利用方向自适应投影统一运营铁路坐标系

摘要

为满足《高速铁路工程测量规范》中投影长度变形值不宜大于10mm/km的规定，铁路设计单位常把高速铁路平面坐标系划分为若干投影带高斯独立坐标系。相邻投影带之间的搭接段线路设计中线，可采用左投影带的设计参数或者右投影带的设计参数来推算，由于投影变形导致相邻投影带推算出的线路设计中线存在横向偏差，在轨道检测时会发现使用不同投影带坐标推算的线路中线不重合，若处理不当，将降低线路的平顺性，给高铁运营安全带来隐患。
　　为消除分带投影变形造成的高速铁路线路换带处设计中线横向偏差，论文提出利用方向自适应投影统一运营铁路坐标系的方法，首先利用方向自适应投影将线路控制点投影到同一坐标系，以转换后的线路控制点作为公共点采用整体最小二乘求取各带高斯独立坐标系到方向自适应投影面坐标系的转换参数，将各带高斯独立坐标系下的交点坐标转换到方向自适应投影面坐标系。根据转换后的交点坐标，改正后的曲线半径和缓和曲线长得到新的平面和纵断面线路参数文件（曲线表和坡度表）。
　　统一坐标系后线路的转向角、圆曲线半径、缓和曲线长、圆曲线长、夹直线长等线路参数与原始设计参数会存在较差，建立线路参数与正矢的函数，进而获得线路30m和300m的平顺性函数，通过求取平顺性函数对转向角、半径、缓和曲线长的微分，从理论上验证了新的线路参数不会降低线路的平顺性;最后通过工程实例采用MATLAB编制程序实现整体最小二乘坐标转换，获得转换后的线路平面和纵断面参数，定量分析转换后的线路参数变化对线路平顺性影响，认为统一坐标系后的线路参数变化不会影响线路的平顺性，利用方向自适应投影统一运营铁路坐标系的方法是行之有效的。
　　利用方向自适应投影统一运营铁路坐标系，消除搭接段线路设计中线存在的横向偏差，实现运营铁路坐标系统、里程系统的统一，有效地提高了轨道检测效率，具有较高的工程实用性。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标与内容

1．4 论文的组织和安排

第2章 线路中线偏差

2．1 线路中线点坐标

2．2 线路横向偏差

第3章 方向自适应投影的铁路线路坐标

3．1 自动选择转换公共点

3．2 整体最小二乘坐标转换

3．2．1 整体最小二乘参数方程的建立

3．2．2 整体最小二乘参数方程的求解

3．2．3 平面线路参数计算

3．3 变坡点平面里程转换方向自适应投影面里程的模型

3．3．1 平面里程转换方向自适应投影里程

3．3．2 方向自适应投影后的坡度

3．4 坐标系统一对线路平顺性的影响

第4章 平面里程与轨面里程的转换

4．1 变坡点轨面里程

4．2 方向自适应投影平面里程与轨面里程的转换

4．2．1 任意方向自适应投影里程转轨面里程

4．2．2 任意轨面里程转方向自适应投影平面里程

第5章 实例分析

结论和展望

致谢

参考文献