《新建铁路工程测量规范》修订原则及技术特点.doc

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1、?新建铁路工程测量标准?修订原那么及技术特点程 昂 卢建康中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 6 1 0 0 3 1 作者简介：程昂，1963年出生，男，高级工程师，中铁二院工程集团有限责任公司测绘分院副总工程师； 卢建康，1962年出生，男，教授级高级工程师，中铁二院工程集团有限责任公司测绘分院总工程师。 摘要：研究目的：1999年颁发的?新建铁路工程测量标准?，已不能完全适应测绘新技术的应用，而且其中某些条款还限制一些先进技术的推广，为此对其进行修订。就新修订的?新建铁路工程测量标准?的主要技术特点进行阐述，以便在工程测量中采用先进技术。 研究结论：以新建铁路工程测量“三网合一的测量理念

2、，对新修订的?新建铁路工程测量标准?新增加的工程控制网体系进行了论述。并阐述了GPSRTK中线测量、地形测量、航测法测绘路基横断面，采用光电测距三角高程测量方法在山区进行三等高程控制测量等测量新技术在铁路工程测量中的应用。 关键词：新建铁路；测量标准；技术特点 Revise Principles and Technical Characteristics of Code for the Engineering Survey forNew Railway CHENG Ang，LU Jiankang(China Railway Eryuan Engineering Group CoLtd，Chen

3、gdu，Sichuan610031，China)Abstract： Research purposes： The Code for the Engineering Survey for New Railway issued in 1999 has not fit in the application of new surveying and mapping technology because some provisions in this code limit the application of new technology，So it is urgent to revise the co

4、de This paper gives the introduction to the main technical characteristics of revised code for application of new technoly in railway engineering survey Research conclusions：According to the survey principle of integrating three control network into one net for new railway engineering， this paper de

5、scribes the control network system newly added in the revised code for new railway engineering survey and gives the introductions to applications of GPS RTK center line survey，terrain survey and aerial surveying methods in surveying and mapping the cross-section of subgrade and application of optoel

6、ectronic ranging and trigonometric leveling method in tri-vertical control survey in mountainous area for railway construction Keywords：newly built railway；survey standard；technical characteristics 随着铁路建设新高潮的到来，不仅铁路里程快速增加，而且列车运行速度和标准也有了极大的提高，同时对列车运行的高可靠性、乘车的舒适度、轨道平顺性也提出了更高的要求。轨道平顺性是基于高精度的控制测量体系为根底的，

7、因而需要制定对应的测量标准和标准。另一方面，随着测绘新技术的不断开展，GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感技术的推广使用，现行的?新建铁路工程测量标准?(TB1010199)(以下简称：?测量标准?)不但不能完全适应测绘新技术的应用，而且其中一些条款还限制着某些先进技术的推广。 为了在铁路建设中大力推广应用GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感等先进技术，提高铁路工程测量精度和效率，在?测量标准?修订工作中，力图更新和改变传统的标准的束缚，结合目前我国铁路建设的特点，用先进的测绘技术和作业模式来提高铁路工程测量质量和效率。 1修订原那么 根据铁建设函200584号文?关于印发20

8、05年铁路工程建设标准编制方案的通知?要求，对?测量标准?进行全面修订。修订工作根据铁路工程建设的要求和测绘技术的开展，从新建铁路勘测设计、施工、运营维护的要求出发，在总结工程测量实践经验的根底上，吸收近年来开展的工程测量新技术和新方法，删除不适用的局部内容进行修订。遵循的主要原那么为： (1)从新建铁路勘测设计、施工、运营维护的要求出发，根据工程建设的要求和测绘技术的开展状况，树立“三网合一的测量理念。 (2)根据新建铁路路基、桥涵、隧道、站场、轨道等工程勘测、施工的精度要求，确定根本测量精度和测量方法。 (3)结合现代测绘技术的开展，总结近年来工程测量的实践经验，吸收相关工程测量新技术，制

