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1、西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）铁路线路测量学生姓名：武 鹏 学 号：1130281 专业班级：314406 指导老师：谢 媛 媛 - 13 -摘 要近年来，随着我国铁路建设的不断发展，线路测量在铁路工程测量中的应用也得到了普及，本文结合作者自身的工作特点，分析并阐述线路测量在铁路工程测量中的应用。修建一条铁路，国家要花费大量的人力、物力、财力，为保证新建铁路在国民经济建设和国防建设中能充分发挥其效益，故修建一条新线一般要经过下列程序：在小比例尺地形图上找出线路可行的方案和初步选定一些重要技术标准，如线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等，并提出初步方案。初测是为初步设计提供资料而进行的
2、勘测工作，其主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文资料。初步设计的主要任务是在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置，亦称纸上定线。经过经济、技术比较提出一个推荐方案；同时要确定线路的主要技术标准，如线路等级、限制坡度、最小半径等。定测是为施工技术设计而做的勘测工作，其主要任务是把已经上级部门批准的初步设计中所选定的线路中线测设到地面上去，并进行线路的纵断面和横断面测量；对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。施工技术设计是根据定测所取得的资料，对线路全线和所有个体工程做出详细设计，并提供工程数量和工程预算。该阶段的主要工作是线路纵断面设计和路基设计，并对桥函、隧道、车站、档土墙等
3、作出单独设计。“精心勘测、精心设计、精心施工”是我们应遵循的准则，因为每一个环节上的差错都会给工作带来不应有的损失。关键词: 铁路测量；线路测量。目 录摘 要a引 言11 铁路线路测量概述21.1方案研究21.2初测和初步设计21.3定测和施工设计22 铁路新线初测22.1插大旗22.2导线测量22.3高程测量73 铁路新线定测.93.1线路平面组成和平面位置的标志94线路施工测量104.1线路复测.104.2竣工测量10结论.12致谢.13参考文献.14引 言近年来，随着我国经济建设的飞速发展，国家在铁路建设方面投入了大量的资金，尤其是近几年来对高速铁路的建设，其势头迅猛，在建设的同时也对铁
4、路工程测量提出了更高的要求。目前铁路测量中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但其方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度虽然很大，但效率却并不高，由于我国的特殊地质，在某些铁路施工段的周围地势起伏波动较大，建设铁路需要穿越大范围的森林、河流、山川，而且还需要跨越多处的铁路和公路线，其难度可想而知，测量任务艰巨且工程量也非常大。如果采用传统的常规方法，耗时费力而且需要大量的人力和财力的投入，难以满足现代铁路施工建设的需要。近年来，GPS技术在铁路工程测量方面的发展非常迅速，其作业方法也非常的灵活，工作效率比较高，误差率较传统方法相比，有了很大幅度的降低，其定位的精度也非常高，在工程测量等领域迅速
5、得到推广应用。1. 铁路线路测量概述线路测量是指铁路线路在勘测、设计和施工等阶段中所进行的各种测量工作。它主要包括：为选择和设计铁路线路中心线的位置所进行的各种测绘工作；为把所设计的铁路线路中心线标定在地面上的测设工作；为进行路基、轨道、站场的设计和施工的测绘和测设工作。修建一条铁路，国家要花费大量的人力、物力、财力，为保证新建铁路在国民经济建设和国防建设中能充分发挥其效益，故修建一条新线一般要经过下列程序： 1.1方案研究在小比例尺地形图上找出线路可行的方案和初步选定一些重要技术标准，如线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等，并提出初步方案。1.2初测和初步设计初测是为初步设计提供资料而进
