高速鐵路測量系統(tǒng) >> CP球棱鏡

產(chǎn)品編號： 2217121716

產(chǎn)品名稱： CP球棱鏡

規(guī)格：

產(chǎn)品備注：

產(chǎn)品類別： 高速鐵路測量系統(tǒng)

產(chǎn) 品 說 明

CP網(wǎng)是高速鐵路軌道施工的基礎(chǔ)控制網(wǎng)，沒有高精度穩(wěn)定的CP網(wǎng)，就不可能建成合格的高速鐵路 CP球棱鏡組標(biāo)志體系：

完全擺脫了現(xiàn)在通用的圓棱鏡的束縛

測量中心嚴(yán)格位于球心

基于簡單幾何原理的對中概念

CP球棱鏡組標(biāo)志體系：

埋沒簡單易行，普通熟練工勝任;

重復(fù)設(shè)置極其簡單，無需對中，無需整平，自定心；

高可靠的重復(fù)設(shè)置精度，無需維護(hù)；

適用于任意方向的觀測；

平面和高程觀測嚴(yán)格歸心，使用同一裝置；

可以十分方便地埋設(shè)在接觸網(wǎng)電桿、放撞墻、邊墻上 ；

使用效果遠(yuǎn)優(yōu)于進(jìn)口反射棱鏡標(biāo)志組，價(jià)格便宜。

用球棱鏡組取代傳統(tǒng)的園棱鏡組作為CPIII的標(biāo)志

采用球型棱鏡取代常規(guī)圓棱鏡，從根本上免除了棱鏡對中和整平的工藝過程，而且提高了棱鏡的各方向獲取數(shù)據(jù)的同一性，將高程測量與平面測量統(tǒng)一到相同物理基準(zhǔn)上。這不但是對高速鐵路精密定位測量的目標(biāo)器件的重大革新，而且是對整個(gè)精密工程測量的目標(biāo)器件的重大革新，有著十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

在軌道板精調(diào)施工中，棱鏡缺一不可。無論是 CPIII 建網(wǎng)時(shí)或是全站儀通過 CPIII 目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行自由設(shè)站，棱鏡重復(fù)安裝的實(shí)際物理位置的同一性和測量精度將直接影響終的調(diào)整精度，所以研發(fā)一款高精度并且使用方便、結(jié)構(gòu)簡單的棱鏡組是高鐵施工的迫切需要

1） 高鐵施工中傳統(tǒng)圓棱鏡的缺陷

常規(guī)圓棱鏡由玻璃體、棱鏡框、橫軸（水平軸） 、豎軸（垂直軸） 、 U型架、棱鏡座等部件組成，如圖 3 所示。常規(guī)棱鏡可繞水平軸（即棱鏡橫軸）俯仰轉(zhuǎn)動，也可在測量時(shí)繞垂直軸（即棱鏡豎軸）轉(zhuǎn)動。理論上要求棱鏡無論怎樣轉(zhuǎn)動橫軸和豎軸的中心延長線必須交于一點(diǎn)， 測量光反射中心也要交于這一點(diǎn)，即機(jī)械旋轉(zhuǎn)點(diǎn)和測量點(diǎn)始終保持一致，不會產(chǎn)生水平和垂直移動，但實(shí)際加工出的圓棱鏡很難做到。這樣圓棱鏡就帶入了自身的誤差，互換使用后的誤差就更大。

圖 3 常規(guī)、傳統(tǒng)棱鏡

在對目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測時(shí)，實(shí)際上就是觀測代表目標(biāo)點(diǎn)的棱鏡中心。任何目標(biāo)點(diǎn)都存在需要從不同的位置對它進(jìn)行觀測的要求。要實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度觀測并不難，只需要棱鏡能旋轉(zhuǎn)就可以實(shí)現(xiàn)，常規(guī)圓棱鏡當(dāng)然也能旋轉(zhuǎn)，但是常規(guī)圓棱鏡在棱鏡各向異性要求上（從同一位置對以不同的上、下、左、右小角度偏轉(zhuǎn)的棱鏡進(jìn)行測量，所獲得的棱鏡中心的三維坐標(biāo)值的差異）鮮有涉足，當(dāng)旋轉(zhuǎn)后圓棱鏡中心代表的實(shí)際測量的物理中心位置就很難保證一致。 而在高鐵線上工程施工中首先需要就是建立 CPIII 網(wǎng)，觀測的方法決定了放置在某個(gè) CPIII 點(diǎn)上的棱鏡需要多次重復(fù)安裝和對準(zhǔn)不同的方向設(shè)站的全站儀進(jìn)行距離和角度的測量。 這是原來測量中很少遇到的情況，而CPIII 網(wǎng)的相對精度和精度都是原來鐵路測量沒有或少有的；CPIII 點(diǎn)上的棱鏡的工作狀況就決定了對棱鏡及其安置方式提出了新的技術(shù)要求。

