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地铁线路CPⅢ轨道控制网的应用刘东路

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：刘东路

[导读] 摘要：虽然我国地铁轨道控制（CPIII）具有点位分布均匀、可靠性强、精度高等优点，但是其网形复杂，测量效率低，成本较高。

        北京同创天成工程勘测有限公司北京市 102200
        摘要：虽然我国地铁轨道控制（CPIII）具有点位分布均匀、可靠性强、精度高等优点，但是其网形复杂，测量效率低，成本较高。根据地铁类型、轨道结构及速度目标值对轨道平顺性的要求，确定轨道控制网（CPIII）测量精度技术标准，进而确定各级平面、高程测量控制网的精度指标，达到平面、高程控制网测量精度与轨道平顺度匹配的原则，其目的是在保证轨道精调和运营养护精度的前提下，做到经济合理。
        关键词：地铁线路；CPIII；轨道控制网
        引言
        随着我国大批地铁建成投入运营，再加上原有己在运营中的地铁，导致需要进行运营维护的地铁里程越来越多。采用配备有高精度、专业测量设备的大型养路机械对线路状态进行养护时，需要轨道控制网（CPIII）作为定位基准。
        1.CPIII控制网概述
        在地铁建设地段根据不同的段落（路基、隧道、桥梁、站场），合适位置布设CPⅢ标，满足布设及观测精度要求，用国家2000大地坐标系中，CPI及CPII作为基准点逐级布设逐级约束平差。CPⅢ控制点经过一系列的精准测量之后，汇总CPⅢ观测数据进行一系列平差处理，构成一个完整的控制网成果。CPⅢ控制网成果有两大作用，CPⅢ控制点高程成果代表物体的海拔，这些CPⅢ控制点被收集到国家地理信息数据库中，为以后的地图绘制提供充足的数据信息；其二就是，在地铁后期的运营维护工作中，CPⅢ控制点将会再次被利用，经过测量之后来观测铁轨的几何变形，最重要的就是控制地铁沉降位移，以观测结果进行总结比较，避免地铁的升降和变形。
        CPIII控制网一般在线下工程施工完成并通过沉降变形评估后进行施测，是无柞轨道铺设和运营维护的基准。监测结果表明，CP III后方交会测量精度达毫米级，能够满足大部分变形监测工程的精度要求。轨道控制网（CP III）高程测量可采用水准测量法或三角高程测量法进行施测。CP III控制点高程的水准测量法可采用矩形环单程观测法、Z字形法、德国中视法等。
        2.CPⅢ网控制技术的必要性
        如今我国地铁建设技术越来越成熟，对于地铁建设的要求不断提高。地铁作为如今的前沿交通工具，其几何形位设计合理，平顺性高，能够使高速列车运行过程中安全平稳，让乘客更加舒适的乘坐，能够使列车运行的噪音变小，还可以使列车的使用寿命延长，地铁后期的运营维护成本降低。一个地铁工程施工建设质量的好坏要看轨道的平顺性是否良好。即便地铁沿线的建筑物较少，地铁对周围环境的影响我们也不能轻视，提前做出预警，防止破坏。如今地铁建设业内还有着一个误区，是过度的追求列车的速度提高，而忽视了铁轨平顺性的建设。列车设计出来是为了让乘客的出行更加方便，一个很高的轨道平顺性，才能给乘客带来非常高的乘坐舒适度体验，这方面速度影响的比较小。增强铁轨的短长波平顺性能够很大程度的保证车身不摇晃，这里就要用到了更加精密先进的测量控制方法。CPⅢ控制网当做地铁建设过程中的控制中枢，能够在建设过程中保证更高的精度，提高平稳性，增强地铁的平顺性。更好地满足地铁建设过程中的各种要求。所以地铁建设过程中，CPⅢ控制网作为地铁建设的施工控制网，能够为地铁建设和后期的运行养护提出保障。把CPⅢ控制网技术运用到地铁建设中来，能够使轨道的获得更高的精度，提高稳定性，更是使平顺性有了一个重大的飞跃，将地铁对周围环境的影响降到最低，提高地铁的安全性。CPⅢ控制网是在线路的两侧布设的，在不同段落的稳固部位采用强制对中装置，所以不会影响到之后的施工，也为后期的运营养护提供了方便。
        3.地铁线路CPⅢ轨道控制网的应用
        3.1轨道控制网点位的布设
        轨道控制网（CPIII）沿线路走向布设在线路两侧，每隔30-60m左右的纵向间距按点对形式进行布设，所有点位布设高度应高于轨道面0.3m以上。路基段轨道控制点位尽可能打孔布设在接触网杆的合适高度，如果不能打孔布设的地段，可以根据电气化接触网杆的不同类型，选用不同的抱箍方式。

