高速鐵路關(guān)鍵問題探討及技術(shù)前沿展望高速鐵路中前方交會測量方法原理及精度爭論時必需用附加方法從點上導(dǎo)取高差.而空間三維前方交會則可以有效的解決點少且省了導(dǎo)取高程的煩瑣.其缺點是對圖形構(gòu)造要求較為嚴(yán)格。圖形不好時將達(dá)不到相應(yīng)的精度?？臻g三維前方交會原理圖5.1觀測略圖 圖5.2平面投影圖5.1，5.2。MX,YZM(X,YZ

)是兩個三維坐標(biāo)的控1 1 1 1 2 2 2 2制點，PX

,Y,ZP P

是待求點。O1

，O是M，M2 1

再通過P點水平面上的投影，P上，觀測了兩個垂直角1 2

和一個水平角，現(xiàn)要用點坐標(biāo)和高程以及這三個觀測數(shù)據(jù)，求出P點的三維坐標(biāo)X ，YP P

Z，設(shè)PZZ MO h，Z Z MO h，ZZ h h h，I為儀1 p 1 1 1 2 p 2 2 2 1 2 1 2 0器高，則有

Z ZStgIZStg

I 式〔5-1〕P 1 1 1 2 2 2ZZ

Stg

Stgh

式〔5-2〕1 2 1 1 2 2 0由〔5-1〕式得10Stgh10〔5-2〕并整理得

S 12 tg2(tg2tg21 22tgtgcos)S21 2 1

式〔5-3〕2h(tg0 1令

tgcos)S(h2S2 1 0

2tg22

)0mtg21

tg222tgtg1

cosnh0

(tg1

tg2

cos)lh2S0 0〔5-4〕

2tg2 式2則〔5-3〕變?yōu)?/p>

mS2nS2l01 1解此方程得出符合題意的S1

，帶回〔5-1〕得S1s ns n24ml1 2mSS在OOP中，sin 2sin，sin 1sin，求出 ，則P點坐標(biāo)為SS1 2 1 S 2 S 1 20 0X XP 1

Scos1

式〔5-6〕YP

Scos1

式〔5-7〕Zp

Stg1

I 式〔5-8〕式中，1

，12 1

是點間MM1 2

的方位角?？臻g三維前方交會誤差分析1 2

的線性觀測方程可表示成矩陣形式如下:Ax=b或cos

PM1

cosPM2

sin

sin 1 PM 01

A

I sin1 I

sin1

I sin1

I sin1

MPM PM PM1 2

PM PM2 1

E

1 2 (OC) sinv sin

sinv

cos

cosv

P v PM PMPM1 S 1sin1 PM1

PM PMPM1S 1sin1 1PM1

PMPM1S sinPM1

N 1

PM (OC) sinv sinPM PM2 2

v

cosPM PM2 2

cosv PM2

P v PM2 (OC PM SPM2

sin1

S sin1PM2

S sin1PM2

式〔5.9〕式中,

為PMPM 11

IPM1

為PM1

SPM1

為PM1

PM1為PM1

的垂直角。E為P點橫坐標(biāo)〔X坐標(biāo)〕假定值改正數(shù)；PA 為水平角觀測值減去依P點假定坐標(biāo)和兩點坐標(biāo)反算出來的MPM〔OC〕水平角值，以弧度秒為單位；[v PM1

(OC0

為垂直角觀測值減去依P點初始坐標(biāo)和點坐標(biāo)反算出來的垂直角值，以弧度秒為單位。差一協(xié)方差陣可用下式給出：

(a)

