[发明专利]一种轨道的高程的测量方法及系统

说明书

本发明公开一种轨道的高程的测量方法及系统。所述测量方法包括：获取当前轨道特征点正对的当前高程控制点的高程基准值；将所述激光水准仪移动到所述当前轨道特征点处，且采用所述激光水准仪向所述当前高程控制点的高程标尺发射激光；获取所述激光在所述当前高程控制点的高程标尺上的光斑对应的刻度，得到所述当前高程控制点的标尺读数；获取轨道的倾斜角度，激光发射点到所述当前轨道特征点处的所述左轨的顶面的竖直距离，以及所述激光水准仪的位置到所述左轨的轨向作用边的距离；采用H_L＝H_nm+h_m‑h_v+(d‑l)×sinα，计算得到所述左轨的轨顶高程。本发明能够完成轨道路基的大面积的沉降变形监测。

技术领域

本发明涉及轨道测量技术领域，尤其涉及一种轨道的高程的测量方法及系统。

背景技术

目前，高速铁路轨道施工主要采用以CP III控制点为测量基准、以高精度全站仪为核心单元、以轨道测量小车(即简易功能的轨检仪)为基础，数字化的轨道三维坐标测量系统，承担高速铁路轨道综合测量的任务。

在高速铁路建设阶段，采用轨道几何状态测量仪(以下简称“轨测仪”)，并依托CPIII精密控制网，对轨道轨距、超高，以及轨道(中心线)绝对坐标等相关几何参数进行静态测量。

在运营阶段，高速铁路路基变形检测目前主要是依据CP III的平面坐标、高程，仍采用上述仪器进行检测。路基沉降测量的基础，实际上是CP III点的高程，只有CP III点高程准确、可靠，才能为路基沉降测量提供可靠基准和依据。

在高速铁路运营阶段这种以轨道几何状态测量仪实现的“CP III+全站仪测量”(即“坐标测量”)为核心的方法存在以下主要问题：

1.测量方法对环境条件的敏感性问题

当前高速铁路运营轨道检测的基准为CP III控制点，轨测仪自身不带有固定的参照系统，需借助足够多的布设在轨道沿线两侧、间隔60m的CP III控制点才能完成轨道检测任务。

采用的测量方法是以全站仪为主要手段对轨道各点进行绝对坐标测量，该方法的轨道平顺性测量是建立在CP III控制点的基础上，通过全站仪的角度和距离测量，再换算成尺寸偏差的间接测量，由于全站仪对环境条件的极度敏感性，测量时轨测仪对环境有较高的要求，包括气温及其变化、光照及其变化、风霜雨雪、雾霾、环境振动等均会极大地影响测量精度，行业公认的线路定位测量的仪器精度一般为±3mm左右。单纯依靠绝对测量进行线路施工与精调无法保证高的线路平顺性。因此，线路定位测量一般希望选择在常温(0～30℃)、无风霜雨雪、雾霾的夜间(气温变化较慢)进行。但铁路工务的天窗时间是无法选择的，这给高铁养护的线路绝对测量带来了巨大的麻烦。

2、测量效率问题

全站仪测量属于精密光学测量，测量效率低下，典型的线路逐枕定位测量效率不大于200m/h。该方法在线路施工阶段尚能满足工程要求，但在线路精调，特别是交付运营后的线路养护阶段，线路绝对测量的效率问题已明显成为一个技术瓶颈。

3、CP III控制点的精度及其可靠性问题

CP III控制点的坐标，是从卫星定位数据经过4级测量和数据平差转换处理得到的大地坐标，即以卫星定位数据为基础得到CP0坐标，进而得到CP I、CP II的大地坐标。为确定CP III的准确坐标，采用的是全站仪自由设站并在CP I、CP II的基础上进行平差测量。