铁路线路测量1

第十二章铁路线路测量§12－1铁路线路测量概述修建一条新线一般要经过下列程序：•一、方案研究•在小比例尺地形图上找出线路可行的方案和初步选定一些重要技术标准，如线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等，并提出初步方案。•二、初测和初步设计•初测是为初步设计提供资料而进行的勘测工作，主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文资料。•初步设计的主要任务是在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置，亦称纸上定线。经过经济、技术比较提出一个推荐方案；同时要确定线路的主要技术标准，如线路等级、限制坡度、最小半径等。•三、定测和施工设计•定测是为施工技术设计而做的勘测工作，其主要任务是把已经上级部门批准的初步设计中所选定的线路中线测设到地面上去，并进行线路的纵断面和横断面测量；对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。•施工技术设计是根据定测所取得的资料，对线路全线和所有个体工程做出详细设计，并提供工程数量和工程预算。该阶段的主要工作是线路纵断面设计和路基设计，并对桥函、隧道、车站、档土墙等作出单独设计。•“精心勘测、精心设计、精心施工”是我们应遵循的准则，因为每一个环节上的差错都会给工作带来不应有的损失。§12－2铁路新线初测•初测工作包括：•一、插大旗•根据方案研究中在小比例尺地形图上所选线路位置，在野外用“红白旗”标出其走向和大概位置，并在拟定的线路转向点和长直线的转点处插上标旗，为导线测量及各专业调查指出进行的方向。大旗点的选定，一方面要考虑线路的基本走向，故要尽量插在线路位置附近；一方面要考虑线路的基本走向，故要尽量插在线路位置附近；另一方面要考虑到导线测量、地形测量的要求，因为一般情况下大旗点即为导线点，故要便于测角、量距及测绘地形。插大旗是一项十分重要的工作，应考虑到设计、测量各方面的要求，通常由技术负贵人来做此项工作。•二、导线测量•初测导线是测绘线路带状地形图和定测放线的基础。导线测量的外业及内业工作已在第七章中作了介绍，此处仅介绍线路测量中导线的检核计算方法。•（一）导线联测及限差要求•《铁路测量技术规则》以后简称“测规”规定，导线起终点及不远于30km应与国家大地点（三角点、导线点、I级军控点）或其它单位不低于四等的大地点联测；有条件时，也可采用GPS全球定位技术加密四等以上大地点。其限差要求见表12－1。•当初测导线与国家大地点联测时，首先应将导线测量成果改化到大地水准面上，然后再改化到高斯平面上，才能与大地点坐标进行比较检核，为此要进行导线的两化改正。持别是导线处于海拔较高或位于投影带的边缘时，必须进行两化改正。•设导线在地面上的长度为s，则改化到大地水准面上的长度s0，可按下式计算•（12－1）•其距离改正数为－。•式中——导线两端的平均标高，–R——地球半径。•将s0再改化至高斯平面上，可按下式计算：•（12－2）•其改正数为。•式中——导线边距中央子午线的平均距离，•R——地球半径。•当用s代替s0时，其改正数与用式（12－2）计算出的数值相差甚微，故铁路工程测量规范采用简化公式计算。（二）导线长度的两化改正)1(0RHssmRHsmmH)21(220Ryssmg2202Rysmmy两次改化后的坐标增量总和按下式计算：•（12－3）•式中——两化改正后的纵、横坐标增量和（m）；–——导线的纵、横坐标增量和（m）；•ym——距中央子午线的平均距离（即导线两端点横坐标的平均值）；•Hm——导线两端点的平均绝对高程。22222121RyRHyyRyRHxxmmsmmsssyx,yx,（三）坐标换带计算•在高斯平面直角坐标系中，由于分带投影，使参考椭圆体上统一的坐标系被分割成各带独立的直角坐标系。