，則參數(shù)x、yz的方P P P2 (ATA)1(x) (a)

xy xz 式〔5.10〕2 xy y yz222yz z下，前方交會點的坐標(biāo)可能有較大的不定性，這可以依據(jù)僅有一觀測值時站點PPP一上述軌跡圓;僅被一垂直角描述的點的軌跡是一圓錐面，其軸鉛直，頂點在固5.3[10]所示。5.3軌跡面相交 5.4水平角較小時小誤差的影響知點四周接近共面;將會消滅不穩(wěn)定的狀況。例如:未知點在兩點連線上，且兩垂直角確定值相等，符號相反(即一個是仰角，一個是俯角)。兩個垂直角都小。任意兩點連線的方向與這些點中間任一點和第三點連線的方向相像。接近共面。半徑將無窮大。小水平角的微小變5.4[10])，則上述考慮不再適用。由于幾何圖形的不穩(wěn)定性而帶來的損害.假設(shè)需簡潔規(guī)定或指導(dǎo)的話，則水平角大30°，兩垂直角滿足：+60°≥垂直角≥+30°；或-60°≤垂直角≤-30°時，大局部問題都將會得以避開。高速鐵路周密定軌測量有關(guān)問題高速鐵路周密定軌原理車的測量精度和質(zhì)量將直接影響高速鐵路無碴軌道建設(shè)工程的質(zhì)量和成敗。精調(diào)使用軌道測量小車和高精度全站儀聯(lián)合工作。為了減小瞄準(zhǔn)誤差,全站儀使用目標(biāo)自動照準(zhǔn)功能。軌道測量小車必需配置超高傳感器和軌距傳感器,安度比測距的精度要高,為了避開測距對軌道軸線測量的不良影響,應(yīng)將全站儀設(shè)置在參考鋼軌的正前方。由于承受的是自由設(shè)站的測量方法,為準(zhǔn)確確定全站儀的位置,精調(diào)至少承受8個CPⅢ個測站已經(jīng)觀測過的4個CPⅢ以每3站儀測量的最大距離是75m,但應(yīng)當(dāng)依據(jù)光的折射影響隨時轉(zhuǎn)變測量的距離,并且還要對前一測站所測量的20m軌道區(qū)域進(jìn)展檢核,假設(shè)偏差小于2mm域正確,可以連續(xù)測量,假設(shè)偏差大于2mm就要對軌道重進(jìn)展調(diào)整。為避開混凝土整完畢以后,在混凝土澆筑前,還要對軌道再次進(jìn)展測量確認(rèn),并依據(jù)業(yè)主要求打印軌道確定位置和相對位置數(shù)據(jù)報告。周密定軌中自由設(shè)站精度分析根本計算公式d2d

2d 2Ls1 s0 s2

式〔5.11a〕d2s1dd2s1ds02H

式〔5.11b〕A〔1〕點

ds0

B〔2〕點ds1

ds2P〔0〕點5.5自由設(shè)站根本計算模型S1S2SS0SS0 1sinP

S2

式〔5.11c〕式〔5.11d〕計算站點坐標(biāo)計算站點坐標(biāo)利用測邊交會的方法進(jìn)展X XP 1YYP 1

22

X)L(Y1 Y)L(X1 2

1X)H1

自由設(shè)站精度計算對式〔5.12〕進(jìn)展微分運算，得到：dX p 2dY〔Y

1 2 1

式〔5.13a〕式〔5.13b〕p 2 1 2 1由式〔5-11a〕和式〔5-11b，可知：dL

S dS 2dS

式〔5.14a〕1SS2 1 S2 21S0 0dH

(1L)1 dS

S2L dS

式〔5.14b〕HS20

1 HS2 20PXY2p x

2

2 式〔5.15〕y將式〔5.14、式〔5.13〕代入后，得到：212S2 2S2212

S 1 (H2L22L1)S

(H2L2) 式〔5.16〕p

HS201sin21sin2P(22)S1S2P

HS20

式〔5.17〕30~150°之間則所得到的站點坐標(biāo)精度較高全站儀測距中誤差m 22S，D60m2，設(shè)站坐標(biāo)滿足CPⅢ掌握點的中誤差。為了進(jìn)一步提高精度，進(jìn)展多余觀測，此時單位權(quán)中誤差計算：VTPVnVTPVnt0必要觀測數(shù)量，P—權(quán)向量2P[i] 02si