9、定出适合目前铁路建设要求的测量标准和技术要求。 (4)力求修订的测量标准具有先进性和适用性，能促进工程测量技术的进步，提高工程测量的质量和效率。 (5)参照国家的相关标准、其它行业标准进行修订。 2主要修订内容 修订?测量标准?是为了统一新建铁路工程测量的技术要求，满足铁路工程勘测、施工、运营维护各阶段开展的要求。 21 标准适用范围 修订的?测量标准?的适用范围定义为旅客列车设计行车速度200kmh及以下的新建铁路工程测量。较?测量标准?规定的线路、隧道、桥涵等工程的测量更细化。随着铁路建设的迅速开展，以列车设计行车速度划分出现了较大的差异，从普速的120kmh、200kmh的客货共线，到3

10、50kmh的客运专线，对轨道平顺度的要求因列车行车速度的不同有较大的差异，与已发布的的工程测量系统的要求也有较大的差异。因此，在一个测量标准中要包含全部新建铁路的工程测量内容，是非常困难的。为此，经过几次专家的评审和审定，最终确定修订的?测量标准?适用范围为旅客列车设计行车速度200kmh及以下新建铁路工程测量，200kmh以上的新建铁路工程测量那么由新编的?高速铁路测量标准?涵盖。 22 标准结构的变化 修订的?测量标准?与?测量标准?在结构上有较大的变化，强调了控制测量在新建铁路工程测量中的重要性，将平面控制测量和高程控制测量的内容作为独立章节。把线路、桥梁、隧道有关控制测量的主要技术要求

11、都集中到第3章平面控制测量和第4章高程控制测量中。这样使得整个铁路建设工程中的各种控制测量根本表达在统一的控制测量体系中。根据施工、运营维护各个阶段测量的需要，将构筑物变形测量集中为一章。修订的?测量标准?共分8章，主要内容为：总那么、术语和符号、平面控制测量、高程控制测量、线路测量、隧道测量、桥涵测量、构筑物变形测量，另有4个附录。 23 “三网合一的测量理念 新建铁路工程测量的平面、高程控制网按施测阶段、施测目的及功能分为勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网。工程测量3个阶段的控制网简称“三网。由于过去我国铁路建设的速度目标值较低，对轨道平顺性的要求不高，在勘测、施工中没有要求建立一套适

12、应于勘测、施工、运营维护的完整的控制测量系统。各级控制网测量的精度指标主要是以满足线下工程的施工控制要求而制定，没有考虑轨道施工和运营对测量控制网的精度要求，造成勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网的系统、基准、精度不统一，各自形成相对独立的坐标系统。不仅造成了较大的浪费，而且使铁路工程没有完整统一的坐标控制体系，给工程施工、运营维护及改造带来极大的不便，有时甚至影响到工程质量。因此，这一传统的工程测量方法已不能适应我国铁路现代化建设的要求。 为保证控制网测量成果满足勘测、施工、运营维护3个阶段测量的需求，要求勘测、施工、运营维护3个阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准。即勘测控制网、

13、施工控制网、运营维护控制网均采用CPI为根底建立平面控制网，首级高程控制网水准基点为根底高程控制网，简称为“三网合一。“三网合一的理念最先是在?客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定?中确定的，通过铁路各勘测设计单位在多条铁路客运专线上的实践，在工程勘测、施工、竣工和运营维护的各个环节，只有建立统一的基准，才能在工程建设各个阶段使测量数据得到统一和协调，和有利于测量数据的检测与共享。 24 平面控制测量分级布网的布设原那么 随着GPS定位技术、全站仪测量技术的开展，在工程测量中已广泛采用坐标定位法进行施工。修订的?测量标准?把原定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准修改为

14、以平面控制网作为新建铁路设计与施工平面测量控制基准。为了保证使采用坐标定位法进行施工测量的精度满足线下施工和轨道施工的要求，本次修订参照了目前客运专线控制测量的成功经验，从建立新建铁路工程测量标准体系的理念出发，规定线路平面控制网采用CPI、CPII、CPIII分级布网。 25 平面坐标系统投影长度变形 本次修订中提出了新建铁路工程测量平面坐标系统宜满足投影长度变形值25mmkm的要求。而?测量标准?中规定“新建铁路工程测量平面坐标系采用1954年北京坐标系3度带投影。由于1954年北京坐标系3度带投影存在较大的边长投影变形，在投影带边缘的高斯投影变形值到达340mmkm时，在海拔2000m处

