CN108507452A - 一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，包括以下具体步骤，第一步：获取客运专线沿线全部的第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的参数，以及客运专线的线路参数；第二步：使用RTK设备采集各第一级控制网CPⅠ的坐标、第二级控制网CPⅡ的坐标，并进行单点校验，确保数据的确定性，测量各接触网支柱基础中心的坐标，计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标；第三步：通过地形地籍成图软件，导入客运专线的线路参数以及测量的接触网支柱基础中心坐标，绘制线路中心、基础中心相对位置图完成客运专线接触网支柱侧面限界的测定。解决了现有技术对接触网支柱侧面限界测定时存在的施工缓慢、工期长、测量人员多、测量精度不高等问题。

Description

一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法
技术领域
本发明涉及一种在电气化铁路客运专线施工中，对接触网支柱侧面限界测定方法。
背景技术
在电气化铁路接触网专业施工中，因受站前施工工期影响，且接触网施工工期短，接触网腕臂安装作业时，通常在铁路轨道未铺设、CPⅢ成果未出的情况下进行的。接触网支柱侧面限界传统的测定方法：主要是使用全站仪进行坐标放样。因现场交叉施工较多，来往车辆较多，施工缓慢，工期长，所需测量人员较多，采集数据的精准度不高，无法满足工期需求。
发明内容
本发明提供一种在电气化铁路客运接触网支柱侧面限界的测定方法，解决了现有技术对接触网支柱侧面限界测定时存在的施工缓慢、工期长、测量人员多、测量精度不高等问题。
本发明的技术方案：
一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，包括以下具体步骤，
第一步：获取客运专线沿线全部的第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的参数，以及客运专线的线路参数；
所述第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的参数包括沿线布设的第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的点号、里程、坐标；
所述线路参数包括：线路曲线要素、交点坐标、曲线五大桩点坐标、线路线间距、坡度表、竖曲线设置、长短链数据、车站道岔位置表、岔后曲线设置表、站台标高、站台坡度表、线路统一里程与施工里程对照表、导线点桩及其位置分布表；
第二步：使用RTK设备采集各第一级控制网CPⅠ的坐标、第二级控制网CPⅡ的坐标，并进行单点校验，确保数据的确定性，测量各接触网支柱基础中心的坐标，计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标；
第三步：通过地形地籍成图软件，导入客运专线的线路参数以及测量的接触网支柱基础中心坐标，绘制线路中心、基础中心相对位置图，得出接触网支柱侧面限界，完成客运专线接触网支柱侧面限界的测定。
所述第二步中的RTK设备包括GPS主机、发射电台、接收电台和采集器；所述的GPS主机包含基准站GPS主机和移动站GPS主机，GPS主机同时接收至少4台卫星信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后由基准站将这个GPS差分改正值通过基准站的发射电台及时传递给移动站的接收电台，经过移动站结合其GPS差分观测值，从而得到经差分改正后移动站准确的实时位置，通过采集器记录接触网支柱基础中心的坐标参数，完成第一级控制网CPⅠ的坐标、第二级控制网CPⅡ的坐标的单点校验和接触网支柱基础中心的坐标测量。
所述第二步中计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标的方法为，
①计算线路中桩坐标
以曲线五大桩点坐标中的直缓点ZH或缓直点HZ为坐标原点，以通过该点的切线为X轴，垂直X轴方向为Y轴,
a.圆曲线桩点坐标计算
计算公式如下：
xi＝R sinαi+m
yi＝R(1-cosαi)+p
式中：xi为i点X轴数值，yi为i点Y轴数值，R为曲线半经，αi为i点方位角，β0为缓和曲线角，为垂距，即Y轴到由圆心O向切线所作垂线垂足的距离，为圆曲线内移量，为垂线长与圆曲线半径R之差；
b.缓和曲线桩点坐标计算，
计算公式如下：
式中：l0为缓和曲线长度，li为所求点i在缓和曲线上的曲线长度；
通过坐标换算将其转换为设计坐标系下的坐标，用于测量，
换算公式如下：
