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图书分类

Book classification
  1. 本书是一本关于高速铁路精密工程测量技术与实践的技术指导书,作者结合其在高速铁路精密工程测量工作中的多年具体实践,系统总结了高速铁路精密工程测量的工作经验,全面阐述了在高速铁路勘察设计、施工运维中进行精密测量的技术和方法,并结合具体工程实例,深入浅出地介绍了高速铁路精密工程测量的作业方法,以及一些具体问题的解决方案。
  2. 前  言
    随着我国经济的快速发展,时速大于200km的高速铁路工程正在紧锣密鼓地建设中。高速铁路具有行车速度高、安全性和舒适性要求高等特点,因此,高速铁路不仅对线下工程的设计、施工提出了更严格的精度要求,还对线上工程的设计和施工提出了前所未有的高精度要求,即要求轨道必须具有很高的中长波平顺性。而我国既有的铁路工程测量技术方法对轨道工程的精度考虑较少,不适用于高速铁路的建设和维护,因此需要建立适用于高速铁路建设和运营维护的高速铁路精密工程测量体系。为此,原铁道部组织开展了一系列关于高速铁路工程测量技术的研究工作,包括工程控制网的设计、精度评定等,为我国高速铁路工程测量技术标准的形成奠定了基础。
    作者及所在单位长期耕耘在我国高速铁路勘测设计一线,主持了国内多条高速铁路客运专线的工程测量工作,积累了丰富的实践经验和第一手资料。此外,作者还坚持思考、不断创新,主持或参与了多个重大科研项目。经过30多年的铁路工程测量经验积累,尤其是近10多年在高速铁路工程测量实践和科研工作中的思考和总结,作者对高速铁路工程测量问题有了更深刻的认识和理解。2015年至今,作者主持了“高速铁路线路空间几何条件及状态的测量保证体系研究”项目的研究工作,通过该科研项目,我们课题组对高速铁路测量保证体系进行了再研究、再创新,取得了一些成果。
    经过各铁路设计院、高校和科研院所等的共同努力,高速铁路工程测量技术正日趋完善和成熟,但仍存在一些问题,尤其是高速铁路运营期的工程测量工作,例如,运营期天窗时间短,如何高效地完成线上控制网的复测和轨道检测工作等。目前,我国高速铁路工程测量市场正逐步壮大,从业人员数量日趋庞大,但技术人员能力参差不齐。为保障我国高速铁路工程测量成果质量,提高我国高速铁路工程测量技术水平,故写作此书,一方面希望本书对各位同行的工作有所帮助,另一方面希望本书能激发各位同行的研究热情,助力解决我国高速铁路工程测量中存在的不足。
    本书围绕高速铁路工程测量技术相关问题进行研究:第1章绪论,主要介绍了国外高速铁路的发展及国内高速铁路的发展和规划、我国高速铁路精密测量技术体系的形成及特点等;第2章高速铁路框架控制网(CP0)测量技术,主要介绍了CP0控制网的目的和作用、技术方法、技术设计、外业实施和数据处理等;第3章高速铁路基础平面控制网测量技术,主要介绍了CPⅠ控制网的目的和作用、测量方法、技术设计、外业实施和数据处理等;第4章高速铁路线路平面控制网测量技术,主要介绍了CPⅡ控制网的目的和作用、技术方法、技术设计、外业实施和数据处理等;第5章高速铁路轨道控制网测量技术,主要介绍了CPⅢ控制网的目的和作用、技术方法、技术设计、外业施测和数据处理等;第6章高速铁路线路水准基点控制网测量技术,主要介绍了线路水准基点控制网的目的和作业、技术方法、技术设计、外业施测和数据处理等;第7章双块式无砟轨道精调测量技术,主要介绍了双块式无砟轨道及其安装与精调方法;第8章板式无砟轨道精调测量技术,主要介绍了板式无砟轨道及其安装和精调测量、板式无砟轨道精调系统、数据处理和精调作业等;第9章长钢轨精密测量与精调技术,主要介绍了轨道平顺性、钢轨与扣件系统、钢轨精密测量与精调的基本原理、钢轨精调测量系统、钢轨精调作业、钢轨精调数据处理等。
    本书由任晓春著,全面负责全书的规划和统稿,参与本书编写工作的还有武瑞宏、周东卫、马洪磊、夏朝龙、徐小左、何金学、张齐勇、朱郭勤、许双安、邓川等同志。本书在编写过程中得到了中铁第一勘察设计院集团有限公司领导等的大力支持,在此表示诚挚的感谢!
