列车运行安全性和舒适性要求以高质量的轨道几何线形为基础.doc

列车运行安全性和舒适性要求以高质量的轨道几何线形为基础，为保证高速
铁路轨道具有高的平顺性，需要应用精密控制测量技术。
本文以我国某段高速铁路精密控制网建设技术为切入点，在研究高速铁路控
制测量发展状况的基础上，结合客运专线无昨轨道铁路工程测量技术、全球定位
系统(GPS)测量和国家一二等水准等技术规范，对高速铁路精密控制网测量方案、
GPS控制网优化设计、基线解算及质量控制、起算数据检查和计算、基准的选择、
GPS平差方式、二等水准测量技术和GPS水准等问题进行了研究。利用LGO,tgppsw
和清华三维NASEW软件对该段高速铁路精密控制测量GPS和水准数据进行了处
理，对其相关指标进行了分析统计，研究成果对理论研究和实际工作具有指导意
义。
线路圆曲线的计算与测设
由一定半径的圆弧构成的曲线，称为圆曲线。在路线中线由一直线方向转变为另一直线方向时，或由一坡度转变为另一坡度时，为保证运行安全，一般在水平方向和竖直方向均设置一定半径的圆曲线。下面介绍水平方向上圆曲线的测设方法。
（一） 圆曲线的要素及其计算
如图 10-63 所示， A 为某道中线的起点，其里程为 0+000 ，道路中线由 AJ D 1 方向转变为另一直线方向 J D 1 － JD 2 , 为了行车安全，需在其间设置平面圆曲线“ ZY － QZ － YZ ”，其名称和常用符号结合图 10-63 介绍如下：

R ——圆曲线半径，在测设中根据路线等级及地形条件选定；
α ——转向角，由设计图纸提供，或在路线定测时实测；
JD ——转向点，或称交点，根据工程的设计条件测设；
ZY ——直圆点，圆曲线的起点；
QZ ——曲中点，圆曲线的中点；
YZ ——圆直点，圆曲线的终点；
T ——切线长， JD 至 ZY(YZ) 的直线距离；
L ——曲线长， ZY 至 YZ 的弧长；
E ——外矢距， JD 至 QZ 的直线距离；
q ——切曲差，两倍切线长与曲线长之差。
通常，把 T 、 L 、 E 、 q 四元素称为圆曲线要素。把 ZY 、 QZ 、 YZ 三点称为圆曲线主点。由图 10-64 可知，各要素的计算公式如下：
（ 10-25 ）
（二） 圆曲线主点桩号的计算
在线路测量中，曲线段的桩号是按曲线传递的，若已求出圆曲线要素及交点 JD 的桩号，则计算圆曲线主点桩号的一般公式如下：
（ 10-26 ）
主点桩号的检核，可用切曲差 q 来验算，其公式为：

（三） 圆曲线主点的放样方法
求出圆曲线要素之后，可按下述步骤测设圆曲线主点：
1. 将经纬仪安置于交点 J D 1 上（见图 10-63 ），分别瞄准起点 A 和交点 J D 2 ，从 J D 1 起沿切线方向用钢尺测设切线长 T ，在地面上分别标定出曲线起点 ZY 和曲线终点 YZ 。
2. 经纬仪在 J D1 不动，以 J D2 为零方向，盘左、盘右两次测设水平角 ，取平均位置作为该角之分角线方向，并沿分角线方向从 JD1 起测设外矢距 E ，在地面上标定出曲线中点 QZ 。

圆曲线主点对整条曲线起着控制作用，测设正确与否，将直接影响曲线的详细放样。
（四） 圆曲线细部点的放样方法
在地形变化不大的地区，且曲线长 L ＜ 40m 时，仅测设曲线三个主点已能满足道路施工要求。如果地形变化较大，曲线较长或半径较小（小于 150m ），仅测设主点就不能全面代表曲线的位置。这时，为了施工准确和方便，应在曲线上每隔一定距离测设一个细部点，并钉一木桩，此项工作称为圆曲线细部点放样，或称圆曲线的详细测设。有了这些细部点，就可以把曲线的形状和位置详细的表示出来。在实测中，一般规定： R ≥ 150m 时，曲线上每隔 20m 测设一个细部点； 150m ＞ R ＞ 50m 时，曲线上每隔 10m 测设一个细部点； R ≤ 50m 时，曲线上每隔 5m 测设一个细部点。
圆曲线细部点放样的方法较多，但在全站仪日益普及的今天，实际工作中比较实用且效率较高的测设方法仍能是直角坐标法与极坐标法。它是根据两个互相垂直的距离 x 、 y 的直角坐标定位原理来测设圆曲线细部点，故名直角坐标法。在地势平坦、便于测量的地方，采用本法较为迅速方便。通常先计算各点坐标，再到实地测设。
1 ．坐标计算

