高速铁路测量工作的研究综述（共3篇）
高速铁路测量工作的研究综述 篇1
高速铁路无砟轨道施工测量方法综述
双块式无砟道床轨排架法施工测量精度要求较高,其测量手段和方法很先进.通过综述轨排架法测量原理、粗、精调方法及注意事项,为无砟轨道轨排架法施工测量工作积累宝贵的经验,对同类工程施工具有参考价值.
作 者：王海彦 侯晗 彭彦彬 WANG Hai-yan HOU Han PENG Yan-bin 作者单位：王海彦,彭彦彬,WANG Hai-yan,PENG Yan-bin(石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄,050041)
侯晗,HOU Han(中铁十八局集团福建分公司,福建,350014)
刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY年，卷(期)：8(3)分类号：U213.2关键词：双块式轨枕 无砟轨道 轨排架 粗调
高速铁路测量工作的研究综述 篇2
基础GPS网采用国家坐标系统或地方城市坐标系统, 采用的起算点为国家坐标系统或地方城市坐标系统的控制点, 因此, 其约束平差也是在国家坐标系统或地方城市坐标系统进行, 得到所有基岩点的国家坐标或地方城市坐标。采用斜轴圆柱投影时, 将基岩GPS网的控制点通过投影计算, 转换到相应的斜轴圆柱投影平面上的平面坐标系统中, 作为施工控制网的基础。
1 高速铁路精密控制测量技术
1.1 高速铁路测量技术要求
高速铁路轨道分为有砟轨道和无砟轨道。无砟轨道是以钢筋混凝土或者沥青混凝土道床取代了有砟轨道的散粒体道砟床的整体轨式结构。与有砟轨道相比无砟轨道具有良好的结构稳定性、连续性和平顺性, 良好的结构的耐久性和少维修性等特点, 但无砟轨道对基础要求比较高, 一旦基础变形下沉, 修复比较困难, 因此在测量精度方面要求比较高。为了适应高速铁路高速行车的平顺性和舒适性的要求, 高速铁路轨道必须具有较高的铺设精度, 甚至精度要保持到毫米级范围内。同时, 对于无砟轨道而言, 轨道施工之后除了依靠扣减进行微量调整外基本不具备调整的可能性, 这就要求为防止测量误差的积累, 提高测量精度的高速铁路轨道控制网测量必须具备更严格的控制网标准。
1.2 德国高速铁路控制测量网布设方案
德国的平面控制网共分为四级:PSO、PS1、PS2和PS4。德国的高速铁路线路采用大地测量基准是以德国土地测量管理部门的ETRF89为基础的DB_REF, 采用七参数转换到局部参考椭球体, 使用3°高斯一克吕格投影将球面投影转换到平面上。
(1) PS0是在联测德国国家控制网点 (网点的间距为3 0~50 km) 的基础上采用GPS大地测量方法测定的三维网络, 其控制点一般分布在线路交汇的范围内, 尽量保证能被多条线路应用, 它构成了德国高速铁路网的坐标框架; (2) PS1是在PS0的基础上采用全站仪和水准的方法建立的大地测量三维网; (3) PS2建立在PS1和PS0基础上, 只是采用全站仪大地测量方法建立的平面控制网, 其控制点以永久的控制点标准设立; (4) PS4则是根据需求设立的其他测量方式获得的控制网; (5) 德国的高程网只有一种PS3, 其控制点只建立在适宜的大楼和建筑物处, 是采用联测国家水准点, 建立的水准网。同时, 对于上述维数少于三的控制网, 需要用分米级精度标称缺少的维数。
1.3 我国高速铁路控制网布设方案
