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摘要：现代铁路的发展极大的改善了我国交通现状，同时也对铁路线路的平顺性、安全性与可靠性提出了更高要求。基于此，在铁路规划设计及施工中需要借助现代测量技术实现对铁路平面的控制。本文结合实例对这一问题进行分析。
关键词：现代铁路；平面控制测量技术；GPS应用
GPS技术的发展为现代测绘提供了新的思路与方法，通过基础GPS网能够进一步提高控制点的测量精度，为各类工程建设及平面控制创造了有利条件。本文结合相关文献资料及实例，对铁路平面控制测量技术及GPS应用进行分析。
一、铁路测量技术相关要求
在《铁路工程测量规范》中对于铁路在不同情况下的测量控制要求均做出了明确规定。现阶段国内铁路轨道主要有有砟轨道、无砟轨道，其中有砟轨道采用散粒体道砟床结构，而无砟轨道则将有砟轨道中的散粒体道砟床采用沥青混凝土或者钢筋混凝土道床替换，这种结构上的差异性使得无砟轨道结构更加稳定，同时线性连续性及平顺性更加合理，提高了列车运行的平稳性和安全性，减少故障发生。这种优势要求无砟轨道在施工阶段必须要具有良好的基础条件，如果基础出现不均匀沉降或质量问题，则实际的轨道质量也会受到影响。当然有砟轨道在实际设计施工中更要做好平面控制测量，保证测量精度，最大程度减少测量误差，依靠铁路轨道控制网确保每个控制点都能够达到误差允许要求。
二、我国铁路控制网布设分析
1、控制网参考
在铁路轨道测量过程中需要依靠精确地平面控制网作为整个测量控制基础。结合我国实际情况，采用的控制网是在ITRF2000或ITRF2OO5S框架下对应的北京54或西安80参考椭球体，在测量控制中根据控制精度要求选择控制网。
2、控制测量要点分析
铁路在平面控制测量过程中需要注意的问题较多，这些测量要点是保证铁路平面控制测量精度的关键，具体的主要有：①精密工程控制网的布设方案；②对GPS控制网实施优化设计；③不同等级控制网关键数据的采集、预处理；④测量参数质量控制措施；⑤GPS网三维无约束平差，根据无约束平差结果，判别在所构成的GPS网中是否存在粗差基线，实现测量精度控制；⑥对起算数据进行核实，合理选择计算基准；⑦不同精度水准测量质量评定方法及GPS水准测量的具体方法；⑧不同控制网等级对应的测量内容以及操作流程；⑨不同控制网的复测、加密测量方法。
三、GPS应用案例分析
1、工程概述
笔者参与拉林铁路工程建设，该铁路属于普通铁路，客货两用，位于西藏自治区东南部，线路从拉日铁路协荣站引出，向南穿过冈底斯山余脉进入雅鲁藏布江河谷，于贡嘎跨过雅鲁藏布江后沿河谷而下，向东经过扎囊、乃东、桑日、加查、朗县、米林后沿尼洋河至林芝，正线建筑长度400.67km。在整个铁路建设中加查县一段建设中，由于该段线路紧邻雅鲁藏布江，地形复杂，高差悬殊，平均海拔3200，其中施工的铁路公路桥为有砟轨道，通过建立全线平面和高程控制网实现对整个施工的高精度测量控制，确保施工完成的轨道符合设计要求。
2、基准网基线解算
采用解算软件Gamit对基准网网中的GPS基线向量进行平差计算，要求解算基线同步环闭合差为0。在解算过程中采取的质量控制措施为边和异步环闭合差的重复检核。内业数据处理采用采用 24小时两个时段实施基线向量解算[1]。
3、基础平面控制网（CPⅠ）和线路控制网（CPⅡ）基线解算
GPS静态差分技术根据规范要求实施CPⅠ与CPⅡ的布设，考虑到布设精度要求，数据采集使用trimble双频GPS接收机，获得数据后通过预处理，如果数据质量符合要求，则将原始数据输入软件LGO，完成不同参数的基线解算。在具体采集数据中在不同测站布设一台GPS，共有4台，同时进行相应时间测量，从而完成一个时段测量；通过边连方式，四台仪器分两组进行推进，逐步完成不同测段的测量。
测量结果通过WGS-84坐标系完成基线解算，存储结果，闭合环差计算，建立坐标系，根据已知点坐标完成约束平差。
4、CPI和CPⅡ的精度分析
按照上述操作完成数据处理和分析，在数据质量控制过程中，CPI独立基线数据共有178条，独立重复基线达到38条，通过重复独立基线和异步闭合环误差统计，教的误差有7mm、8mm、22mm，整个重复基线小于限差。其中CPI与CPⅡ均形成较为独立的三、四边双基线异步环。CPⅡ在选取取独立基线后，共有569条。CPⅠ和CPⅡ对应的独立闭合环闭合差分量及闭合差最大值见表1，经过分析，两者都符合限差要求。
5、不同等级GPS网部分同、异步闭合环限差分析
经过计算，CPI同步环与异步环对应的闭合精度与闭合差差异较小，但是CPⅡ和D级网在主体上的异步环超过了同步环闭合精度及闭合差，这说明即使同步环满足限差，异步环不一定会满足条件，在精度控制指标方面，选择异步环闭合环更具有优势。在实际CPI数据处理过程中，最好将同、异步环同时进行网闭合差检核，保证测量数据精度。
6、平差计算精度分析
在平差计算过程中主要涉及到：①无约束平差及精度分析；②约束平差，具体分析如下：
6.1无约束平差及精度分析
在复测基线和异步环符合控制要求后，还需要借助软件tgppsw实施无约束网平差计算。对整个观察过程中的关键参数进行数据分析，根据分析结果将粗差、存在系统误差的数据进行剔除，然后对控制网的内符合精度进行分析，通过分析，CPⅠ无约束平差基线向量改正数最大值为3.6 mm、10.6 mm，内业计算为14.9 mm，大地坐标经纬度RMS处于0—4.5mm，点位标准差控制在2.2—8.8mm，平面精度控制在0—6mm，高程RMS在0—10mm，高程精度控制在0—11mm，各项测量指标均属于规范要求的误差范围内，说明平面控制中采用的基线向量网有较高的精度。
6.2约束平差结果分析
将基准网控制点成果作为CPⅠ的起算点，然后在软件上采用任意带高斯正形投影抵偿坐标系进行整体平差。点位中误差最大3.1mm、2.9mm，小于规范要求限差，符合要求。基线边方向最大误差0.63″，小于规范限差，符合质量要求。相邻点相对点位中误差最大3.60mm，小于规范限差，此外最弱边相对中误差也是小于规范限差，符合质量控制要求。
将CPⅠ控制点成果作为CPⅡ起算点，约束平差计算方法同CPⅠ，经过计算，最终得到的参数均符合规范参数要求，保证铁路平面测量控制。
结束语
铁路对于测量控制要求较高，在实际应用中应掌握平面控制测量技术以及操作要点，借助于GPS技术完成测量控制，保证铁路的平稳运行。
参考文献
[1]徐得贵，钟昌海，卢天乙.高速铁路平面控制测量技术及GPS应用案例研究[J].科技资讯，2014，12（08）：41-42.
论文作者:张文锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/16
标签：测量论文; 基线论文; 铁路论文; 精度论文; 平面论文; 轨道论文; 误差论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;