6、行的勘测工作，其主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文资料。初步设计的主要任务是在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置，亦称纸上定线。经过经济、技术比较提出一个推荐方案；同时要确定线路的主要技术标准，如线路等级、限制坡度、最小半径等。1.3定测和施工设计定测是为施工技术设计而做的勘测工作，其主要任务是把已经上级部门批准的初步设计中所选定的线路中线测设到地面上去，并进行线路的纵断面和横断面测量；对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。施工技术设计是根据定测所取得的资料，对线路全线和所有个体工程做出详细设计，并提供工程数量和工程预算。该阶段的主要工作是线路纵断面设计和路基设计，并对桥
7、函、隧道、车站、档土墙等作出单独设计。“精心勘测、精心设计、精心施工”是我们应遵循的准则，因为每一个环节上的差错都会给工作带来不应有的损失。2.铁路新线初测 初测工作包括：插大旗、导线测量、高程测量、地形测量。初测在一条线路的全部勘测工作中占有重要地位，它决定着线路的基本方向。2.1插大旗根据方案研究中在小比例尺地形图上所选线路位置，在野外用“红白旗”标出其走向和大概位置，并在拟定的线路转向点和长直线的转点处插上标旗，为导线测量及各专业调查指出进行的方向。大旗点的选定，一方面要考虑线路的基本走向，故要尽量插在线路位置附近；另一方面要考虑到导线测量、地形测量的要求，因为一般情况下大旗点即为导线点
8、，故要便于测角、量距及测绘地形。插大旗是一项十分重要的工作，应考虑到设计、测量各方面的要求，通常由技术负贵人来做此项工作。2.2导线测量初测导线是测绘线路带状地形图和定测放线的基础。导线测量的外业及内业工作已在第七章中作了介绍，此处仅介绍线路测量中导线的检核计算方法。（一）导线联测及限差要求铁路测量技术规则以后简称“测规”规定，导线起终点及不远于30 km应与国家大地点（三角点、导线点、I级军控点）或其它单位不低于四等的大地点联测；有条件时，也可采用GPS全球定位技术加密四等以上大地点。其限差要求见表21。表21 导线测量限差水平角检测时较差 ()30闭合差()附合和闭合导线延伸导线两端测真北
9、一端测真北长度检测较差光电测距（mm）其他测距方法1/2000相对闭合差光电测距水平角平差1/4000水平角不平差1/2000其他测距方法1/2000注：置镜点总数；光电测距仪标称精度。（二）导线长度的两化改正当初测导线与国家大地点联测时，首先应将导线测量成果改化到大地水准面上，然后再改化到高斯平面上，才能与大地点坐标进行比较检核，为此要进行导线的两化改正。持别是导线处于海拔较高或位于投影带的边缘时，必须进行两化改正。设导线在地面上的长度为s，则改化到大地水准面上的长度s0，可按下式计算 （121）其距离改正数为。式中导线两端的平均标高， R地球半径。将再改化至高斯平面上，可按下式计算： （1
10、22）其改正数为。式中导线边距中央子午线的平均距离， R地球半径。当用s代替s0时，其改正数与用式（122）计算出的数值相差甚微，故铁路工程测量规范采用简化公式计算。在初测导线计算中，都是采用坐标增量x、y来求算闭合差，故只须求出坐标增员总和（），将其经过两化改正，求出改化后的坐标增量总和，才能计算坐标闭合差。两次改化后的坐标增量总和按下式计算： （123）式中 两化改正后的纵、横坐标增量和（m）；导线的纵、横坐标增量和（m）； ym距中央子午线的平均距离（即导线两端点横坐标的平均值）； Hm导线两端点的平均绝对高程。（三）坐标换带计算在高斯平面直角坐标系中，由于分带投影，使参考椭圆体上统一的