依据误差分析理论和仿真试验, 借鉴德铁的技术标准, 并考虑我国的技术力, 我国高速铁路轨道测量平面控制网是建立在ITRF2000或者ITRF2OO5S框架下选用北京54或者西安80参考椭球体, 通过地区的具体情况, 选择抵偿带坐标系统任意中央子午线系统、任意中央子午线的较窄宽度带横轴墨卡托或者斜轴墨卡托投影到平面上其一般共分为四级:第一级为结合第二级的基础平面控制网 (CPI) , 主要为测、施工、运营维护提供坐标基准;第三级为线路控制网 (CPⅡ) , 主要为勘测和施工提供控制基准;第四级为基桩控制网 (CPⅢ) , 为轨道铺设和运营维护供控制基准。
1.4 高速铁路控制测量中需要注意的若干问题
高速铁路精密工程控制网布设方案;GPS控制网优化设计;各级控制网数据采集方法和预处理;基线解算及其质量控制;GPS网三维无约束平差, 质量控制, 内符合精度的评定;起算数据检查和计算基准的选择;GPS网三维约束平差, 质量控制, 外符合精度评定;二等水准精度评定和GPS水准方法研究。
2 勘测设计阶段控制测量工程概况
为满足某段高速铁路客运专线无砟轨道施工、运营以及后期复测和维护需要, 保证高速铁路运营的高平顺性, 按照分级布网、逐级控制的原则, 在该段铁路客运专线全线建立高精度的平面和高程控制网。下面主要针对严格按照技术规范获取的某高速铁路控制测量数据进行处理分析, 研究高速铁路精密控制网测量的方法和技术。
2.1 己有测量成果
该段勘测设计工作开始, 既有工程控制测量数据资料情况如下。
(1) 国家A、B级GPS点7个, 间隔为50 km左右, 各点基本与既有一等水准路线公用, 但其坐标框架不统一, GS43、GTIO、GS51、HDOI是ITRF93参考框架下的, 其余三个为0016、0017和1169都是ITRF97参考框架下的; (2) 国家三角点9个, 其中国家工等三角点两个:9014和9055;国家11等三角点七个, 分别为:9012、9013、9056、9023、9003、9004和9021; (3) 测技中心布设GPS点2个, 分别为:JSGPS125, JSGPS126。
2.2 施工坐标系选择
在观测过程中, 联测上述点, 进行基准网的测设。由于观测条件限制, HD01采用了偏心观测, 经过兼容性分析, 参考框架JTRF93:GS43、GT10、GS51、HD01四点与参考框架JTRF97:0016、0017、1169三点兼容性较差, 最终处理方案为:全线约束国家GPS点四个, 分别为:WGS-84椭球、参考框架ITRF97:0016、0017、1169和参考框架ITRF93:HD01。并且对HD01进行了框架改化。
2.3 己有测量成果的评价和利用
本线在勘测设计阶段己经充分考虑了投影变形的影响, 因此本次精密控制测量的坐标系统可以利用原勘测阶段的坐标系统参数。但是由于采用框架不同, 原来定测采用的是97框架, 所以原有设计资料可能会修改。既有工程控制网坐标系统设计参照依据为《高速铁路测量暂行规定》相关要求, 在精度等级、分布密度、规格和埋深都与无碴轨道施工控制网要求存在较大差距, 不能满足无碴轨道铺设技术要求, 需在全段建立满足无碴轨道铺设要求的精密工程控制网。本段联测的国家三角点兼容性差。因此应重新建立B级GPS框架网——基准网, 以便作为后续精测网的起算约束点。但是要与原有约束点进行联测, 以确保新建精测网资料与既有勘测设计资料保持一致。
3 高速铁路测量平面控制网处理实例分析
3.1 基准网基线解算
(1) 基准网网中的GPS基线向量采用精密星历和精密基线解算软件Gamit进行平差计算, 其解算的精密基线的同步环闭合差严格为0。 (2) GPS的基线解算质量主要通过重复边和异步环闭合差检核。 (3) 基准网严格按照技术要求进行观测, 在内业数据处理时, 分三种方式进行基线向量解算。
(1) 24小时作为一个时段, 整体计算。