    鉴于作者知识有限,书中难免会有不妥、不足之处,甚至还存在疏漏和错误,欢迎各位读者、同行、专家批评指正!



    著  者 
    2018年3月于西安
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  1. 1.1  高速铁路发展概况
    1.1.1  世界高速铁路发展简述
    早在1964年至1990年期间,世界范围内便掀起了一次高速铁路建设浪潮,这次发展浪潮由世界上经济最发达的日本、法国、意大利和德国等共同推动。20世纪80年代末至90年代中期,高速铁路发展进入了新阶段,以日本、法国和德国为代表,已建成高速铁路的国家开始了高速铁路网规划新阶段。1998年10月在德国柏林召开的第三次世界高速铁路大会,将当前高速铁路的发展定为世界高速铁路发展的第三次高潮。这次高潮波及亚洲、北美洲、澳洲以及整个欧洲,形成了交通领域中铁路的一场复兴运动。
    高速铁路在激烈的客运市场竞争中以其速度快、客运量大、能耗低、污染小、安全准时、全天候运行等突出的优势得到了人们的青睐,不但在其发祥地日、法、德等国家占据了城际干线地面交通的主导地位,在世界诸多经济发达国家和地区也迅速扩展,被称为夕阳产业的铁路运输业迎来了又一个春天。高速铁路之所以有如此快速的发展势头,根本原因是基于轮轨关系的高速技术充分发挥了既先进又实用的特点,特别是在中长距离交通中的独特优势。高速铁路作为现代化的交通运输方式,既是成熟的技术也是正在不断发展的技术,在21世纪将得到更快的发展,支撑高速行车的高新技术,也将更加完善、不断进步。高速铁路将向着速度更高、更安全、更舒适、更经济、更环保的方向发展。
    1.1.2  我国高速铁路的发展与规划
    1.1.2.1  我国高速铁路的发展
    多年来,我国铁路运输不能适应国家经济持续快速发展的需求,成了制约国民经济快速发展的瓶颈。高速铁路速度快、运量大、能耗少、污染小、安全、舒适、占地少,20世纪90年代初,我国铁路专家就提出,中国修建高速铁路势在必行。高速铁路是一系列高科技技术,包括了宇航、冶金、材料、电子、机械等高技术所形成的综合性的技术配套系统,需要做大量的准备工作。尽管面临很多困难,铁道部门的领导和专家学者仍然在中国必须发展高速铁路这一点上达成了共识,并付出了艰辛努力。
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  2. 本书适用于高速铁路精密工程测量的相关从业人员,也可以作为测绘工程专业学生的参考用书。
  1. 目  录
    第1章  绪  论 1
    1.1  高速铁路发展概况 1
         1.1.1  世界高速铁路发展简述 1
         1.1.2  我国高速铁路的发展与规划 1
    1.2  我国高速铁路精密测量技术体系的形成 3
    1.3  我国高速铁路精密工程测量技术体系的特点 3
         1.3.1 “三网合一”的测量体系 4
         1.3.2  建立框架控制网?CP0 4
         1.3.3  高速铁路平面控制网的分级布设 4
         1.3.4  高斯投影变形小于1/100?000 5
         1.3.5  高速铁路高程控制网的分级布设 5
         1.3.6  CPⅢ自由测站边角交会网 5
    1.4  我国高速铁路精密工程测量的内容和目的 5
         1.4.1  高速铁路精密工程测量的内容 5
         1.4.2  高速铁路精密工程测量的目的 6
    1.5  我国高速铁路精密工程测量技术的发展趋势 6
         1.5.1  测量机器人的普及应用 6
         1.5.2  三维测量技术的发展应用 6
         1.5.3  传感器的发展和混合应用 7
         1.5.4  自动化变形监测 7
         1.5.5  移动测量技术 7
         1.5.6  精密工程测量的理论与方法 7
    1.6  本书结构 7
    第2章  高速铁路框架控制网(CP0)测量技术 9
    2.1  建立?CP0?控制网的目的和作用 9
    2.2  建立?CP0?控制网的技术方法 10
         2.2.1 “三网合一” 10
         2.2.2  控制网基准 12
         2.2.3  网形布设 13
         2.2.4  测量方法 14
         2.2.5  测量精度 15
         2.2.6  基线解算 15
    2.3  建立CP0控制网的技术设计 27
         2.3.1  技术设计书编写 27