11、坐标系被分割成各带独立的直角坐标系。铁路初测导线与国家大地点联测，有时两已知点会处于两个投影带中，因而，必须先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核，这项工作简称坐标换带。它包括6带与6带的坐标互换、6带与3带的坐标互换等。1坐标换带计算公式坐标换带可利用高斯、克吕格坐标换带表（表122）并按下列严密公式计算 （124）当y1大于60 km时，用下式计算： （125）式中x1、y1为换带前的已知坐标值。x2、y2为换带后的坐标值。由西带向东带换带时y2取负值；由东带向西带换带时y2取正值。y0换带中辅助点的横坐标，即在带边缘上相应于x1的横坐标，y0恒为正值，可查换带表，并按下式内插求得：
12、 （126）式中 x0略小于x1的表列引数；与x0对应的横坐标值；每公里的平均变率；以的表差和x为引数由表中查得，与同符号。由西带换至东带时y1前取正号，由东带换至西带时y1前取负号，y1则采用其坐标系中应有的正负号。m、n、m1、n1、m2、n2换带常数，以x0为引数由换带表中查出；、换带常数，以y1为引数由换带表中查出；坐标换带表分为表I和表II。使用严密公式，可用表I（表122）查取有关常数计算，结果最大误差不大于1mm。表II为简表。26带坐标换带计算算例己知某三角点在6带第20带内的坐标为： 求其在21带中的坐标。计算按表123进行。计算说明：（1）将y1去掉带号20并减去500 k
13、m，得横坐标的自然值，将x1、 y1分别填入入表123中的顺序第1、2内。（2）计算y0：先以比x1略小的表列数值为引数从表122中查得：，。（与同符号，表列数值相当的最后两位。）再按式（126）计算：填入顺序第3。（3）从表122中以x1为引数查取m、n、m1、n1分别填入顺序第4、5、6、7。m（6 926 4731.760 1（1 230.0）1086 928 638108m（99 759 83I十1.760 1（85. 5）10899 759 68l108m1（63 97017 60l（2）101463 9741014n1（6l2 9951.7601（87）1014612 842101
14、4（4）计算y1：由西带换至东带，y1前取号。y1232025.600250 741.85518 716.255 m填入顺序第8。（5）查取，：因y160 km，故用式（124），只需查取、，以y1为引数查得2 mm， 0，填入顺序第9、10。（6）计算n1y1，m1y1n1y1612 8421014（18 716.255）0.000 114 70 mm1y163 9741014（18 7l 6.255）0.000 011 97 m分别填入顺序第13、14。（7）计算 (n+n1y1)y1及 (m+m1y1)y1Ny1（0.997 596 810.0000 114 70）（18 716.255
15、）= +18 673.423 mMy1（0.069 286 380.000 011 97）（18 716.255）= +1 297.066 m分别填入顺序第15和16。（8）将顺序l、16、9的值相加得x2：3、15、10的值相加得y2。分别填入顺序第17、18。由于正算是由西带换至东带，故y2取负值。故x24 595 057.108 my2269 415.278 m该三角点在21带的通用坐标值为：x24 595 057.108 my221 230 584.722 m（9）检核计算为由东带换至西带，故y2前为“”号，y22 320 25.600。33带与6带间坐标换算由于3带的奇数带中央于午线