根据上述公式，计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标。
所述步骤三中绘制线路中心图的步骤为，
1)打开地形地籍成图软件，点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件录入”；
2)弹出对话框，输入曲线起点、交点、终点坐标；
3)点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件处理”，弹出对话框，选择编辑好的曲线起点、交点、终点坐标文件；
4)绘制出线路中心图。
所述接触网支柱侧面限界测定的步骤为，
将RTK设备测量的各接触网支柱基础中心的坐标导入绘制的线路中心图中，通过点到线的垂直距离得出支柱的侧面限界，完成接触网支柱侧面限界测定。
所述地形地籍成图软件采用广州南方测绘仪器有限公司开发的CASS9.1软件。
本发明的有益效果是：利用铁路沿线布设的一级控制网CPⅠ点坐标、二级控制网CPⅡ点坐标，借助高精密RTK测量仪器，操作方法简便、测量人员少、测量速度快、测量精度高，确保施工工期，提高施工质量，为接触网后续施工工序提供有效、准确的施工基础数据，实现有砟道床无轨状态下，接触网工程的精确安装，缩短施工工期。
附图说明
图1为本发明RTK设备原理示意图；
图2为本发明中桩坐标计算模型图；
图3为本发明缓和曲线计算模型图；
图4为本发明线路曲线要素录入界面图；
图5为本发明公路曲线设计界面图；
图6为本发明绘制后的线路中心图；
图7为本发明局部测量成果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本方法利用铁路沿线布设的一级控制网CPⅠ点坐标、二级控制网CPⅡ点坐标，借助高精密RTK测量仪器，操作方法简便、测量人员少、测量速度快、测量精度高，确保施工工期，提高施工质量，为接触网后续施工工序提供有效、准确的施工基础数据，实现有砟道床无轨状态下，接触网工程的精确安装，缩短施工工期。
1、坐标系的建立
坐标计算是将大地看成一个完整的平面坐标系统，设定正X轴和Y轴，根据设计提供的曲线要素等参数，计算处坐标系内所需的坐标，用于绘制线路中心图。
已知交点在坐标系中的坐标，可求其方位角α：
圆曲线上任意一点的坐标，即所求桩点坐标计算公式如下：
xi＝R sinαi+m
yi＝R(1-cosαi)+p
缓取线上任意一点的坐标，即所求桩点坐标计算公式如下：
式中：R为曲线半经，l0为缓和曲线长度，li为所求点在缓和曲线上的曲线长度， 为一切垂距，即Y轴到由圆心O向切线所作乖线垂足的距离；为圆曲线内移量，为乖线长与圆曲线半径R之差。
2、线路平面控制网的建立
第一级为基础平面控制网CPⅠ，第二级为线路控制网CPⅡ。各级控制网的作用为：
CPⅠ：沿线路走向布设，按GPS静态相对定位原理建立，是全线各级平面控制测量的基准，主要为勘测、施工、营运维护提供坐标基准。
CPⅡ：在基础平面控制网CPⅠ的基础上，沿线布设，为勘测、施工阶段的线路平面控制网和轨道施工阶段基桩控制网的基准。
3、索取线路资料
①在取得正式线路设计图纸后，开工前在监理单位组织下，和站前施工单位共同参加资料对接会，到现场共同办理CPⅠ、CPⅡ点及其他资料的书面交接手续。
②资料交接范围：
a.沿线布设的CPⅠ、CPⅡ点点号、里程、坐标(包括：x坐标、y坐标、高程)；
b.线路曲线要素、交点坐标、曲线五大桩点(ZH、HY、QZ、YH、HZ)坐标、线路线间距、坡度表、竖曲线设置、长短链数据、车站道岔位置表、岔后曲线设置表、站台标高、站台坡度表、线路统一里程与施工里程对照表、设计提供的导线点桩及其位置分布表。
③资料交接，三方(监理、站前单位、本部)签字确认。
在第一级控制网CPⅠ、第二级控制网CPⅡ的坐标体系下，计算线路中桩坐标。
①直线段，中桩桩点的坐标计算
式中：αi-1,i为线路导线JDi-1、JDi的坐标方位角，Di为桩点至HZi-1点的距离，为HZi-1点的坐标。
②曲线段，中桩桩点的坐标计算
a.圆曲线段，桩点坐标计算，其计算公式如下：
xi＝R sinαi+m
yi＝R(1-cosαi)+p
式中：R为曲线半经， 为一切垂距，即Y轴到由圆心O向切线所作乖线垂足的距离；为圆曲线内移量，为乖线长与圆曲线半径R之差。
b.缓和曲线桩点坐标计算，计算公式如下：
式中：R为曲线半经，l0为缓和曲线长度，li为所求点在缓和曲线上的曲线长度，
4、绘制线路中心图、导出RTK测量参数
a.打开地形地籍成图软件，点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件录入”，
b.弹出对话框，输入曲线起点、交点、终点坐标。