(2) 将24小时分成两个时段, 每个时段16个小时, 中间重复4小时。
(3) 24小时分成四个时段, 每个时段6小时。
经过对比分析, 三种方法计算结果差值均小于10 mm, 最终成果采用将24小时分成两个时段的计算结果。由于两种约束网平差坐标成果之间存在较大差异。点位空间三维坐标分量差值最大达到9 mm, 基线长度差值最大达到5 mm。这一差异主要由双方选用坐标位置基准和约束平差方法的不同而产生的。为了保证该段精密工程控制测量的CPO控制网坐标基准的统一, 采用精测网评估验收专家组建议该段铁路客运专线工程CPO控制网坐标采用评估验收专家组计算的CPO约束网平差计算的坐标成果统一平差。
3.2 CPⅠ和CPⅡ基线解算
该段高速铁路CPⅠ和CPⅡ均是采用GPS静态差分技术, 按照相关规范布设的。限于精度要求, 它们一般选用Leica或者trimble双频GPS接收机来采集数据。数据采集完成后, 经预处理没有任何问题后, 将所有原始观测文件 (trimble数据需转化为rinex数据) 输入商用软件LGO, 再对点号、天线量高方式、天线高复核后进行基线解算基线解算前, 考虑以最佳的方式构网。数据采集过程一般采用四台GPS在各自的测站上, 同时观测相应的时间, 便完成一个时段测量;然后, 以边连的方式, 其中两台不搬站, 另外两台仪器翻滚推进或者四台仪器分两组共同推进, 准备进行下一个测段。其中翻滚推进方式的两个处于不搬站的仪器应改变仪器高。
其中A、B、C、D为同步观测的四台接收机。CPⅠ和CPⅡ在LGO软件的构网方式一般采用由三条同时段采集的基线和另一时段公用边基线构成异步环, 各异步闭合环采用边连式连接, 逐环构网。在联测基准网时, 有可能采用三台仪器观测, 此时也应用边连式连接其它异步环。CPI和CPⅡ构网的唯一不同点只是CPI观测了两个时段, 要进行两次异步环的连接。
WGS-84坐标系下基线解算设置一般采用软件系统推荐的系统缺省值, 均解算出整周未知数, 同时存储基线结果, 并将异步环数据导出为.asc格式ASCⅡ码基线文件。然后把.asc格式文件导入软件依次进行闭合环差计算, 无约束平差、建立相应的坐标系, 输入已知点坐标进行约束平差。 (见图1)
3.3 CPI和CPⅡ精度分析
(1) CPⅠ和CPⅡ重复独立基线和异步闭合环误差统计该段高速铁路数据处理过程中, CPI共取独立基线178条, 独立重复基线共38条, 其中较差最大的wX为5 mm, Yw为22 mm, Zw为7 mm, Sw为8 mm;重复基线均小于限差。
CPI和CPⅡ均形成独立三、四边双基线异步环。CPI独立环闭合差分量及闭合差最大的wX为1 1 m m, Yw为1 2 m m, Zw为11 mm, w为16mm;CPⅡ取独立基线后, 独立基线共569条, 独立闭合环闭合差分量及闭合差最大的wX为11 mm, Yw为14 mm, wZ为13 mm, w为33 mm, 均符合限差要求。
(2) 不同等级GPS网部分同、异步闭合环限差分析。
对CPI、CPⅡ和D级分别建立同、异步闭合环, 在软件tgppsw中进行最小独立闭合环的解算。然后从各级控制网中所有同、异步环中任意选取构网相同的对应闭合环, 进行同、异步环闭合差分量及闭合差统计分析。计算闭合环精度可以得出,
CPI同步环与异步环闭合精度和闭合差相当, 而CPⅡ和D级网主体上异步环大于同步环闭合精度和闭合差, 也就是说当同步环满足限差的时候, 异步环不一定能满足, 建立异步环闭合环在精度控制方面优于同步环闭合环。这种优势在所构建闭合环CPⅡl99-CPIO51-CPⅡZOO-CPⅡl98-CPⅡl99中体现得比较明显。建议在CPI数据处理时, 同时构建同、异步环进行对网闭合差的检核, 以保证原始数据的可靠性。而对于CPⅡ和D级网, 在数据处理过程中, 可只构建异步环对闭合环的检核。