16、与6带的中央子午线相重合；而3带的偶数带中央子午线则4.2护桩的设置设置护桩可采用图l248中的任意一种进行布置。一般设两根交叉的方向线，交角不小于60，每一方向上的护桩应不少于三个，以便在有一个不能利用时，用另外两个护桩仍能恢复方向线。如地形困难，亦可用一根方向线加测精确距离，也可用三个护桩作距离交会。设护桩时将经纬仪置在中线控制桩上；选好方向后，以远点为准用正倒镜定出各护桩的点位；然后测出方向线与线路所构成的夹角，并量出各护桩间的距离。为便于寻找护桩，护桩的位置用草图及文字作详细说明，如图1249。护桩的位置应选在施工范围以外，并考虑施工中桩点不至于被破坏，视线也不至于被阻挡。2.3高程测
17、量初测高程测量的任务有两个，一是沿线路设计水准点，作为线路的高程控制网；二是测定导线点和加桩的高程，为地形测绘和专业调查使用。（一）水准点高程测量线路水准点一般每隔2 km设置一个，重点工程地段应根据实际情况增设水准点。水准点高程按五等水准测量要求的精度施测；水准点高程测量应与国家水准点联测，其路线长度不远于30 km联测一次，形成附合水准路线；水准点高程测量可采用水准测量或光电测距三角高程测量方法进行，高程取至于mm。1水准测量水准仪的精度不应低于DS3级，水准尺宜用整体式；可采用一组往返测或两台水准仪并测。高差较差在限差以内时采用平均值。限差要求见表24。表中R为测段长度，L为附合路线长度
18、，F为环线长度，均以km为单位。表24 五等水准测量精度每公里高差中数的中误差（mm）限差（mm）检验已测段高差之差往返测不符值附合路线闭合差环闭合差7.5视线长度应不大于150 m，跨越深沟、河流时可增至200 m。前、后视距离应大致相等，其差值不宜大于10 m，视线离地面高度不应小于0.3 m，并应在成像清晰稳定时进行。 当跨越大河、深沟，其视线长度超过200 m时，应按五等跨河水准测量的要求进行。2光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量，可与平面导线测量合并进行。水准点的设置要求、闭合差限差及检测限差应符合水准测量要求。导线点应作为高程转点。高程转点间的距离和竖直角必须往返观测；斜距应
19、加气象改正；高差可不加折光改正，采用往返观测取平均值；仪器高、棱镜高应在测距前和测角后分别量测一次，取位至mm，两次量测的较差不大于2 mm时，取其平均值。测量的技术要求见表25。表25 水准点光电测距三角高程测量技术要求距离测回数竖 直 角边长范围（m）测回数最大角值（）测回间较差（）指标差互差（）往返各一测回往返各测两测回2088200500（二）加桩（中桩）高程测量加桩是指导线点之间所钉设的板桩，它用于里程计算和专业调查，一般每100 m钉设一桩；在地形变化处及地质不良地段，亦应钉设加桩。 1加桩水准测量加桩水准测量使用精度不低于原S10级的水准仪；采用单程观测，水准路线应起闭于水准点，
20、导线点应作为转点，转点高程取位至mm；加桩高程取位至cm 。限差要求见表26。表26 加桩高程测量限差(mm)项目附合路线闭合差检测附注水准测量100附合路线长度（km）光电三角高程100一般三角高程困难地段300150隧道项8004002加桩光电测距三角高程测量加桩高程测量可与水准点光电测距三角高程测量同时进行；若单独进行加桩光电测距三角高程测量时，其高程路线必须起闭于水准点，其限差要求见表26。高程转点间的竖直角用中丝法往返观测各一测回；加桩高程测量的距离和竖直角，可单向观测一测回，半测回间高差之差在限差以内时取平均值。加桩光电测距三角高程测量的技术要求见表27。表27 加桩光电测距三角高
21、程测量技术要求类别距离测回数竖直角半测回或两次高差（mm）最大竖直角（）测回数半测回间较差（）高程转点往返各一测回30中丝法往返12各一测回加桩单向一测回40单向两次100单向一测回30 3一般三角高程测量在困难地段和隧道顶加桩高程测量亦可采用一般三角高程测量。其三角高程路线分段起闭于具有水准高程的导线点；转点间的竖直角应往返观测各一测回，半测回间角值较差限差DJ2为30；高程测量限差见表126。3. 铁路新线定测新线定测阶段的测量工作主要有：中线测量、线路纵断面测量、线路横断面测量。3.1线路平面组成和平面位置的标志由于受地形、地质、技术条件等的限制和经济发展的需要，铁路线路的方向要不断改变