铁路初测导线与国家大地点联测，有时两已知点会处于两个投影带中，因而，必须先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核，这项工作简称坐标换带。它包括6°带与6°带的坐标互换、6°带与3°带的坐标互换等。•1．坐标换带计算公式•坐标换带可利用《高斯、克吕格坐标换带表》（表12－2）并按下列严密公式计算•（12－4）•当Δy1大于60km时，用下式计算：•（12－5）•式中x1、y1——为换带前的已知坐标值。–x2、y2——为换带后的坐标值。由西带向东带换带时y2取负值；由东带向西带换带时y2取正值。•y0——换带中辅助点的横坐标，即在带边缘上相应于x1的横坐标，y0恒为正值，yxyynnyyyymmxx1110211112)()(yxyyynnnyyyyymmmxx11121021112112})(})(表12—2高斯、克吕格坐标换带表（六度带）续上表3．3°带与6°带间坐标换算•由于3°带的奇数带中央于午线与6°带的中央子午线相重合；而3°带的偶数带中央子午线则与6°带的边缘子午线相重合（图12－1），所以坐标换带有两种情况。（1）两者中央子午线重合•图12－1中，带第20带中的p1点坐标要换算为带的坐标，则无须作任何计算，只要将横坐标前的带号由20改为39即可，而x、y坐标值均不变。•（2）两者中央子午线不重合•图12－1中，欲将带第20带中的p2点坐标，换算为带第40带的坐标时，先将p2点带坐标换算为带第39带的坐标（第39带坐标与带坐标相一致）；再将39带坐标换算成邻带第40带坐标（此处用带坐标换带表）。三、高程测量•初测高程测量的任务有两个，一是沿线路设计水准点，作为线路的高程控制网；二是测定导线点和加桩的高程，为地形测绘和专业调查使用。•（一）水准点高程测量•线路水准点一般每隔2km设置一个，重点工程地段应根据实际情况增设水准点。水准点高程按五等水准测量要求的精度施测；水准点高程测量应与国家水准点联测，其路线长度不远于30km联测一次，形成附合水准路线；水准点高程测量可采用水准测量或光电测距三角高程测量方法进行，高程取至于mm。•1．水准测量•水准仪的精度不应低于DS3级，水准尺宜用整体式；可采用一组往返测或两台水准仪并测。高差较差在限差以内时采用平均值。限差要求见表12－4。表中R为测段长度，L为附合路线长度，F为环线长度，均以km为单位。•表12－4五等水准测量精度•视线长度应不大于150m，跨越深沟、河流时可增至200m。前、后视距离应大致相等，其差值不宜大于10m，视线离地面高度不应小于0.3m，并应在成像清晰稳定时进行。•当跨越大河、深沟，其视线长度超过200m时，应按五等跨河水准测量的要求进行。2．光电测距三角高程测量•光电测距三角高程测量，可与平面导线测量合并进行。水准点的设置要求、闭合差限差及检测限差应符合水准测量要求。•导线点应作为高程转点。高程转点间的距离和竖直角必须往返观测；斜距应加气象改正；高差可不加折光改正，采用往返观测取平均值；仪器高、棱镜高应在测距前和测角后分别量测一次，取位至mm，两次量测的较差不大于2mm时，取其平均值。测量的技术要求见表12－5。•表12－5水准点光电测距三角高程测量技术要求竖直角距离测回数测回数最大角值（）测回间较差（）指标差互差（）边长范围（m）往返各一测回往返各测两测回2088200～500（二）加桩（中桩）高程测量•1．加桩水准测量•2．加桩光电测距三角高程测量•3．一般三角高程测量•在困难地段和隧道顶加桩高程测量可采用一般三角高程测量。其三角高程路线分段起闭于具有水准高程的导线点；转点间的竖直角往返观测一测回，半测回间角值较差限差DJ2为30；高程测量限差见表12－6。表12－7加桩光电测距三角高程测量技术要求§12－3铁路新线定测•一、线路平面组成和平面位置的标志二、中线测量•（一）放线测量•放线的任务是把中线上直线部分的控制桩（JD、ZD）测设到地面，以标定中线的位置。