式〔5.19〕0 21；0si2—全站儀的標(biāo)準(zhǔn)精度，2=a+b×s[i]=2+2×s[i]sisi每一次觀測時條件可認(rèn)為各點觀測是一樣精度的觀測，n8，2，代入式〔5.18〕中計算可得到：

2相等。取觀測數(shù)si平面位置測量根本計算

2=1mm0計算公式為：m2m2p x

m2y

m2D

m2D2 2

式〔5.20〕mpmx、my分別為縱、橫坐標(biāo)中誤差，D為測站點至mDm為測角中誤差。需要指出的是：全站儀測角標(biāo)定精度mO

指的是一測回方向中誤差。而在利用TOPCONGPT-8201A進(jìn)展軌道測量時，我們承受的是半測回測角的方法，所以，此時半測回測角中誤差m為：其中mb

m 2mb為半測回方向值的中誤差，且mb

2mO

式〔5.21〕m 2m 2“bD=60m，將全部數(shù)據(jù)代入式〔5.2，可得：2””2m2(2mm0.062mm)2(60000mm)2 4.8329mm2p 2062652即： mp

2.2mm 式〔5.22〕精調(diào)小車平面位置測量方法與精度計算儀平面位置測量的精度將無法滿足無碴軌道坐標(biāo)測量的要求。差可以分解為：沿軌道行進(jìn)方向〔即儀器觀測方向〕的縱向偏差〔誤差〕m和D軌道橫斷面方向的橫向偏差〔誤差〕m

5.6L5.6軌道測量誤差分解圖〔3〕中關(guān)于“軌道m(xù)D

〔要考慮到mDmm

〔L果表”中規(guī)定的線路橫向偏移〕才是要考慮的主要誤差。此時，mp2””2

m：Lm2(60000mm)2 0.3385mm2 mp 2062652

0.6mm 〔5.23〕棱鏡對中誤差，從而確保儀器和觀測目標(biāo)都不含對中誤差。0.620.620.52m2m2m2p n平面位置

0.8mm 式〔5.24〕結(jié)論：由理論分析可知，軌檢小車定位的最終點位平面位置精度為：0.8mm〔1.0mm。三角高程公式為：h SAB

tg i V fAB A A B

式〔5.25〕S ：A、B60mAB AB15°Ai：AAV：BBf ：A、B〔地球曲率差和大氣折射差〕改正。AB求微分，得其中誤差為：tg2tg2m2 S2m2A SABcos4ABAm2m2m22iAVBfAhAB

式〔5.26〕tan215(2.12mm)2tan215(2.12mm)2(60000mm)222cos41520626520.520.1920.042hAB式〔5.27〕2.12mm60m0.5mm為目標(biāo)高量高誤差，0.04mm1.0mm〔小1.0mm。小車?yán)忡R點與軌道中心線點之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)〔這一局部的內(nèi)容不應(yīng)當(dāng)在這里5.2.1高速鐵路周密定軌原理似乎更適宜〕及方向角、坡度等小車姿勢參數(shù)相關(guān)。精調(diào)小車通過周密制造與測量，其相關(guān)工程的精度為：5.1檢測工程輪系各輪自身的全跳動不大于輪系各走行輪下母線〔與鋼軌頂面相接觸〕共面誤差小車?yán)忡R支架中心線與小車走行輪下母線平面的垂直度誤差垂直距離

指標(biāo)≤0.01mm≤0.05mm≤0.08mm419.12mm棱鏡點至走行輪下母線平面的小車?yán)忡R支架中心線與小車導(dǎo)向輪外母線〔鋼軌內(nèi)側(cè)面16mm處〕的

距離測量誤差

≤0.02mm718.09mm≤0.02mm確定度指標(biāo)為：檢測工程標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成不確定度擴展不確定度軌距傳感系統(tǒng)檢測工程標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成不確定度擴展不確定度軌距傳感系統(tǒng)0.026mm軌距軌距檢定與校準(zhǔn)0.051mm