         2.3.2  控制网复测与维护 28
         2.3.3  技术总结与上交材料 29
    2.4  CP0控制网的外业实施 29
         2.4.1  点位选择 29
         2.4.2  点位埋设 30
         2.4.3  外业施测 31
    2.5  CP0?控制网的数据处理 32
         2.5.1  数据预处理 32
         2.5.2  框架基准的统一与转换 32
         2.5.3  长基线解算 33
         2.5.4  基线网平差 36
         2.5.5  精度评定 37
    2.6  CP0控制网长大基线解算的若干问题 37
         2.6.1  GAMIT?软件常见的错误类型及其分析与处理 37
         2.6.2  基线解算的质量评定与不合格基线的处理 38
    2.7  CP0控制网测量工程实践 40
         2.7.1  工程概况 40
         2.7.2  数据处理 41
         2.7.3  处理结果 43
    第3章  高速铁路基础平面控制网(CPⅠ)测量技术 44
    3.1  建立CPⅠ控制网的目的和作用 44
    3.2  CPⅠ控制网的测量方法和设计 45
         3.2.1  测量方法 45
         3.2.2  基准设计 47
         3.2.3  精度设计 47
         3.2.4  布网原则与测量网形设计 48
         3.2.5  基线解算 50
         3.2.6  网平差 50
         3.2.7  控制网复测与维护 52
         3.2.8  技术设计书和技术总结编制 52
    3.3  CPⅠ控制网的外业实施 53
         3.3.1  布点、选点 53
         3.3.2  点位埋设 54
         3.3.3  外业施测 57
    3.4  CPⅠ控制网的数据处理 60
         3.4.1  数据预处理 60
         3.4.2  基线解算 60
         3.4.3  三维平差 62
         3.4.4  二维约束平差 62
         3.4.5  精度评定 63
    3.5  不利条件下?CPⅠ控制网测量的若干问题 63
         3.5.1  事前进行星历预报 63
         3.5.2  选取合适的观测时段 63
         3.5.3  采用合理的解算方法与模型 64
         3.5.4  采用?GPS/BD(北斗)双系统接收机 64
    3.6  CPⅠ控制网测量工程实践 64
         3.6.1  数据传输 64
         3.6.2  格式转换 64
         3.6.3  基线解算 65
         3.6.4  网平差 68
         3.6.5  坐标投影变换 68
    第4章  高速铁路线路平面控制网(CPⅡ)测量技术 69
    4.1  建立CPⅡ控制网的目的和作用 69
    4.2  建立CPⅡ控制网的技术方法 71
         4.2.1  控制网的基准 72
         4.2.2  网形布设 72
         4.2.3  测量方法 74
         4.2.4  测量精度 76
         4.2.5  数据处理 77
    4.3  建立?CPⅡ控制网的技术设计 78
         4.3.1  技术设计书编写 78
         4.3.2  控制网基准设计 79
         4.3.3  控制网精度、密度设计 79
         4.3.4  控制网网形设计 79
         4.3.5  控制网布网原则 80
         4.3.6  控制网复测与维护 81
         4.3.7  技术总结与上交材料 81
    4.4  CPⅡ控制网的外业实施 82
         4.4.1  点位选择 82
         4.4.2  点位埋设 83
         4.4.3  外业施测 83
    4.5  CPⅡ控制网GPS数据处理 86
    4.6  CPⅡ控制网导线数据处理 87
         4.6.1  数据预处理 87
         4.6.2  导线平差 88
         4.6.3  精度评定 88
    4.7  CPⅡ控制网测量工程实践 89
