPI主要为勘测、施工、运
4、营维护提供坐标基准；b.CPII主要为勘测和施工提供控制基准； c.CPIII主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。,客运专线工程测量外业测量方法,一、测量方法 测量方法有：大钢尺+经纬仪、光电测距仪+经纬仪、全站仪测量法、GPS动、静态测量法等，随着科学技术的发展GPS的测量精准度越来越高，必将是未来测量技术的主流。,外业测量程序和步骤,一、根据工程施工需求：首先要对管段地形地貌足够了解，要踏勘、选点1.1控制网点的布设要求：控制点用作测区的首级控制时，应布设成环形网，且宜联测2个已知方向。加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长
5、不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。二、造标、埋石点位选定要求：点位应选在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔，便于加密、扩展和寻找。相邻点之间应通视良好，其视线距离障碍物的距离，三、四等不宜小于1.5米，四等以下宜保证便于观测，以不受旁折光的影响为原则。当采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开烟囱、散热塔、散热池等发热体及强电磁场。相邻两点之间的视线倾角不宜过大。充分利用旧有控制点。三、测量方案方法的比选四、施测五、内业数据的处理,四、内业计算方法,直线坐标计算圆曲线坐标计算缓和曲线坐标计算闭合导线坐标平差计算附和导线坐标平差计算,直线坐标计算公式,XP=X0+Do
6、p*COS(op)YP=Y0+Dop*SIN(op) X0、Y0直线上任一已知点坐标； DP点到已知点的距离； 已知点到P点的方位角,一、方位角的概念 方位角：直线方向相对于起始北方向的角度。（起始北方向：又分为真北方向、磁北方向、坐标北方向），坐标方位角就是直线方向与坐标北方向的角度。（0360）,二、正、反方位角的关系ab=arctg(Yb-Ya)/(Xb-Xa)ba=arctg(Ya-Yb)/(Xa-Xb)ab=ba180,圆曲线坐标计算公式,X=X0+Dop*COS(a0p)Y=Y0+Dop*SIN(aop) -D=2RSIN(/2)-Aop=a0+/2-综合以上三项公式得圆曲线公式如
7、下：X=X0+2RSIN(/2)*COS(a0/2)Y=Y0+2RSIN(/2)*SIN(a0/2) XO、Y0-圆曲线上已知点坐标， R-圆曲线半径， A0-已知点的切线方位角 -op所对应的圆心角,切线方位角和法线方位角,一、概念切线方位角：某点切线方向与起始北方向的角度。法线方位角：某点法线方向与起始北方向的角度。该点的法线方向与切线方向相互垂直.二、切线方位角的推算p=a0-（1）=1+2-（2）1=2=ap/R= ap/R*(180/)-（3）“弦切角”综合以上三个公式可得：p=a0=a021=a021=a02 ap/R*(180/)式中p-P点的切线方位角,圆曲线上切线方位角推算,
8、圆曲线计算示意图,左偏和右偏及左角和右角,顺着线路前进方向，下一线路方向在起始线路方向的左侧称为左偏，其对应的夹角叫左偏角；下一线路方向在起始线路方向的右侧称为右偏。其对应的夹角叫右偏角。,偏角关系推算a23=a12+1 “1右角” a34=a23-2 “2左角”,缓和曲线坐标计算,一、缓和曲线支距计算公式如下：x=LL540（RLS）2L93456（RLS）4L13599040（RLS）6L17175472640（RLS）8L217.803371521010（RLS）10y=L36（RLS）L7336（RLS）3L1142240（RLS）5L159676800（RLS）7L193530096
9、640（RLS）9L231.88024094721012（RLS）11“L为缓和曲线上任一点里程至缓和曲线起点（即ZH或HZ点）的里程差 又叫弧长）”R为圆曲线半径“”LS为整段缓和曲线的弧线长度（即HY/YH到ZH/HZ的里程之差）“注：以上支距计算公式是按照泰劳级数展开式计算求得。所取的项数越多计算越精确。尤其对小半径短缓和曲线更能体现出精度和误差的。D=x2+y2 =tan-1(y/x)-角度计算只能按照此公式计算，经验证计算精度最高。,缓和曲线中角度关系,=3 =3b/2 “叫正偏角,b为反偏角”p=0,二、曲线要素计算,M=LS/2-LS3/240R2 ”切垂距“P=LS2/24R-
10、LS4/2688R3 ”内移值“=L2/2A2=L2/2RLS “缓和曲线角”T=(R+P)TAN(/2)+M “切线长”E=(R+P)*SEC(/2)-R ” 外矢距“L=（-2）*R/180+2L0 ”曲线长“q=2T-L ”切曲差“,三、主点桩号计算,ZH=JD-THY=ZH+LsQZ=HY+Ly/2YH=HY+LyHZ=YH+LsJD=HZ-T+q “条件检核用”,缓和曲线坐标计算,一、第一缓和曲线坐标计算首先根据切线支距公式计算出支距x,y，进而算出：D=x2+y2 =tan-1(y/x)然后再根据 XP=XZH+D*COS(aOP) YP=YZH+D*SIN(aOP) aop=a0
11、 =0 tan-1(y/x) D=x2+y2 p=a0 式中aop-为ZH点到待求点P的坐标方位角0-为ZH点到JD的坐标方位角 p-P点的切线方位角 “” 右偏取 “+”，左偏取”-”,第二缓和曲线坐标计算,HP=aJH+180干tan-1(y/x)XP=XHZ+D*COS(aHP)YP=YHZ+D*SIN(aHP)D=x2+y2p=aJH干式中HP-HZ到p的坐标方位角；aJH-JD到HZ点的坐标方位角；“干”，右转取“-”，左转取“+”,缓和曲线计算示意图如下,闭合导线平差计算,附和导线平差计算,五、外业施工测量,控制网测量（GPS、导线、高程控制网）日常施工测量（抄平、放样）下面主要讲下我们日常的施工放样施工放样的测设方法 测设数据 直角坐标法 角度b(直角)、距离D 极坐标法 角度b 、距离D 距离交会法 距离D1、距离D2 角度交会法 角度b1、角度b2,二.设计角度的测设,施工放样法,放样已知数据的水平角,施工放样注意事项,测量原则之一就是要步步检核，施工放样前，首先要注意控制点的校核，其次点位放样好后要做好换人或换位置复核已放样点位。在两次放样点差值在误差允许范围内才是合格的点位。校核还有一种办法就是与既有结构物进行比照，比对相互之间的关系。,