c.点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件处理”，弹出对话框，选择编辑好的曲线起点、交点、终点坐标文件。
d.绘制出线路中心图，如图6。
(2)将RTK测量的接触网基础中心的坐标点导入原绘制的线路中心图中，通过点到线的垂直距离得出支柱的侧面限界，如图7(局部图)所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：包括以下具体步骤，
第一步：获取客运专线沿线全部的第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的参数，以及客运专线的线路参数；
所述第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的参数包括沿线布设的第一级控制网CPⅠ和第二级控制网CPⅡ的点号、里程、坐标；
所述线路参数包括：线路曲线要素、交点坐标、曲线五大桩点坐标、线路线间距、坡度表、竖曲线设置、长短链数据、车站道岔位置表、岔后曲线设置表、站台标高、站台坡度表、线路统一里程与施工里程对照表、导线点桩及其位置分布表；
第二步：使用RTK设备采集各第一级控制网CPⅠ的坐标、第二级控制网CPⅡ的坐标，并进行单点校验，确保数据的确定性，测量各接触网支柱基础中心的坐标，计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标；
第三步：通过地形地籍成图软件，导入客运专线的线路参数以及测量的接触网支柱基础中心坐标，绘制线路中心、基础中心相对位置图，得出接触网支柱侧面限界，完成客运专线接触网支柱侧面限界的测定。
2.根据权利要求1所述的一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：所述第二步中的RTK设备包括GPS主机、发射电台、接收电台和采集器；所述的GPS主机包含基准站GPS主机和移动站GPS主机，GPS主机同时接收至少4台卫星信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后由基准站将这个GPS差分改正值通过基准站的发射电台及时传递给移动站的接收电台，经过移动站结合其GPS差分观测值，从而得到经差分改正后移动站准确的实时位置，通过采集器记录接触网支柱基础中心的坐标参数，完成第一级控制网CPⅠ的坐标、第二级控制网CPⅡ的坐标的单点校验和接触网支柱基础中心的坐标测量。
3.根据权利要求1所述的一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：所述第二步中计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标的方法为，
①计算线路中桩坐标
以曲线五大桩点坐标中的直缓点ZH或缓直点HZ为坐标原点，以通过该点的切线为X轴，垂直X轴方向为Y轴,
a.圆曲线桩点坐标计算
计算公式如下：
xi＝Rsinαi+m
yi＝R(1-cosαi)+p
式中：xi为i点X轴数值，yi为i点Y轴数值，R为曲线半经，αi为i点方位角，β0为缓和曲线角，为垂距，即Y轴到由圆心O向切线所作垂线垂足的距离，为圆曲线内移量，为垂线长与圆曲线半径R之差；
b.缓和曲线桩点坐标计算，
计算公式如下：
式中：l0为缓和曲线长度，li为所求点i在缓和曲线上的曲线长度；
通过坐标换算将其转换为设计坐标系下的坐标，用于测量，
换算公式如下：
根据上述公式，计算曲线的起点、终点坐标，以及交点坐标。
4.根据权利要求3所述的一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：所述步骤三中绘制线路中心图的步骤为，
1)打开地形地籍成图软件，点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件录入”；
2)弹出对话框，输入曲线起点、交点、终点坐标；
3)点击“工程应用”-“公路曲线设计”-“要素文件处理”，弹出对话框，选择编辑好的曲线起点、交点、终点坐标文件；
4)绘制出线路中心图。
5.根据权利要求4所述的一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：所述接触网支柱侧面限界测定的步骤为，
将RTK设备测量的各接触网支柱基础中心的坐标导入绘制的线路中心图中，通过点到线的垂直距离得出支柱的侧面限界，完成接触网支柱侧面限界测定。
6.根据权利要求5所述的一种客运专线接触网支柱侧面限界的测定方法，其特征在于：所述地形地籍成图软件采用广州南方测绘仪器有限公司开发的CASS9.1软件。
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