         4.7.1  选点与埋石 89
         4.7.2  控制网施测 90
         4.7.3  数据处理 90
    第5章  高速铁路轨道控制网(CPⅢ)测量技术 92
    5.1  建立CPⅢ控制网的目的和作用 92
         5.1.1  满足轨道的外部尺寸精度要求 92
         5.1.2  满足轨道的内部几何尺寸精度要求 93
    5.2  建立CPⅢ控制网的技术方法 94
         5.2.1  网形布设 94
         5.2.2  测量方法 97
         5.2.3  数据处理方法及精度 101
         5.2.4  自由测站三角高程网测量方法 104
    5.3  建立CPⅢ控制网的技术设计 109
         5.3.1  控制网技术设计书编写 109
         5.3.2  控制网复测与维护 110
         5.3.3  技术总结与上交材料 111
    5.4  CPⅢ控制网的外业施测 112
         5.4.1  点位选择 112
         5.4.2  点位埋设 114
         5.4.3  CPⅢ平面外业施测 115
         5.4.4  CPⅢ高程外业施测 118
         5.4.5  不量仪器高、棱镜高中间设站三角高程测量外业施测 120
    5.5  CPⅢ控制网的数据处理 121
         5.5.1  数据预处理 121
         5.5.2  数据精处理 122
         5.5.3  相邻区段搭接 129
         5.5.4  精度评定 136
    5.6  CPⅢ控制网测量工程实践 137
         5.6.1  案例一:无砟轨道CPⅢ控制网 137
         5.6.2  案例二:CPⅢ自由测站三角高程网 137
    第6章  高速铁路线路水准基点控制网测量技术 139
    6.1  建立线路水准基点控制网的目的和作用 139
    6.2  建立线路水准基点控制网的技术方法 139
         6.2.1  控制网基准 139
         6.2.2  网形布设 139
         6.2.3  测量方法 139
         6.2.4  测量精度 140
         6.2.5  数据处理方法 141
    6.3  建立线路水准基点控制网的技术设计 141
         6.3.1  技术设计书编写 141
         6.3.2  控制网网形设计 142
         6.3.3  控制网布网原则 142
         6.3.4  控制网复测与维护 142
         6.3.5  技术总结与上交材料 143
    6.4  线路水准基点控制网的外业施测 144
         6.4.1  点位选择 144
         6.4.2  点位埋设 144
         6.4.3  外业施测 146
    6.5  线路水准基点控制网的数据处理 147
         6.5.1  数据预处理 147
         6.5.2  水准平差模型 148
         6.5.3  精度评定 148
    6.6  线路水准基点控制网测量工程实践 149
         6.6.1  控制网布设 149
         6.6.2  施测准备工作 150
         6.6.3  水准施测 152
         6.6.4  网平差计算 152
    第7章  双块式无砟轨道精调测量技术 154
    7.1  双块式无砟轨道简介 154
         7.1.1  CRTSⅠ型双块式无砟轨道的结构特点 154
         7.1.2  CRTSⅠ型双块式无砟轨道的系统结构 154
         7.1.3  CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工工艺 155
    7.2  双块式无砟轨道的安装与精调测量 156
         7.2.1  施工准备 156
         7.2.2  测量放样 159
         7.2.3  布设下层钢筋、组装轨排 159
         7.2.4  轨道粗调 161
         7.2.5  安装上层钢筋、综合接地 161
         7.2.6  安装纵、横向模板 162
         7.2.7  轨排的精调测量 163
    7.3  双块式无砟轨道精调作业 164