3.4 平差计算精度分析
(1) 无约束平差及精度分析。
复测基线及异步环满足要求后, 继续在测量软件tgppsw中进行无约束网平差计算。对观测值标准差、后验中误差、残差和点位精度进行统计分析。剔除粗差和明显的系统误差, 同时考察网的内符合精度, 从网平差报告和上述分析看, CPI无约束平差基线向量改正数最大∆X为3.6 mm, ∆Y为10.6 mm, 业为14.9 mm, 点位标准差基本在2.2~8.8 mm范围内波动, 大地坐标经纬度RMS主要分布在0~4.5 mm, 高程RMS主要分布在0~10 mm, 平面精度控制在0~6 mm以内, 高程精度控制在0~11 mm以内;而CPH无约束平差基线向量改正数最大∆X为1 9.7 mm, ∆Y为1 3.1 mm, ∆Z为7.6mm, 点位标准差基本在2.5~10 mm范围内波动, 大地坐标经纬度RMS主要分布在0~4.9 mm内, 高程RMS主要分布在0~10 mm平面精度控制在0~6 mm以内, 高程精度控制在0~13 mm以内。其上指标均严格符合限差要求, 说明基线向量网内符合精度很高, 基线向量网的质量十分可靠。
(2) 约束平差。
(1) 不同参考框架下约束平差对CPI和CPⅡ精度分析。
比较CPI和CPⅡ在GPS2000和2005框架下的平差结果, 计算表明, 两种坐标数据间存在几乎固定的相对差值:∆X=1 3.4 cm, ∆Y=-33.9 cm, 固定差值浮动只在1mm范围内。选用中央经线114.1度进行不同控制网的约束平差, 比较两种参考框架下的坐标, 同样可以得到上述结论。因此, 常规GPS测量中, 选用GPS2000或2005框架进行约束平差都能满足相应工程要求。而对于高速铁路控制网高精度要求而言, 最好选用高分辨率和高精度的GPS2005坐标参考框架。
(2) 最终约束平差结果分析。
CPI起算点选用基准网控制点的成果, 采用任意带高斯正形投影抵偿坐标系在软件上整体平差, 点位中误差xm最大为3.1 mm, ym最大为2.9 mm, 均小于±10 mm的限差, 满足规范要求。基线边方向中误差最大为0.63″, 小于1.3″的限差, 满足规范要求。相邻点相对点位中误差最大为3.60 mm, 小于 (8+D*lppm) 的限差。最弱边相对中误差最大为均严格小于1/170000的限差, 满足规范要求。
CPⅡ起算点选用CPI控制点的成果, 同样分别用两种任意带高斯正形投影抵偿带在WGS-84坐标系应用软件上整体平差, 点位中误差xm最大为2.9 m m, ym最大为2.6 mm, 均小于±15 mm的限差, 满足规范要求。基线边方向中误差最大为1.05±, 小于1.7±的限差, 满足规范要求。相邻点相对点位中误差最大为4.50 mm, 小于14 m的限差。其相对中误差数量级均为10-7, 满足规范要求。
摘要：近些年来客专高铁的不断涌现和发展, 对高速铁路安全、可靠和平顺性提出了更高的要求, 因此, 对高速铁路进行精密测量技术研究意义重大。本文首先分析了德国高速铁路控制测量网的布设方案, 进而结合我国国情提出了我国客专高铁的控制测量的布设方案, 并结合实例进行了分析, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：测量,平面控制测量,实例,基线解算
参考文献
[1]金时华.多面函数拟合法转换GPS高程[J]测绘与空间地理信息, 2005 (6) .
