从高速铁路工程测量标准看铁路工程测量技术的进步

HarmoniousRailwayConstruction

和谐铁路建设

从高速铁路工程测量标准看铁路工程测量技术的进步

刘华

（铁道部经济规划研究院高级工程师，北京

100038）

摘要：通过对《高速铁路工程测量规范》技术要点的总结，从“三网合一”、分级布网、GPS替代导

线测量、轨道控制网等方面分析了铁路工程测量技术创新点，阐述了高速铁路工程测量技术体系较传统测量方法的进步，是我国高速铁路工程建设的技术基础和有力支撑。关键词：高速铁路；测量标准；技术要点；创新点文献标识码：A

文章编号：1004-9746（2010）03-0025-04

Abstract:ThearticleanalyzesthetechnicalinnovationpointsofrailwayengineeringsurveythroughthesummaryoftechnicalkeypointsofCodeforengineeringsurveyofhigh-speedrailway,integrationofthreenetworks,networkdistri-butionbylayers,GPSsurvey,trackcontrolnetworkandetc,anddiscussestheprogressmadecomparedwiththetradi-tionalsurveymethod,whichconstitutethetechnicalbaseandstrongsupportofhigh-speedrailwayengineering.Keywords:high-speedrailway；surveystandard；technicalpoint；innovationpoint

《高速铁路工程测量规范》（TB10601—2009）已于2009年12月发布实施，规范中的测量体系、技术方法和精度指标是高速铁路工程测量的根本，是实现高速铁路高平顺性、高稳定性的基础，是铁路运输安全性和舒适性的保证，从中也体现了近年来铁路工程测量技术的自主创新和科技进步。

收各阶段测量的全过程。

2

2.1

高速铁路工程测量技术要点

平面控制网

平面控制网分三级布设，第一级基础平面控制

网（CPⅠ），第二级线路平面控制网（CPⅡ），第三级轨道控制网（CPⅢ）。对于框架平面控制网（CP0），可在国家控制点不能满足平面控制测量间的相对精度时先行建立。

1《高速铁路工程测量规范》的特点

《高速铁路工程测量规范》是依据我国高速铁

路的建设特点，汲取世界先进的工程测量经验，在开展具有针对性、创新性和先进性的重大科研和试验的基础上，总结京津城际、武广和郑西客运专线的工程测量技术经验，编制完成的具有我国自主知识产权的高速铁路工程测量技术标准。

规范在内容上结合了铁路工程测量的特点和现代测绘技术的发展，提出了适用于高速铁路的系统的测量体系、科学的技术方法和严谨的精度标准，内容涵盖高速铁路工程勘测设计、施工、竣工验

2.1.1框架平面控制网（CP0）

CP0是线路平面坐标框架基准，沿线路每50km左右建立的GPS控制网，也可将满足精度和位

置要求的国家GPS点作为CP0控制点。CP0控制网必须与国家A、B级GPS点或IGS参考站联测。

2.1.2基础平面控制网（CPⅠ）

CPⅠ是勘测设计、施工、运营维护的坐标基准，在CP0或国家控制网的基础上，沿线路走向每4km布设一对（个）点的GPS控制网。CPⅠ控制点一

2010年第3期·总第95期

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从高速铁路工程测量标准看铁路工程测量技术的进步刘华

般在初测阶段施测。

2.1.3线路平面控制网（CPⅡ）

CPⅡ是勘测设计和施工的控制基准，在CPⅠ基础上沿线路每600~800m布设一个点，可采用GPS测量或导线测量方法。CPⅡ是线路定测放线和

线下工程施工测量的基础，一般在线路方案稳定后定测阶段进行施测。

2.2高程控制网

2.2.1高程控制网布设

高程控制测量为线下工程施工、轨道施工和运营维护提供高程控制基准。高程控制网分二级布设：第一级线路水准基点控制网，为勘测设计和施工提供高程基准，按二等水准网施测，点间距不大于2km；第二级轨道控制网（CPⅢ），为轨道施工和维护提供高程基准，按精密水准测量施测。