         7.3.1  准备工作 164
         7.3.2  仪器与人员配置 169
         7.3.3  轨排精调 170
    7.4  双块式无砟轨道精调工程实践 171
         7.4.1  人员分工 171
         7.4.2  仪器架设与轨道测量仪组装 172
         7.4.3  轨排精调具体操作流程 174
         7.4.4  站间搭接、与已浇筑混凝土地段的搭接 185
         7.4.5  换带区的精调测量 185
         7.4.6  注意事项 185
    第8章  板式无砟轨道精调测量技术 187
    8.1  板式无砟轨道简介 187
         8.1.1  板下填充层材料 187
         8.1.2  板道限位方式 187
         8.1.3  轨道弹性 188
         8.1.4  轨道板预制实现空间曲线 188
    8.2  板式无砟轨道的安装与精调测量 188
    8.3  板式无砟轨道精调系统 190
         8.3.1  精调系统的功能 190
         8.3.2  精调系统的组成 190
         8.3.3  精调系统参考基准 192
         8.3.4  精调标架 194
         8.3.5  精调软件实现 195
    8.4  板式无砟轨道精调数据处理 197
    8.5  板式无砟轨道精调作业 200
         8.5.1  内业数据准备 200
         8.5.2  设备检校与标定 200
         8.5.3  全站仪设站 202
         8.5.4  作业模式 202
         8.5.5  精调测量 203
    8.6  CRTSⅢ板式无砟轨道精调工程实践 205
         8.6.1  轨道板布置计算对比 206
         8.6.2  断面计算数据对比 212
         8.6.3  整体坐标板文件对比 213
         8.6.4  局部坐标板文件对比 214
         8.6.5  数据对比分析说明 215
         8.6.6  路基支承层断面坐标对比 215
         8.6.7  桥梁底座板 216
         8.6.8  轨道板精调系统的应用 217
    第9章  长钢轨精密测量与精调技术 223
    9.1  轨道平顺性简介 223
    9.2  钢轨与扣件系统 223
         9.2.1  钢  轨 223
         9.2.2  扣件系统 228
    9.3  钢轨精密测量与精调的基本原理 232
         9.3.1  轨距测量 232
         9.3.2  水平(超高)测量 232
         9.3.3  轨向测量 233
         9.3.4  高低测量 235
         9.3.5  扭曲测量 236
         9.3.6  中线偏差 237
         9.3.7  高程偏差 237
    9.4  钢轨精调测量系统 237
         9.4.1  工作原理 237
         9.4.2  常见轨道精调测量系统介绍 238
    9.5  钢轨精调作业 241
         9.5.1  钢轨精调测量作业 241
         9.5.2  轨道工务调整技术 245
    9.6  钢轨精调数据处理 247
         9.6.1  轨道几何状态测量数据预处理 247
         9.6.2  钢轨平顺性模拟精调 250
    9.7  钢轨精调工程实践 251
         9.7.1  施工组织及准备 251
         9.7.2  项目实施及质量控制 252
         9.7.3  项目质量验收 252
    9.8  钢轨精调新技术设备介绍 254
         9.8.1  钢轨精调新技术 254
         9.8.2  钢轨精调新设备 257
    参考文献 259
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  2. 任晓春,男,1962年3月出生,河南洛阳人,汉族,中铁第一勘察设计院教授级高级工程师,享受国务院政府特殊津贴专家。长期耕耘在铁道工程测绘与信息化领域

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