放线的方法有多种，常用的有：拨角法、支距法和极坐标法三种。•1．拨角法放线•它是根据纸上定线交点的坐标，预先在内业计算出两相邻交点间的距离及直线的转向角，然后根据计算资料在现场放出各个交点，定出中线位置。•拨角放线的工作程序为：计算放线资料、实地放线、联测与放线误差的调整。（1）计算放线资料（2）实地放线•根据放线资料，首先置镜于初测导线点c0上，后视c1，盘左、盘右拨角，分中后定出c0～JD0方向，在此方向上量出s＝145．47m定出JD0点。然后依次在JD0、JD1……上安置经纬仪，根据相应的转向角和直线段长度，定出JD1、JD2……交点。•交点水平角（转向角）应使用DJ2或DJ6经纬仪，采用正倒镜测设。在限差范围内时，分中取平均位置。距离采用往返观测，交点至转点或转点之间的距离，在使用光电测距仪时不宜长于1000m，使用钢卷尺时不宜长于400m；地形平坦、视线清晰时，亦不应长于500m；而两点间的最短距离不得短于50m，当短于50m时应设置远视点。•钉设转点时，正、倒镜的点位横向误差每100m距离不应大于5mm；当点间距离大于400m时，最大点位横向误差不应大于20mm，在限差以内分中定点。在测设距离的同时，可以钉出直线上的中线桩（公里桩、百米桩、加桩）和曲线主点桩。（3）联测与放线误差的调整•拨角法放线虽然速度较快，但其缺点是放线误差累积，为了保证测设的中线位置不致偏离理论位置过大，“测规”规定中线每隔5～l0km，应与初测导线（或航测外控点、GPS点）联测一次，其闭合差不应超过表12－9的规定。•表中，n为闭合环中线上置镜点和初测导线点的总和；长度采用初、定测闭合环长度。当闭合差超限时，应查找原因，纠正放线点位；若闭合差在限差以内，则应在联测处截断累积误差，使下一个放线点回到设计位置上。例•图12－5中联测数据为•d1＝144.89m；＝；；•联测坐标计算资料填入表12－10中。•表12－10联测坐标计算表•（a）距离闭合差的计算•JD2的理论坐标由表l2－8中查得•x＝16591m，y＝56055m，•∴坐标闭合差δx＝＋0.31m，δy＝＋0.64m•故距离闭合差m121502666304323271.022yxsf•（b）角度闭合差的计算•由表12－8查得•由表12－10查得•∴角度闭合差•（c）精度评定•已知联测闭合环中，置镜点数n＝9；闭合环总长约4130m。•∴容＝••距离相对闭合差K＝•故放线符合精度•（d）放线误差的调整•由于放线精度合格，则闭合差在处截断，以前的中线位置现地不再调整；而以后的放线资料，则由的实测坐标和JD4的理论坐标来计算。•将经纬仪安置在上，后视，拨角量距定出。01357132~JDJD24257132~DJDJ82013571242571f0903n0928f0002180051130471.03DJ3DJ3DJ3DJ2DJ4DJ2．支距法放线•工作程序为：准备放线资料、放点、穿线、交点。•（1）准备放线资料•从地形图上选定一些导线点，用比例尺和量角器量出这些点到纸上定线的距离和角度，如图12－6中的A、B、C……，这些点的选择既要考虑测设方便，又要使用同一直线段上相邻两点间通视，且两点间距尽量远些；此外也可选取中线上的特征点，如明显地物点、导线与中线相交点，即如图中的D、E、F点。图12－6（2）实地放线•a．放点•现地测设方向，量出距离，定临时支距点，插上红白旗标出点位。•b．穿线•放出的均是独立点，故放线误差不会累积，但由于有误差，故实地放出的同一直线上的各点并非在同一直线上，需调整到同一直线上，这一工作称为穿线。•一种穿线方法是将经纬仪安置于一个较高的临时点上，照准最远处的一个转点（ZD），若中间各点偏离视线方向不大，则可将各点移动，标定在视线方向上，并打桩钉上小钉；另一种方法是将经纬仪安置于某临时支点附近，使其前、后大多数点均在仪器正、倒镜视线所指直线的方向附近，则以此视线作为直线段的方向，在此