线路水准基点是全线统一的高程控制基准，当线路水准基点的密度不能满足轨道施工和运营维护的要求，应在其基础上建立第二级轨道高程控制网CPⅢ。

2.1.4轨道控制网（CPⅢ）

CPⅢ是轨道施工和运营维护的基准，起闭于CPⅠ或CPⅡ、沿线路布设的三维控制网，一般在线

下工程施工完成后进行施测。

2.1.5三级平面控制网的关系

三级平面控制网之间的相互关系如图1所示。

2.2.2高程控制网精度

高程控制网精度要求详见表3。

表3

水准测量等级二等精密水准四等

高程控制网精度

Mw/mm附合路线长

每千米高差偶然每千米高差全附合路线或环线周长的长度/km中误差M△/mm中误差

环线周长

≤1≤2≤5

≤2≤4≤10

≤400≤3≤80

≤750

≤100

图1高速铁路三级平面控制网示意图

2.1.6平面控制网精度

平面控制网精度要求详见表1、表2。

表1

控制网

测量方法

2.3“三网合一”技术理念

“三网”是指勘测控制网、施工控制网、运营维

护控制网。

为保证设计、施工和运营各阶段构建和保持的轨道空间几何形位的一致性，满足高速铁路工程建

备注

平面控制网主要技术要求

测量等级

点间距

相邻点的点位中误差/mm

设和运营管理的需要，“三网”的平面和高程控制测量必须采用统一的基准，即勘测、施工和运营维护控制网采用CPⅠ作为基础平面控制网，采用线路

CP0CPICPIICPIII

GPSGPSGPS导线自由测站边角交会

二等三等三等

50km≤4km一对点

2010881

附合导线网点间距≥800m

水准基点控制网作为基础高程控制网，简称“三网合一”。

600~800m400~800m50~70m一对点

2.4“三网”与平面、高程控制网的应用关系勘测控制网包括：CPⅠ控制网（平面）、CPⅡ控

制网（平面）、二等水准基点控制网（高程）。

表2

CP0、CPⅠ、CPⅡ控制网GPS测量主要精度指标

基线边方向中误差

最弱边相对中误差

施工控制网包括：CPⅠ控制网（平面）、CPⅡ控制网（平面）、水准基点控制网（高程）、CPⅢ控制网（平面和高程）。

运营维护控制网包括：CPⅡ控制网（平面）、水准基点控制网（高程）、CPⅢ控制网（平面和高程）、加密维护基标（平面和高程）。

“三网”与平面、高程控制网的应用关系如图2。

控制网

CP0CPICPII

≤1.3

1/20000001/1800001/100000

26RAILWAYECONOMICSRESEARCH

铁道经济研究·双月刊

控制网

勘测设计阶段

设计

平面控制网设计高程控制网设计

建立框架控制网CP0、基础控制网CPI建立二等线路水准点或四等高程控制网建立线路控制网CPII

评估

标系作为坐标基准，以IGS参考站或国家A、B级GPS控制点作为约束点，进行控制网整体三维约束平差。

初测

2.6高程坐标系统

高程坐标系统采用1985国家

高程基准。当个别地段无1985国家高程基准的水准点时，可引用其他高程系统或以独立高程起算。在全线高程测量贯通消除断高后，必须将其他高程系统或独立高程换算成

定测

利用二等线路水准基点或四等高程控制网重点工程地段建立独立平面、高程控制网

评估

建立变形监测网

线下工程

高速铁路工程测量

施工阶段

1985国家高程基准。2.7

铁路GPS控制网

建立轨道控制网CPIII

施工阶段

轨道铺设阶段

建立变形监测网

加密基标

建立维护基标

竣工阶段

轨道铺设竣工测量变形监测网

运营阶段

图2

高速铁路工程测量三阶段控制网关系图

验收交接

评估

2.7.1铁路GPS控制网

铁路工程GPS测量划分为一、

二、三、四、五等（详见表4）。

一等用于建立CP0或特大桥施工控制网；

二等用于建立高速铁路的CP

Ⅰ和特长隧道、特大桥施工控制网；

三等主要用于建立高速铁路

CPⅡ、时速200km及以下铁路的CPⅠ，特大桥、特长隧道的施工控制

测量；

四等主要用于时速200km及以下铁路的CPⅠ、CPⅡ、大桥和长隧道的施工控制网、航测首级控制网；

五等网用于时速200km及以

2.5平面坐标系统

目前国家面坐标系统有：1954年北京坐标系、

下铁路CPⅡ和大桥、隧道的施工控制测量以及航测平、高控制点测量。

表4

GPS网等级

CP0

一等

施工专用网二等三等四等

1980西安坐标系、2000国家大地坐标系。由于高速铁路测量精度要求高，采用1954年北京坐标系和1980西安坐标系的测量精度已不利于高精度的GPS控制网。2000国家大地坐标系是全球地心坐标