如图 10-64 ，本法是以圆曲线起点（ ZY ）或终点 (YZ) 为坐标原点，以切线为 x 轴，以过原点半径为 y 轴，当各细部点间弧长均为 K 时，则其所对应的圆心角 φ 按下式计算：
(10-27)
弧长 K 所对应的弦长 S 按下式计算：
(10-28)
各细部点平面直角坐标 x 、 y 按下式计算
（ 10-29 ）
弦弧差：
即 （ 10-30 ）
2 ．测设步骤
l 首先检核原放样的三个主点 ZY 、 QZ 、 YZ 的位置，若有错误，随时纠正。
l 参看图 10-65 ，沿切线 ZY － JD 方向测设 x1 ， x2 ， x3 ……，并在地面上标定出垂足 m 、 n 、 p ……
l 在垂足 m 、 n 、 p ……处用经纬仪、特制的直角尺或“勾股弦”法作切线的垂线，分别在各自的垂线上测设 y1 ， y2 ， y3 ……，以标定点 1 、点 2 、点 3 、……各细部点。
l 同法，从 YZ － JD 切线方向上测设圆曲线的另一半。
用 (10-31) 式计算得出的各细部点坐标（ xi ， yi ）可以很容易地反算出极坐标放样的数据β i ， Si ，从而可用全站仪放样各细部点位置，并且会有更高的工作效率。
线路测量
线路测量是指铁路、公路、河道、输电线路及管道等线形工程在勘测设计和施工、管理阶段所进行的测量工作的总称。线路测量的目的是确定线路的空间位置，在勘测设计阶段主要是为工程设计提供资料；在施工阶段主要是将线路中线（包括直线和曲线）按设计的位置进行实地测设。各种线形工程的测量工作大体相似，其中铁路线路测量具有典型性。铁路勘测通常分为初测和定测两个阶段。初测是根据踏勘提出的线路的不同方案，对沿线地形、地质和水文等进行较详细的测量。其任务是在沿线进行导线测量建立平面控制，进行水准测量建立高程控制和测绘带状地形图,并在图上进行纸上定线,供编制初步设计时使用。纸上定线是在带状地形图上设计线路的走向和坡度。作法是根据转向点的概略位置，在相邻直线之间用曲线连接,根据设计的半径R和在图上量得的转向角α求出曲线要素值，计算里程，标明桩号。路线确定后，根据图解高程绘制线路中线纵断面图，设计坡度，计算工程量，供方案比选和定测时应用。定测是将所设计的线路测设到实地上的工作。主要内容有中线测量、曲线测设和断面测量

目录
1目的
2过程与方法
▪ 中线测量
▪ 曲线测设
▪ 断面测量
1目的编辑
线路测量的目的是确定线路的空间位置，在勘测设计阶段主要是为工程设计提供资料；在施工阶段主要是将线路中线（包括直线和曲线）按设计的位置进行实地测设。各种线形工程的测量工作大体相似，其中铁路线路测量具有典型性。
2过程与方法编辑
铁路勘测通常分为初测和定测两个阶段。初测是根据踏勘提出的线路的不同方案，对沿线地形、地质和水文等进行较详细的测量。其任务是在沿线进行导线测量建立平面控制，进行水准测量建立高程控制和测绘带状地形图,并在图上进行纸上定线,供编制初步设计时使用。带状地形图以导线点和沿线水准点作为平面控制点和高程控制点来施测,测图比例尺一般为1:5000或1:2000,地形复杂地段也可为1:1000。。
曲线测设
为使车辆平顺的转变方向，需在两相邻直线间测设所设计的曲线。其中有平曲线和竖曲线。平曲线分为圆曲线和缓和曲线两种。圆曲线又有单曲线、复曲线、反向曲线和回头曲线等多种。
圆曲线 　一定半径R的圆弧构成的曲线（图1）。控制圆曲线形状的3个主要点称为圆曲线主点，即图中直圆点(ZY)、曲中点(QZ)和圆直点(YZ)。测设圆曲线的基本数据称为圆曲线要素,即图中的切线长T、曲线长L和外矢距E。测设曲线时，先测设曲线主点，再测设曲线细部点。
缓和曲线 　连接直线和圆曲线的过渡曲线（图2）。缓和曲线的曲率半径是由无穷大逐渐变化为圆曲线的半径。在缓和曲线上任一点的曲率半径与该点至起点的曲线长度成反比。在圆曲线的两端加设等长的缓和曲线后，曲线主点则为：直缓点(ZH)、缓圆点(HY)、曲中点(OZ)、圆缓点(YH)和缓直点(HZ)。当圆曲线半径R、缓和曲线长l0及转向角α已知时，曲线要素切线长T、外矢矩E、曲线长L和切曲差q等数值即可算得，据以测设曲线主点。