[2]李鹏, 沈正康, 王敏.IGS精密星历的误差分析[J]大地测量与地球动力学, 2006 (3) .
高速铁路调度工作合理负荷研究 篇3
【摘 要】基于SHEL模型，利用人物分析法，对高铁调度工作进行分析，得到五个工作子模型：监视子模型 、思考子模型 、记录子模型、调整子模型、通信子模型。以此为基础，利用京沪高铁调度所现场调研数据，可得其调度工作的工作负荷，为合理划分区间从而合理划分调度工作负荷提供依旧。
【关键词】高速铁路 行车调度 工作负荷 人员配置 调度区段
【中图分类号】U284 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0450-01
一、基于SHEL模型的层次分析法
SHEL模型最初由爱德华教授于1972年首次提出，描述了人在安全工作中所处的特殊位置，这个模型由4个元素组成：软件（Software）、硬件（Hardware）、环境（Environment）和人（Liveware），分别用4元素的首字母S、H、E、L来表示。将模型稍作改进，使其适用于高铁行车调度信息量影响因素的分析，改进后的模型见图1-1。的调度区段长度为200-300公里；如果管辖区段内列车对数在60对以下，较合理的调度区段长度为300-400公里；高铁枢纽台应便于调度的掌握，根据列车密度和枢纽复杂程度合理设置。
3.2利用回归方法划分合理区间
列车数量、区段长度两个自变量均与工作负荷这个因变量之间存在较明显的线性关系，且随着区段长度和列车数量的增长，工作负荷也呈增长趋势。列车数量和区段长度这两个自变量之间也并不存在明显线性关系，符合多元线性回归模型的前提条件，因此本文选取多元线性回归模型来对自变量和因变量之间的关系作进一步分析。
多元线性回归模型是研究两个或两个以上的自变量与因变量之间的关系，由于本文中自变量为两个，因此可建立如下模型：
Wbb nb L=++
式中，0b、1b和2b为回归系数，W为工作负荷，n为列车数量，L为区段长度。
3.3回归拟合
本次回归分析采用了京沪高铁、京津城际和石太客专三个调度台7：00-23：00点间的500组数据作为回归样本，并依托SPSS软件对样本数据进行回归拟合。
经过SPSS软件的回归分析后可得相应的回归系数值，其中00.012b =，10.020b =，20.001b =。在输出结果中，可用多重可决系数2
R来判定线性回归的拟合程度，本次回归中20.901R =，可见回归方程可以解释绝大部分的工作负荷变化。在方差分析表中，可用F检验来判断因变量与多个自变量之间整体线性关系的显著性，本次回归中F值为76.945，显著性概率为0.000，说明因变量与自变量之间存在显著的多元线性关系。在回归系数表中，可用t检验来判断每个自变量对因变量产生的显著性影响，常量与两个自变量的显著性概率为0.043、0.000和0.010，均小于0.05，说明各个自变量与因变量之间都有较为显著的线性关系。将各回归系数引入回归方程后可得，0.0120.020.001WnL=++。
四、结论
本文采用任务分析法在对行车调度的作业内容进行详细分类的基础上，建立了工作负荷的模型，并以京沪高铁行车调度为研究对象进行了实例分析。结果表明京沪高铁行车调度个别时段工作负荷较大，影响行车安全。因此，京沪高铁调度台设置两名助理调度来辅助行车调度完成整个调度任务是比较合理的。
参考文献：
[] Mogford R， Guttman J， Morrow S. The Complexity Construct in Air Traffic Control a Review and Synthesis of the Literature[R]. Department of Transportation， Federal Aviation Administration Technical Center， Atlantic City， NJ： 1995
[2] 张智君.主观评定方法在飞行员心理负荷评定中的作用[J].中华航空医学杂志，1994，5（1）：57-59