高速铁路轨道平顺性测量与精度分析

邓 川

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

1 概述

铁路轨道准确的几何形位是保证列车安全运行的基本条件。高速铁路无砟轨道的理论研究和实践分析表明，只有在高平顺性的轨道上才能实现高速行车，而轨道平顺性检测是确保轨道高平顺性的最后一环，具有十分重要的作用。

轨道平顺性检测内容主要包括轨距、水平(超高)、轨向、高低、中线偏差、高程偏差等。由于轨距、水平(超高)检测的精度完全取决于轨道测量仪自身的结构参数及其内置传感器的精度，因此，本文根据轨道平顺性检测所采用的极坐标测量模式，只对轨向、高低、中线及高程偏差所需的测量精度进行分析。

2 极坐标测量

设全站仪自由设站后的坐标为(x0，y0，z0)，定向角为α0，采用极坐标测量模式对轨道测量仪上的棱镜进行观测，则棱镜中心坐标为

式中:S，β，α分别为测站到棱镜中心的距离、方向和竖直角观测值。

对式(1)全微分，经整理得

由误差传播定律，可得棱镜中心坐标的测量中误差为

式中:mx0，my0，mz0，mα0分别为全站仪自由设站 X 方向、Y方向、Z方向及定向角中误差;mS，mβ，mα分别为距离、方向、竖直角观测值中误差;ρ=206 265″。

《高速铁路工程测量规范》(以下简称“规范”)规定，轨道精调测量时，每一测站最大测量距离不应大于80 m，所用全站仪的标称精度应满足:方向测量中误差不大于1″，测距中误差不大于1 mm+2×10－6×D，且自由设站点精度应符合表1的要求。

表1 自由设站点精度要求

3 中线偏差与高程偏差测量

中线、高程偏差检测点根据分布情况不同，可分为两种:①中线、高程偏差检测点位于同一测站内，测量结果不存在搭接;②中线、高程偏差检测点位于相邻测站搭接处，测量结果存在搭接。……