15、高程的投影变形值到达312mmkm。其边长投影变形值已远远超过新建铁路采用坐标法测量定位的精度要求，不利于应用GPSRTK、全站仪等新技术采用坐标定位法进行勘测和施工放线。采用坐标测量定位法进行施工测量时，要求由坐标反算的边长值与现场实测值应尽量一致。满足投影引起的长度变形值25mmkm是选择平面坐标系统的前提条件。每千米长度变形为25mm时，相对中误差为140000，长度变形可以满足大局部工程施工放样测量精度不低于120000的要求。这一要求也是我国各行业建立工程测量控制网的根本原那么。因此，修订的?测量标准?中规定，采用工程独立坐标系，边长投影变形值宜25mmkm，以满足勘测设计和施工测量

16、的要求。 26 控制测量精度要求的划分 随着我国铁路现代化建设的开展，200kmh以内的列车设计行车速度主要有200kmh、160kmh、120kmh、80kmh等不同时速，由于不同的列车设计行车速度对轨道平顺性的要求不同，为保证线路平面高程控制网满足轨道铺设精度的要求，线路平面高程控制网的精度等级应根据线路设计行车速度和轨道结构类型进行确定。本次修订根据轨道平顺性的要求，按列车设计行车速度把线路平面高程控制网的精度要求按160kmh和V=200kmh2个标准划分，按轨道结构类型把线路平面高程控制网的精度要求按无砟轨道和有砟轨道2个标准划分。 27 控制基准修订的?测量标准?确定以平面、高程控

17、制网为新建铁路的设计与施工平面、高程测量控制基准。改变了长期以来工程测量的控制基准都以定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准的控制体系。 传统的铁路测量控制没有建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠初测或定测导线放设的交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)进行控制。由于测设线路控制桩的导线放设测量精度要求较低(方位角闭合差25秒，全长相对闭合差16000)，线路控制桩测量精度差，线路测量可重复性较差，当出现中线控制桩连续丧失时，很难进行恢复。而且在施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素或非正常性的调整线路的方法来进行施工。在普通低速度行

18、车条件下，不会影响行车平安和舒适度，但在较高速行车条件下，就有可能影响行车平安和舒适度。轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。 现代新建铁路行车速度都比过去的普通铁路有较大的提高，对轨道平顺性的要求更高，铁路轨道具有非常精确的几何线性参数，测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时必须满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。轨道的外部几何尺寸表达出轨道在空间中的位置和标高，根据轨道的功能和与周围相邻建筑物的关系来确定

19、，由其空间坐标进行定位。轨道的绝对定位只有通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现，从而保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空间位置坐标、高程相匹配协调。由此可见，建立统一的铁路工程平面、高程控制网作为新建铁路设计与施工平面、高程测量控制基准，是完全必要的。3测绘新技术的应用随着测绘新技术的不断开展，GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感技术在铁路工程建设中已广泛应用。但由于缺乏相关测量标准的支持，在一定程度上束缚了GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感先进技术的大力推广。修订的?测量标准?结合我国铁路工程建设中工程测量的特点，增加了GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航

20、测遥感技术推广应用的相应条款，以及GPSRTK中线测量和地形测量、航测法测绘路基横断面、在山区采用光电测距三角高程测量方法进行三等高程控制测量等内容。 31 GPS-RTK测量GPS-RTK(又称载波相位差分)方法，是近10年来逐渐普及的一项新技术。GPS-RTK技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量。它是在参考站上安置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将测量的载波相位观测值、伪距观测值、参考站坐标等通过无线电台实时传送给流动站，流动站将载波相位观测值进行差分处理，即得到参考站和流动站间的基线向量(X、Y、Z)；基线向量加上参考站坐标即为流动站WGS-84坐标系