系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球质量中心，2008年7月1日起启用，通过新坐标系的技术参数进行新旧坐标系的转换。

铁路GPS控制网主要技术要求

边长/km

相邻点坐标分量

测边相对中误差

中误差/mm

50~80长边＜35短边＞0.3长边＜4短边＞0.8

254578

1/20000001/2500001/1800001/1000001/700001/40000

WGS-84大地坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，全称是WorldGeodicalSystem-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84的空间坐标与工程测量中采用的1954年北京坐标、1980年西安坐标、2000国家大地坐标等国家坐

标系必须通过坐标转换方法获得。

高速铁路CP0控制网可采用2000国家大地坐

0.6~0.8

0.4~0.6

五等

14

2.7.2与国家GPS控制网的关系

《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T

2010年第3期·总第95期

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18314—2009）中把国家GPS控制网划分为A、B、C、D、E五级（详见表5）。

A级主要用于建立国家一等大地控制网；B级网用于建立国家二等大地网；

C级用于建立三等大地控制网，区域、城市及工

程测量的基本控制网；

固定数据约束平差。

D级用于建立四等大地控制网；

D、E级用于中小城市、城镇以及测图、土地信

息、勘测、建筑施工的控制测量。

表5

GPS网等级

ABCDE

采用CPⅢ自由测站边角交会法进行测量具有点位分布均匀、网形均匀对称、相邻点间相对精度

测边相对精度

国家GPS网主要技术要求

相邻点基线水平分量中误差/mm

平均边长/km

高等优点，提高了测量网的精度和可靠性，有效地控制了轨道的平顺性。

650东部50~70西部150

1/100000000

5102020

1/100000001/10000001/100000

3

3.1

铁路工程测量技术创新点

“三网合一”

“三网合一”技术理念充分反映了铁路工程测

2053

量体系的系统性、全面性。

铁路工程测量的平面、高程控制网按施测阶段、施测目的及功能分为勘测、施工和运营维护三阶段控制网，从控制网的测量成果要满足技术要求的原则考虑，三阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的尺度和起算基准，即“三网合一”。在《高速铁路工程测量规范》中，为完整地体现“三网合一”的理念，将平面、高程控制网CP0、CPI、CPII、CPIII及水准基点的测量纳入了竣工测量，保证了运营维护测量与勘测设计、施工保持相同的基准。

从表4和表5可以看出，国家GPS控制网的密度和精度不能满足铁路工程测量的要求。铁路GPS控制网需结合精度高、布网灵活、相邻等级网的布网和测量方法及观测时间没有太大差异等因素，根据铁路测量网带状布设及长、短边边长悬殊大等特点综合确定，并且必须在国家A、B级GPS控制网下采用逐级加密的方法建立。

2.8

CPⅢ自由测站边角交会测量

CPⅢ轨道控制网作为铺轨加密基标和轨道精

调的基准，沿线路每隔50～60m布设一对点，可固定在接触网基座辅助立柱、桥梁防撞墙或隧道墙壁上（参见表6）。

表6

控制网名称

3.2分级布网

平面控制网按CPI、CPII、CPIII三级布设，高程

控制网按水准基点和CPIII两级布设，平面和高程

CPⅢ平面网的主要技术要求

方向观测中距离观测中相邻点的相

误差

误差

对中误差

的分级布网体现了铁路工程测量技术的适用性、严谨性。

分级布网原则是在吸收国外无砟轨道铁路先进的测量控制方法的基础上，综合我国铁路建设的特点，开展多项具有针对性的科研项目后确定的。分级布网通过建立平面和高程基准、逐级加密控制网形和精度的方法，满足铁路线路长、跨越幅度大、带状控制网布设的需求，保证各阶段工程测量的精度和控制网的稳定。