需要具有高程值的目標(biāo)點(diǎn)除了使用全站儀進(jìn)行平面坐標(biāo)測量外， 還需要使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行的目標(biāo)點(diǎn)高程測量， 水準(zhǔn)尺不可能立在棱鏡的中心點(diǎn)位置來測量，為了保證水準(zhǔn)測量的高程代表棱鏡中心的高程，實(shí)際施工中多采用在圓棱鏡底座上加裝水準(zhǔn)氣泡的辦法讓圓棱鏡豎軸鉛垂， 在進(jìn)行高程水準(zhǔn)測量時(shí)拿掉棱鏡，直接在底座支架上立尺，獲得的高程后加上棱鏡中心位置到底座支架的定長即是棱鏡中心位置的高程。

因此， 使用傳統(tǒng)圓棱鏡來代表目標(biāo)點(diǎn)的測量裝置， 不僅構(gòu)造復(fù)雜， 使用麻煩，穩(wěn)定性差，而且安裝過程需要首先在防撞墻或臨時(shí)基樁上打孔預(yù)埋不銹鋼軸套，使用時(shí)用與之配合的螺桿或者軸旋入或插入預(yù)埋的軸套中， 再在螺桿或軸的另一端插入普通園棱鏡，平面測量完成之后，再插入一根更長的螺桿或軸來配套承載水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)尺；如此棱鏡組一是每次安裝棱鏡不可能保證可靠的重復(fù)性。二是棱鏡中心的平面坐標(biāo)與水準(zhǔn)測量的高程值也難以高度統(tǒng)一。如下圖所示

而且在實(shí)際工作過程中，常常由于軸桿或者螺桿的碰損等原因，使它無法順利地插入或者旋入預(yù)埋的軸套中。

球棱鏡目標(biāo)組

2) 球型棱鏡的優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)一個(gè)實(shí)體的球，安放在與它相切的空心的圓柱體套管上時(shí)，不論怎樣放置和旋轉(zhuǎn)，球心的位置將始終保持不變，而且始終在圓柱體的中軸線上。

通過巧妙的加工工藝和定位角偶， 可以保證球棱鏡中的玻璃棱鏡體的反射中心與外殼形狀為球體的球心準(zhǔn)確重合。

安放球棱鏡的中空圓柱筒是用不銹鋼制作的， 只要求與球棱鏡相切的圓柱筒上頂面平直而且內(nèi)徑是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓形即可。在防撞墻的上頂面每隔 60 米左右向下鉆孔，鉆孔的孔徑大于安放球棱鏡的中空圓柱筒的外徑，深度大于中空圓柱筒的長度，在孔內(nèi)灌入快干砂漿或者錨固劑，將中空圓柱筒插入孔中、使中空圓柱筒的頂面略高于（1-2mm）防撞墻的上頂面即可，待砂漿或錨固劑穩(wěn)定凝固后，就可以使用了。

在路基段可以先在接觸桿的基座邊上建造一根直徑為 120mm 左右，高度為500mm 左右的鋼筋混凝土臨時(shí)基樁，在基樁上頂面中心預(yù)埋安放球棱鏡的中空圓柱筒，方法要求與上同。

在隧道內(nèi)可以將安放球棱鏡的中空圓柱筒垂直預(yù)埋在邊溝外側(cè)距離邊墻 50mm左右的地方，方法要求與上同。

這樣球棱鏡就可以十分方便地放置在垂直預(yù)埋的不銹鋼圓柱筒上， 無論怎樣放置和旋轉(zhuǎn)球心始終保持不動，實(shí)現(xiàn)了CPIII網(wǎng)對棱鏡組的特殊要求。 經(jīng)過工藝控制和高精度加工的球棱鏡的外經(jīng)公差可以保證在 0.02-0.03mm, 球棱鏡的反射中心與球心的重合度可以控制在 0.05-0.08mm。也就是反射中心與球心的不重合性將在 0.1mm 左右。這樣的反射器的精度在精密空間三維定位上是完全可以滿足要求的。

在進(jìn)行球型棱鏡中心高程水準(zhǔn)測量時(shí)， 只需直接在球型棱鏡球頂位置立上水準(zhǔn)尺即可測量， 因?yàn)榍蛐屠忡R的結(jié)構(gòu)決定了球型棱鏡無論何種姿態(tài)下立尺于球頂獲得的高程與測量球棱鏡中心獲得高程之差都是一定值， 該定值為球型棱鏡的半徑，通過該差值即可方便的獲得球型棱鏡中心所代表的測量點(diǎn)的高程。 以球型棱鏡作為目標(biāo)點(diǎn)， 不需要依靠水泡進(jìn)行整平， 不需要對中， 安放快捷，不會引入水泡誤差， 各向異性有保障。而且其市場投放價(jià)格也低于傳統(tǒng)圓棱鏡目標(biāo)組。它的應(yīng)用將對多次使用CPIII 點(diǎn)，在不同的方向和高度上觀測CPIII 點(diǎn)，而能夠保證觀測的是幾何意義上的同一點(diǎn)起到革命性的變革。