21、的坐标值，经坐标转换得到流动站在工程坐标系的坐标和高程值。 随着GPS测量技术应用的普及和开展，GPS-RTK测量技术在铁路工程勘测中的应用，越来越受到勘测设计单位的重视和青睐，各单位都先后开展了大量的应用研究和实践，证明在铁路勘测中应用GPS-RTK测量地形和中线放样，不仅可以满足测量精度的要求，而且与常规的测量方法相比具有高效、灵活的优越性。采用GPS-RTK进行放线时，放线误差不会积累，线路控制桩的误差也不会影响中线测量精度。因此，在修订的?测量标准?中，将GPS-RTK测量技术纳入线路勘测中，即能推动其在铁路勘测测量中的应用，又能为应用者提供实际应用的依据。 32 航测法测绘路基横断面

22、 用航测法测量路基横断面，是采用数字摄影测量工作站在航测立体模型上进行线路横断面的测量。通过专用的横断面数据采集软件，在数字摄影测量工作站上输入线路交点坐标和曲线要素，在立体模型上自动生成线路中线，操作人员只需输入中桩里程，就可沿着数字摄影测量工作站上提示的横断面方向在立体模型上逐点切准采集横断面，并自动生成路基横断面图形。用航测法测量横断面将野外横断面测绘变为室内测绘，具有劳动强度低、速度快、自动化程度高等优点。中铁二院工程集团有限责任公司在郑西客运专线定测中，对采用航测法测量横断面进行了专门的试验研究，取得了良好的效果。并在海南东环客运专线、兰渝线、贵广线等多项新建铁路勘测中应用。 利用航

23、测法测绘路基横断面，横断面测量精度主要与航测精度有关，受摄影比例尺限制，同时受地表植被和摄影质量(如阴影)影响较大。研究说明，利用摄影比例尺为1：8000以上的航摄资料测绘路基横断面，就能满足路基设计的要求。 航测法测量路基横断面的高程误差，与地面坡度有关，特别是落在陡坎上的点，因很小的平面误差就可引起较大的高程误差。航测法测量的路基横断面上各点平面精度相同，与距中桩的距离无关。传统的横断面测量检测限差计算公式不适合航测法。而在设计时，中线附近的地物都要撤除或改移，只有离中线较远的堑顶或坡底的地物，才会考虑采取适当的工程措施保存。因此在?测量标准?的修订中，根据科研成果和实践经验确定航测断面点

24、高差限差允许值，一般地区为035m，距离限差允许值一般地区为03m。同时，由于航测法无法准确测量隐蔽地区地面点，要求必须对横断面进行现场核对，补测修正。 33 光电测距三角高程测量进行三等高程控制测量 在修订的?测量标准?的高程控制测量中，增加了在山区采用光电测距三角高程测量方法进行三等高程控制测量的内容。近年来，全国很多单位采用光电测距三角高程测量进行高精度水准测量的科学实验和生产作业，?中国测绘学科开展蓝皮书)2005卷的?地球空间信息学中的测绘学科?明确指出“电子测距三角高程测量可以在起伏较大的地区代替三等、四等几何水准测量；?水点水利工程施工测量标准?(DIMT5173-2003)已经

25、规定了“高程控制测量中可用光电测距三角高程导线测量代替三等、四等几何水准测量。2006年铁道第四勘察设计院与武汉大学在武广客运专线长沙南至韶关段采用光电测距三角高程测量代替二等水准测量进行了实践。2007年中铁二院工程集团有限责任公司在渝利线的高程控制测量中进行了?采用三角高程进行山区三等水准测量方法研究?。通过研究和实际验证，山区采用光电测距三角高程测量进行三等、四等水准测量是可行的。 4控制网测量精度说明 在修订的?测量标准?中，平面、高程控制网的精度指标是根据铁路工程对测量精度的要求确定的。 41平面控制网的测量精度说明 (1)一等网主要用于铁路工程线路特大桥梁和隧道的施工控制网测量；按