测量方法自由测站边角交会

CPIII平面图±1.8

CPⅢ自由测站边角交会法是指在两对CPⅢ点之间、相距100～120m处设自由测站点，对前后各三对CPⅢ点（共12个CPⅢ平面控制点）进行距离和方向交会测量的方法（见图3）。这种方法可让每个CPⅢ控制点有三个自由测站点的距离、方向交会。

CPⅢ控制网与CPⅠ或CPⅡ控制点可通过自

由测站点进行联测，以CPⅠ或CPⅡ作为基准进行

铁道经济研究·双月刊

3.3GPS替代导线

以前的铁路工程测量，线路控制测量依据初测

或定测时测设的线路控制桩进行控制，没有建立完整的平面、高程控制网。测设线路控(下转第33页）

28RAILWAYECONOMICSRESEARCH

高速铁路综合接地技术肖苹刘立峰

隧道、路基、站台综合接地通用参考图的设计。在此基础上，铁道部组织相关部门总结经验，编制完成铁路工程建设通用参考图《铁路综合接地系统》，为其他高速铁路综合接地系统的标准化建设奠定了基础。

可降低工程造价，节约能源，但须考虑接触网短时短路电流的泄流问题，以及大电流泄流不畅给桥梁、隧道土建结构钢筋带来的危害等。目前该方案正在积极组织专家论证，相关的试验验证工作正在安排。参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定[S].北京：中国铁道出版社,2007

6.3综合接地技术在山区困难地段的应用建议在山区困难铁路地段，受场地和地质条件限

制，可借鉴综合接地系统接地极的设置方案，提高接地系统的质量和接地效果；也可局部地段实施综合接地，以提高人身、设备安全，节约能源。

[2]中华人民共和国铁道部.铁路工程建设通用参考图《铁路综合接地系统》（通号（2009）9301）.北京:铁道部经济规划研究院,2009

7进一步的技术创新思路和建议

上述实施方案，桥梁、隧道地段的贯通地线敷

[3]铁道部工程设计鉴定中心.铁路综合接地和信号设备防雷系统工程设计指南[M].北京:中国铁道出版社,2009

[4]刘立峰,周南骏.武广铁路客运专线综合接地标准化设计[J].铁道标准设计,2010(1)

设在电缆槽内，且桥梁、隧道地段综合接地系统的接地装置中均设有纵向的接地钢筋，并与贯通地线可靠连接。试验测试结果表明正常情况下的贯通地线主要是为实现等电位均衡接地连接的作用，就电气连接来看利用接地钢筋实现等电位均衡接地值得进一步研究。即桥梁、隧道地段取消贯通地线，代之以构筑物内的纵向接地钢筋的创新方案。该方案

（责任编辑：魏艳红）（收稿日期：2010-05-21）

!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第28页）制桩采用导线方法，测量精度要求较低，导致线路控制桩测量精度低，线路测量可重复性较差。

随着现代测绘技术的发展和铁路工程测量技术水平的提高，工程实践中采用GPS测量替代导线测量越来越普遍，GPS测量有效地提高了测量工作的质量和效率，数据精度稳定，可重复性测量操作性强，体现了铁路工程测量手段的先进性和通用性。

程测量技术的创新性。

4结语

通过对高速铁路测量实践经验的总结和测量

技术的研究，目前已形成了一套完整的、适合我国国情的、具有自主知识产权的高速铁路工程测量技术体系，实现了我国铁路工程测量技术的再创新。这些凝聚了设计、施工、院校等单位铁路工程测量专业科研人员心血的新技术、新方法，是我国高速铁路工程建设的技术基础和有力支撑。

3.4轨道施工控制网CPIII

传统的铁路测量不建立轨道施工控制网，平面

测量在已施工完成的桥梁、隧道、路基上，采用相对定位的方法铺设轨道，高程以初测线路水准基点为基准，按等外水准测量的精度进行控制。

采用CPIII对轨道施工进行控制，可有效地提高控制网的可靠性，准确地设置铺轨加密基标，严格地控制轨道精调作业精度，从而实现高速铁路的高稳定性、高平顺性，并满足旅客乘坐舒适度的需求。建立轨道施工控制网CPIII体现了我国铁路工

2010年第3期·总第95期

（责任编辑：魏艳红）（收稿日期：2010-05-24）

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