22、。为了保持线路的圆顺，在改变方向的两相邻直线间须用曲线连接起来，这种曲线称平面曲线。平面曲线有两种形式，即圆曲线和缓和曲线。线路平面组成，见图122。圆曲线是一段具有半径相同的圆弧；缓和曲线则是连接直线与圆曲线间的过渡曲线，其曲率半径由无穷大逐渐变化到圆曲线的半径。铁路干线的平面曲线都应加设缓和曲线，地方和厂矿专用线在行车速度不高时，可不设缓和曲线。在地面上标定线路的位置，是将一系列的木桩标定在线路的中心线上，这些桩称为中线桩，简称中桩。中线桩除了标出中线位置外，还应标出各个桩的名称、编号及里程等。对线路位置起控制作用的桩称线路控制桩，直线上的控制桩有交点桩（用JD表示）和直线转点桩（用ZD表
23、式）；曲线上也有一系列控制桩，详见第124126节。控制桩通常用45 cm见方的方桩钉入地面，桩顶应与地面齐平，并订一小订表示它精确的点位。直线和曲线上的控制桩均应设置标志桩，标志桩用宽58cm的板桩，上面写明点的名称、编号及里程。标志桩钉在离控制桩3050 cm处，直线上钉在线路前进方向的左侧，曲线上则钉在曲线的外侧，字面向着控制桩（图123）。为了详细标出直线和曲线的位置和里程，在直线上每50 m、在曲线上每20 m钉一中线桩；里程为整百米的称百米桩，里程为整公里的称公里桩，在地形明显变化和线路与其他道路管线交叉处应设置加桩。百米桩、公里桩和加桩用宽45 m的板桩钉设，上端标明里程，字面背
24、着线路前进方向，桩顶上也不需钉小钉。里程是指中线桩沿线路至线路起点的距离，它是沿线路中线计量，以km为单位。一般以线路起点为DK0000，图123中为直线转点（ZD）桩，该桩距线路起点为3 km又402.3l m。即3 402.3l m，DK表示定测里程。交点虽不是中线点，但它是重要的控制点，一般也要标明它的里程，因此它只是一种相应的里程。4. 线路施工测量铁路线路施工时，测量工作的主要任务是测设出作为施工依据的桩点的平面位置和高程。这些桩点是指标志线路中心位置的中线桩和标志路基施工界线的边桩。线路中线桩在定测时已标定在地面上，它是路基施工的主轴线，但由于施工与定测间相隔时间较长，往往会造成定
25、测桩点的丢失、损坏或位移、因此在施工开始之前，必须进行中线的恢复工作和水准点的检验工作，检查定测资料的可靠性和完整性，这项工作称为线路复测。在线路复测后，路基施工前，对中线的主要控制桩应钉设护桩。由于施工中经常需要找出中线位置，而施工过程中经常发生中线桩被碰动或丢失，为了迅速又准确地把中线恢复在原来位置，必须对交点、直线转点及曲线控制桩等主要桩点设置护桩。修筑路基之前，需要在地面上把路基施工界线标定出来，这些桩称边桩；测设边桩的工作称为路基边坡放样。4.1线路复测线路复测工作的内容和方法与定测时基本相同。施工复测前，施工单位应检核线路测量的有关图表资料，会同设计单位进行现场桩橛交接。主要桩橛有
26、：直线转点（ZD）、交点（JD）、曲线主点、有关控制点、三角点、导线点、水准点等。线路复测包括：转向角测量、直线转点测量、曲线控制桩测量和线路水准测量。它的目的是恢复定测桩点和检查定测质量，而不是重新测设，所以要尽量按定测桩点进行。若桩点有丢失和损坏，则应予以恢复；苦复测与定测成果的误差在容许范围之内，则以定测成果为准；若超出容许范围，则应多方查找原因，确实证明定测资料错误或桩点位移时，方可采用复测成果。复测与定测成果的不符值限差为：（1）水平角：30；（2）距离：钢卷尺l2000，光电测距14000；（3）转点点位横向差：每l00 m不应大于5 mm，当点间距离长于400 m时，亦不应大于2
27、0 mm；（4）曲线横向闭合差：10 cm（施工时应调整桩位）；（5）水准点高程闭合差：30mm；（6）中桩高程：10 cm。在施工复测中要增加或移设的水准点，增测的横断面等工作，一律按新线勘测的要求进行。由于施工阶段对土石方数量计算的要求比定测时要准确，所以横断面要测得密些，其间隔应根据地形情况和控制土石方数量需要的精度而定，一般平坦地区每50m一个；而在起伏大的地区，应不大于20 m一个，同时中线上的里程桩也应加密。4.2竣工测量在路基土石方工程完工之后，铺轨之前应当进行线路竣工测量。它的任务是最后确定线路中线位置，作为铺轨的依据；同时检查路基施工质量是否符合设计要求。它的内容包括中线测量
