[发明专利]基于海伦公式的轨道维护基点横向偏差测量方法

说明书

技术领域

    本发明涉及高速铁路运营期维护测绘领域，具体涉及基于海伦公式的轨道维护基点横向偏差测量方法。

背景技术

高速铁路无砟轨道的稳定，关系到线路的平顺性。利用无砟轨道上的轨道维护基点作为轨道精调和日常养护的基准，能够解决长大桥等轨道控制网点（也称作CPⅢ点）的点位受温度变化影响产生的不确定性等问题、及时准确监测轨道板变化情况优点，线路维护更便捷，其更高的精度满足道岔线形控制要求，也使得线路运维单位能方便精确的检测和修复测量基点。

对轨道维护基点的横向偏差测量采用经纬仪视准线游标卡尺偏距量测法。即由相隔的两个维护基点构成视准线，量测中间维护基点到视准线的垂直距离（以下简称矢距量测法），该方法操作简便，但带来的问题是：由于视准线是两个维护基点构成的虚拟的线，所以其本身精度无法得到保证，而且观测是夜间无行车时，操作时难以通过游标卡尺对准测量。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供基于海伦公式的轨道维护基点横向偏差测量方法，是利用在维护基点平面测量数据产物，通过数据计算的结果，无需增加额外的测量即可完成对轨道维护基点横向偏差的测量。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

基于海伦公式的轨道维护基点横向偏差测量方法，所述轨道维护点包括轨道维护基点和轨道控制网点，所述轨道维护基点和轨道控制网点分别沿轨道方向阵列设置，所述轨道维护基点分别位于两轨道板缝间，所述轨道控制网点分别位于所述两轨道外侧，其特征在于：所述测量方法至少包括以下步骤：

(a)  经过测量获得被测轨道维护基点本身及其同侧前后各一轨道维护基点间连线的偏距；

(b)  将所述步骤(a)中测得的三个轨道维护基点平面数据进行整体平差，以得到这三个轨道维护基点的平面坐标；

(c)  利用步骤(b)中算得的三个轨道维护基点平面坐标，并通过海伦公式计算，求得所述被测轨道维护基点的横向偏差。

步骤(c)的具体所述计算步骤为：

通过这三个轨道维护基点的坐标计算两两轨道维护基点之间的距离；

将所述距离代入海伦公式                                               ，其中p为所述三个轨道维护基点构成的三角形的半周长、a为同侧轨道前后各一轨道维护基点间连线的距离、b和c分别为所述被测轨道维护基点到同侧前后各一轨道维护基点；求得由这三个轨道维护基点构成的三角形的面积；

然后将利用三角型面积公式S=ah/2，其中a为所述被测轨道维护基点同侧轨道前后各一轨道维护基点之间的连线距离，h为所述被测轨道维护基点到所述连线的垂直距离，即为所述被测轨道维护基点的横向偏差，所述横向偏差被看作为三角形的高。

所述步骤(b)中，被测轨道维护基点的横向偏差为0时，所述被测轨道维护基点的坐标处于其同侧前后各一轨道维护基点间的连线上。

所述步骤(a)中的具体观测步骤包括以下步骤：

（1）将观测仪器架设在任一所述轨道维护基点上，将该轨道维护基点作为第一设站点，观测第一设站点沿轨道方向前后各三对轨道控制网点，观测第一设站点本身以及第一设站点对侧轨道前后各一个轨道维护基点、同侧轨道上相隔1个轨道维护基点的前一轨道维护基点；

（2）测量完毕后，将所述观测仪器移至第二设站点再按步骤(1)中步骤进行观测，其中第二设站点位于所述第一设站点的对侧轨道上，且两者之间相隔两对所述轨道控制网点；如此往复，继续下一设站点的定位以及观测。

通过所述步骤（1）和（2），得到第一设站点和其同侧轨道上的前一轨道维护基点，以及第二设站点对侧轨道上的后一轨道维护基点的观测数据，将三点的所述观测数据进行整平以得到这三点的坐标，并通过海伦公式求得所述第二设站点对侧轨道上后一轨道维护基点的横向偏差。

本发明的优点是：测量结果精确度高，能够节省人力，提高观测效率，缩短观测时间。

附图说明

图1是本发明中轨道维护基点观测及横向偏差计算方法示意图；

图2是本发明中第一设站点轨道控制网点观测方法示意图；

图3是本发明中第二设站点轨道控制网点观测方法示意图；

图4是本发明横向偏差计算数据图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：