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桥梁段轨道控制点按照60m左右的纵向间距布设，在有挡柞墙桥梁区段，可以在挡柞墙顶面竖向打孔埋设；在没有挡柞墙桥梁区段，采用抱箍在接触网杆上埋设方式。隧洞段轨道控制点按照60m左右的纵向间距布设在左、右两侧二衬的合适高度一般位于电缆槽顶面以上30cm）。
        3.2平面网外业测量方法
        全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其标称精度应满足水平方向测量中误差≦±2〞和距离测量中误差≦±（2mm+2ppm）。考虑到后文CPIII三角高程网对全站仪的要求，本文采用全站仪的标称精度为水平方向测量中误差≦±1〞和距离测量中误差≦±（1 mm+2ppm）。使用控制智能型全站仪自动测量的软件来采集数据和记录数据。
        轨道控制网（CPIII）平面网应采用自由测站边角交会测量方法，每个自由测站观测六对CPIII控制点，每隔两对CPIII控制点布置一个自由测站点，相邻自由测站点纵向间隔为120m左右，以保证每个CPIII控制点至少有3个自由测站的距离和水平方向观测值。
        轨道平面控制网外业测量数据质量的好坏直接影响网平差结果的精度。为了提高网平差结果的精度，同时提高测量工作效率、减少外业的工作强度，在进行平面网外业测量时应对全站仪采集的数据进行各项限差控制，限差控制指标包括：半测回归零差、不同测回同一方向2C互差、同一方向归零后方向值较差、半测回间距离较差、测回间距离较差等。轨道控制网（CPIII）平面网的外业观测应采用全圆方向距离观测法施测。
        3.3CPIII高程网外业测量方法
        CPIII高程网点位与CPIII平面网点位共用，即采用相同的埋设标志件。CPIII高程网既可以采用水准测量方法，也可以采用自由测站三角高程测量方法。在轨道控制网（CPIII）平面测量时，全站仪自由测站边角交会测量在获取平面网观测值的同时也获取了高程网的观测值，故CPI且高程网自由测站三角高程测量与CPI且平面网测量是同时进行的。在自由测站三角高程测量方法中，既不需要仪器和棱镜对中，也不需要量取仪器和棱镜的高度，因此CPI且高程网自由测站三角高程测量的精度应该比常规三角高程测量的精度高很多。由于CPIII三角高程网的观测值可以在CPIII平面网测量时同时获得，所以普速地铁的CPIII高程网测量一般采用CPIII三角高程网的方法进行测量和数据处理。
        3.4CPⅢ控制网的平面数据处理
        在CPⅢ测量的自由立站过程中，利用全站仪等可以自行记录和计算有关测量数据的数据处理仪器。要严格的对测量收集到的数据进行检查之后再进行储存。数据要有数据记录人、实地观测人、二次检查人签名、气候气象，测量日期等。测量到的数据要经过人工或者计算机的严格检验，一经发现观测数据质量差，观测数据缺失等情况，应该及时整改，并提出重测。满足要求，检查无误的数据要及时进行储存，提交给智能计算机系统进行处理计算分析。采用专门的程序对CPⅢ收集的平面数据进行高精度计算分析得出最符合的结果。
        结语
        CPⅢ控制网用挑选控制点进行地铁施工建设多次利用CPⅢ控制点进行施工测量。CPⅢ通过控制坐标精度来实现对施工过程中每个步骤的测量和施工。在地铁的铁轨施工建设过程当中，铁轨的中线设计样式、钢铸挡台模板、铁轨样板、线路混凝土底座等都得经过CPⅢ的统一测量控制。如今，我国的地铁建设得到了国家的大力支持，我的先进的前沿技术为地铁线路的测量和地铁施工建设提供了便利，促进了我国国民经济的发展。
        参考文献：
        [1]GB 50308-2017..城市轨道交通工程测量规范[S].
        [2]QGD-016-2005.轨道交通轨道工程施工质量验收标准[S].
        [3]CJJ/T 8-2011.城市测量规范[S].
        [4]GB/T30013-2013.城市轨道交通试运营基本条件[S].