28、、高程测量和横断面测量。（一）中线测量首先根据护桩将主要控制点恢复到路基上，进行线路中线贯通测量；在有桥、隧的地段，应从桥梁、隧道的线路中线向两端引测贯通。贯通测量后的中线位置，应符合路基宽度和建筑物接近限界的要求；同时中线控制桩和交点桩应固桩。对于曲线地段，应支出交点，重新测量转向角值；当新测角值与原来转向角之差在允许范围内时，仍采用原来的资料；测角精度与复测时相同。曲线的控制点应进行检查，曲线的切线长、外矢距等检查误差在1/2 000以内时，仍用原桩点；曲线横向闭合差不应大于5 cm。中线上，直线地段每50 m、曲线地段每20 m测设一桩；道岔中心、变坡点、桥涵中心等处均需钉设加桩；全线里
29、程自起点连续计算，消灭由于局部改线或假设起始里程而造成的里程不能连续的“断链”。（二）高程测量竣工测量时，应将水准点移设到稳固的建筑物上，或埋设永久性混凝土水准点；其间距不应大于2 km；其精度与定测时要求相同；全线高程必须统一，消灭因采用不同高程基准而产生的“断高”。中桩高程按复测方法进行，路基高程与设计高程之差不应超过5 cm。（三）横断面测量主要检查路基宽度，侧沟、天沟的深度，宽度与设计值之差不得大于5 cm；路堤护道宽度误差不得大于10 cm。若不符合要求且误差超限者应进行整修。结 论铁路施工能否做到规范化，是解决和防范施工阶段环境污染的核心途径。而要真正做到规范化施工，实际和要求相差
30、甚远，所以，监理应该根据“五控两管”所包括的内容，严肃认真地将环保监理的精神实质贯彻到实际工作中，同时还应积极探索实施环保监理的途径、措施，为铁路施工过程中的环境保护工作发挥监理应尽的作用。高精度、高智能的高端测量设备在快速、精确的高铁施工中，极大的提高了测量工作效率、提高了测量精度，给铁路建设提供了有力的机械设备保障。随着国内铁路的快速发展，为进一步确保铁路列车安全运行，建立完善的铁路接触网精密测量技术越来重要。在铁路工程施工中，施工测量是控制工程质量的重要手段，同时直接影响工程的成本控制，进度控制。根据工程施工特点，提出施工测量的主要任务和工作重点，建立规范的施工测量顺序和检测程序，通过组
31、织措施、管理措施和技术措施对施工测量进行控制，取得了良好的效果，优化了工作环节，降低了粗差风险，节约测量成本，为施工提供准确依据。致 谢在本次论文创作中，存在许多的不足，作为老师，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；你们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，每个细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你们开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个设计中。在本次设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！还有兰州铁路局，是他们给了我这次实习的机会，在那里我学会了给自己一个定位，如何面对自己的人生，如何独立解决问题，更重要的是如何将理论与实践结合起来，将自己的书本知识更好的融合到生产实践当中，总之在兰铁局的日子是我一生中一段难忘的经历。再次感谢曾经默默帮助我的老师、领导和同学！希望你们在以后的日子里工作愉快、事事顺利。参 考 文 献1.铁道工程测量王兆祥，中国铁道出版社，1998年1月2.测量学杨松林，中国铁道出版社，2002年2月3.铁道工程测量学朱成燐、王兆祥，中国铁道出版社4.铁道工程测量王兆祥、傅晓村、卓建成，测绘出版社5.土木工程测量（上）罗新宇，中国铁道出版社，2003年10月6.土木工程测量（下）姚德新，中国铁道出版社，2003年12月