高速鐵路測(cè)量系統(tǒng) >> CP球棱鏡

產(chǎn)品編號(hào)： 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(cè)量系統(tǒng)

產(chǎn) 品 說(shuō) 明

CP網(wǎng)是高速鐵路軌道施工的基礎(chǔ)控制網(wǎng)，沒(méi)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(cè)量中心嚴(yán)格位于球心

基于簡(jiǎn)單幾何原理的對(duì)中概念

CP球棱鏡組標(biāo)志體系：

埋沒(méi)簡(jiǎn)單易行，普通熟練工勝任;

重復(fù)設(shè)置極其簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)中，無(wú)需整平，自定心；

高可靠的重復(fù)設(shè)置精度，無(wú)需維護(hù)；

適用于任意方向的觀測(cè)；

平面和高程觀測(cè)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(duì)中和整平的工藝過(guò)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(cè)量與平面測(cè)量統(tǒng)一到相同物理基準(zhǔn)上。這不但是對(duì)高速鐵路精密定位測(cè)量的目標(biāo)器件的重大革新，而且是對(duì)整個(gè)精密工程測(cè)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(wú)論是 CPIII 建網(wǎng)時(shí)或是全站儀通過(guò) 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(cè)量精度將直接影響最終的調(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(jiǎn)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(dòng)，也可在測(cè)量時(shí)繞垂直軸（即棱鏡豎軸）轉(zhuǎn)動(dòng)。理論上要求棱鏡無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)橫軸和豎軸的中心延長(zhǎng)線必須交于一點(diǎn)， 測(cè)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(cè)量點(diǎn)始終保持一致，不會(huì)產(chǎn)生水平和垂直移動(dòng)，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(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，實(shí)際上就是觀測(cè)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(duì)它進(jìn)行觀測(cè)的要求。要實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度觀測(cè)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(duì)以不同的上、下、左、右小角度偏轉(zhuǎn)的棱鏡進(jìn)行測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)準(zhǔn)不同的方向設(shè)站的全站儀進(jìn)行距離和角度的測(cè)量。 這是原來(lái)測(cè)量中很少遇到的情況，而CPIII 網(wǎng)的相對(duì)精度和精度都是原來(lái)鐵路測(cè)量沒(méi)有或少有的；CPIII 點(diǎn)上的棱鏡的工作狀況就決定了對(duì)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(cè)量外， 還需要使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行的目標(biāo)點(diǎn)高程測(cè)量， 水準(zhǔn)尺不可能立在棱鏡的中心點(diǎn)位置來(lái)測(cè)量，為了保證水準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(zhǎng)即是棱鏡中心位置的高程。

因此， 使用傳統(tǒng)圓棱鏡來(lái)代表目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)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(guò)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(cè)量完成之后，再插入一根更長(zhǎng)的螺桿或軸來(lái)配套承載水準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(guò)程中，常常由于軸桿或者螺桿的碰損等原因，使它無(wú)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(guò)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?qǐng)A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?qǐng)A柱筒的外徑，深度大于中空?qǐng)A柱筒的長(zhǎng)度，在孔內(nèi)灌入快干砂漿或者錨固劑，將中空?qǐng)A柱筒插入孔中、使中空?qǐng)A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?qǐng)A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?qǐng)A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(wú)論怎樣放置和旋轉(zhuǎn)球心始終保持不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了CPIII網(wǎng)對(duì)棱鏡組的特殊要求。 經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)量， 因?yàn)榍蛐屠忡R的結(jié)構(gòu)決定了球型棱鏡無(wú)論何種姿態(tài)下立尺于球頂獲得的高程與測(cè)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(guò)該差值即可方便的獲得球型棱鏡中心所代表的測(cè)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(duì)中， 安放快捷，不會(huì)引入水泡誤差， 各向異性有保障。而且其市場(chǎng)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(duì)多次使用CPIII 點(diǎn)，在不同的方向和高度上觀測(cè)CPIII 點(diǎn)，而能夠保證觀測(cè)的是幾何意義上的同一點(diǎn)起到革命性的變革。