26、照目前桥梁、隧道施工控制测量的要求，GPS网最弱边相对中误差1250000能满足桥梁、隧道独立控制网的精度。 (2)二等网主要用于无砟轨道根底平面控制网(CPI)测量、复杂特大桥首级施工控制网测量和长度6km以上隧道的施工控制网测量；经过京津城际铁路、郑西、武广客运专线无砟轨道的实践，证明最弱边相对中误差1170000能满足要求；而在桥梁施工平面控制网测量中要求GPS测量的最高精度为桥轴线相对中误差1175000，故规定二等控制网最弱边相对中误差1180000为宜。 (3)三等网主要用于时速200km有砟轨道根底平面控制网(CPI)测量、无砟轨道线路控制网(CPII)测量、复杂特大桥二级施工控

27、制网测量和长度36km隧道施工控制网测量；从目前高速铁路CPII和时速200250km有砟轨道CPI测量实践来看，最弱边相对中误差1100000是适宜的。 (4)四等网主要用于时速160km及以下有砟轨道根底平面控制网(CPI)测量、时速200km有砟轨道线路控制网(CPII)测量、大桥三级施工控制网测量、长度3km以下隧道施工控制网测量。时速200250km有砟轨道CPII测量，要求最弱边相对中误差160000，为了适应时速200250km有砟轨道CPII测量的需要，要求有一个与之适应的测量等级。因此，四等控制网的最弱边相对中误差为160000。考虑到与三角形网测量精度要求统一，故规定最弱边

28、相对中误差170000。 (5)五等网主要用于时速160km及以下有砟轨道线路控制网(CPII)测量，以及线路中线、地形、施工测量时的控制点加密。并考虑到与三角形网测量精度要求统一，故规定最弱边相对中误差140000。 42高程控制测量的精度要求 线路高程控制测量精度主要是为了满足轨道铺设高程精度，把高程控制测量的精度等级从原来的五等水准测量提高到三等水准(时速200km)和四等水准测量(时速160km及以下)。 5结论修订?测量标准?是为适应我国现代铁路建设的开展和要求而进行的。在我国铁路建设实现现代化跨越式开展的形势下，需要在新建铁路工程中不断吸取和采用先进技术，以先进的测量理念和创新精神

29、开展工作。所以工程测量方法也应有所创新。随着电子技术、空间技术和信息技术的不断开展，测绘技术开展突飞猛进，GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感技术使测绘技术发生了根本性的变化。铁路科技工作者也应在铁路建设的测量工作中大力推广应用先进的测绘新技术，结合铁路工程测量的特点，优化各阶段的测量内容和精度要求，改变传统的标准束缚，以先进的测绘技术和新的作业模式来提高铁路工程测量的质量和效率。 参考文献： 1铁建设2006189号，客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定S2铁建设200776号，时速200250公里有砟轨道铁路工程测量指南(试行)S3朱颖无砟轨道铁路工程测量技术北京：中国铁道出版社，

30、20214卢建康铁路客运专线测量方法探讨J铁道勘察，2005(6)：135程昂铁路航测控制测量的应用技术J铁道工程学报，2006(增刊)：951006卢建康，王智用航测方法测绘铁路工点地形图和横断面图J铁道工程学报，2006(增刊)：1261347金国清GPS技术在铁路勘测中的应用与开展J铁道工程学报，2006(增刊)：1631678王智航测方法测绘数字化横断面图的研究J测绘通报，2004(4)：24279沈毅清，张绍兰，王国民浅谈采用航测方法测绘铁路横断面J铁路航测，1996(4)：1510夏艳军，任蔼，刘善勇航测断面在铁路定测中的应用J铁道勘察，2005(6)：323511李平苍，王长进航测方法测绘横断面的要点J铁道勘察，2006(2)：2O一2112徐绍铨，张华海，杨志强，等GPS测量原理与应用武汉：武汉测绘科技大学出版社，199813袁新强GPS动态测量技术优劣性分析J铁道勘察，2006，32(3)：79 14DLT5173-2003，水点水利工程施工测量标准s