高速铁路轨道平面控制网精度分析开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：当下，我国正在大规模建设高速铁路客运专线而且随着时代的发展对高速铁路工程所涉及的施工测量技术要求也越来越高。传统的测量作业方法已无法满足无砟轨道施工对测量精度的要求。因此，必须建立一套良好的测量体系以及精确的无砟轨道控制网。为了提高作业效率和节省费用，无砟轨道控制网采用多级布网的方式。由于无砟轨道对测量控制点精度要求很高，所以控制网点位误差必须考虑原始数据误差的影响。其中cpⅢ控制网是无砟轨道铺设和运营维护的基准，由施工单位在施工过程中建网测量，在工程施工中为轨道板铺设施工和轨道精调提供测量依据，确保轨道的平顺性满足客运专线的标准，后期运营期间轨道的维护测量。

目的及意义：由于cpiii网是随着我国高速铁路的建设而从德国引进的，因此我国的测量工作者对该网的精度特点、观测方法、平差计算方法以及能否满足高速铁路轨道平顺性要求等情况缺乏了解。为了满足我国高速铁路建设的需要，本文在消化吸收国外经验的基础上，开展高速铁路cpiii控制网数据处理及平差计算方法的研究，提高高速铁路轨道平面控制网精度,为我国高速铁路的发展作出一定的贡献。

2. 研究内容和预期目标

我国的无砟轨道由cpⅠ、cpⅡ、cpⅢ和大地水准点组成。目前，在无砟轨道铁路控制测量中，我们已经解决了cpⅠ、cpⅡ控制网的测量和数据处理方法。因此cpⅢ平面控制网的测量和数据处理是我们主要的研究内容

1. 自由设站边角交会观测方法，我国的铁路常规测量，基本上都是以导线测量为主，因其观测、计算简单，测量精度要求偏低，按传统的测量方法来施工高速铁路无砟轨道，其测量精度根本不能达到无砟轨道的规范要求。因此我们采用一种全新的测量方法：即自由设站边角交会测量法，它的特点是观测方便快捷、观测精度高、不需要任何手工记录。

2. cpⅢ轨道控制网的平差模型并进行精度分析，主要包括cpiii平面网的推算、误差方程式的建立、观测值权的确定、自由网平差原理、约束平差原理和精度评定方法。

3. 影响cpⅢ轨道控制网平面精度的主要因素及相应的措施这包括cpiii测站数据的质量检查、cpiii网横向与纵向闭合差的计算与检核、粗差探测与剔除等。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：cpⅢ自由设站边角交会网的测量控制方案是一种新方法，它在德国已被广泛使用，但在我国的客运专线无砟轨道工程建设中是首次使用。

步骤：1自由设站边角交会观测方法，控制网沿路线纵向约60m布设1对点，自由站点宜设在相邻两队控制点的中间位置，自由站点之间的距离约120m，每个自由站观测前后6对共12个cpⅢ点，观测视线长度不大于150m，每个点至少3个观测方向；并且每个自由站点必须与通视的cpⅠ点或cpⅡ点进行联测。在自由测站点安置仪器以任一控制点为零方向，按照全圆方向观测法观测2-3个测回，每一站加上cpⅡ点可能超过13个方向，可以考虑分组观测以控制各项限差超限，每站测量完成后，经测站平差求出各个观测方向的方向平差值和距离平差值。

2.数据的误差因素，高速铁路的工程控制网是一个狭长的带状网，沿途地形、地貌千变万化，易造成长度投影变形值偏大。为了减小长度投影变形，一般的做法是依据高斯投影的特性及线路通过地区的具体情况，选取适当的抵偿高程面、任意中央子午线和任意中央子午线较窄宽度带的方法建立独立的工程坐标系。但由于测量工作都是在地面上进行的，这就与设计的初衷产生了矛盾，当地面高程与抵偿面设计高程相差较大且测区范围远离中央经线时，就会造成长度投影变形较大，严重影响cpiii数据处理的精度。使用两化改正和尺度改化的方法对数据进一步处理。

3.平差模型，在cpiii的测量建网过程中，由于施工进度与现场条件的影响，需将全线(段)分为若干独立区段进行测量，然后再将各区段的末端部分处进行搭接处理，最终将全线建立的cpiii控制网连接成一个整体。本论文阐述了采用置平、四参数坐标转换和余弦函数平滑的方法，对各个区段cpiii平面控制网的数据进行衔接，然后分析、对比各种方法的搭接原理和处理结果，然后综合各种情况推荐出一种本文认为最合适的区段间衔接处理方法，令控制网具有更好的整体精度。

4. 参考文献

[1].付仁俊,无砟轨道控制网网形和精度设计,西安交通大学,2008

[2].李毛毛,无砟轨道cpⅢ控制网数据处理方法研究及其软件的集成,西安交通大学,2008

[3].王建民,葛永慧,陈波,高速铁路cpⅢ平面控制网测量数据处理方法研究,测绘通报,2009

[4].刘小军,高速铁路cpⅢ平面控制网数据处理方法的研究,昆明理工大学,2014

5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.01.20---2022.03.25）

2022.01.20---2022.03.18为准备阶段，包括查阅资料、阅读部分参考文献及实验数据准备等；

2022.03.19---2022.03.25为开题阶段,主要工作是撰写开题报告等。