Excel數(shù)據(jù)處理在鐵路線(xiàn)路大修縱斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/劉海兵 屈 進(jìn) 王 廣

一、引言

根據(jù)2019年獨(dú)山子石化公司專(zhuān)用鐵路大修工作計(jì)劃，采用國(guó)鐵大型養(yǎng)路機(jī)械（簡(jiǎn)稱(chēng)“大機(jī)”）對(duì)區(qū)間線(xiàn)路進(jìn)行養(yǎng)修作業(yè)。為開(kāi)展好此項(xiàng)工作，鐵路運(yùn)輸公司利用大修停運(yùn)期，組織施工力量對(duì)計(jì)劃維修的30km線(xiàn)路3000多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行軌面高程測(cè)量，對(duì)縱斷面進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)，為搗固車(chē)作業(yè)提供技術(shù)數(shù)據(jù)。通過(guò)本次大機(jī)作業(yè)全面改善了專(zhuān)用鐵路線(xiàn)路平、縱斷面，提高了線(xiàn)路抗變形能力及穩(wěn)定性，為今后鐵路運(yùn)輸安全運(yùn)行打下了良好基礎(chǔ)。

目前對(duì)既有鐵路線(xiàn)路縱斷面拉坡設(shè)計(jì)常采用緯地軟件，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的速度快、效率高，但前期需要 Excel處理外業(yè)軌面測(cè)量數(shù)據(jù)，需購(gòu)買(mǎi)昂貴的軟件鎖，且安裝使用不方便。本設(shè)計(jì)直接采用Excel處理軌面高程測(cè)量數(shù)據(jù)，在Excel數(shù)據(jù)表中插入“帶平滑線(xiàn)的散點(diǎn)圖”生成實(shí)測(cè)軌面高程曲線(xiàn)，通過(guò)手動(dòng)拉坡設(shè)計(jì)，調(diào)用函數(shù)自動(dòng)計(jì)算出對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)軌面高程及起到量，為大機(jī)作業(yè)提供技術(shù)數(shù)據(jù)，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

二、Excel 數(shù)據(jù)處理對(duì)既有鐵路線(xiàn)路大修縱斷面設(shè)計(jì)

（一）既有鐵路大修縱斷面施測(cè)及數(shù)據(jù)記錄

對(duì)計(jì)劃進(jìn)行大修的30km線(xiàn)路按間隔10m一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行軌面高程測(cè)量，按下表格式（圖1）記錄在Excel 數(shù)據(jù)表中，同時(shí)測(cè)量道床厚度，記錄線(xiàn)路曲線(xiàn)要素（ZH、HY、YH、HZ）、橋梁、道口、隧道、邊坡點(diǎn)等現(xiàn)場(chǎng)資料。

圖1 （限于篇幅，本文中所有圖片只截取了部分?jǐn)?shù)據(jù)用于示例）

（二）繪制軌面高程曲線(xiàn)

在Excel 數(shù)據(jù)表中，“插入—散點(diǎn)圖—帶平滑線(xiàn)的散點(diǎn)圖”，選擇對(duì)應(yīng)線(xiàn)路里程及軌面高程數(shù)據(jù)繪制出軌面高程曲線(xiàn)，繪制出的軌面高程曲線(xiàn)可以直觀的顯示出既有縱斷面變化趨勢(shì)，若線(xiàn)形上有突變的畸形點(diǎn)（如圖2所示），可以判定是測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)有誤，應(yīng)重新核對(duì)數(shù)據(jù)（若重新核對(duì)數(shù)據(jù)有困難時(shí)，此測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可剔除，拉坡設(shè)計(jì)時(shí)忽略此測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，此測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)起道量根據(jù)實(shí)際作業(yè)時(shí)前后進(jìn)行順坡）。為便于更好地進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)，可對(duì)橫坐標(biāo)（線(xiàn)路里程）、縱坐標(biāo)（高程）、軌面高程曲線(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)顯示設(shè)置

圖2

（三）拉坡設(shè)計(jì)并計(jì)算設(shè)計(jì)軌面高程及起道量

1.拉坡設(shè)計(jì)遵循的相關(guān)原則。

在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范約束條件的前提下，對(duì)軌面高程進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)，以橋梁、道口、道岔、站臺(tái)、原道床過(guò)薄或過(guò)厚點(diǎn)為控制點(diǎn)，參照原軌面，試定這些點(diǎn)的設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高，試定其前后的坡段。受原有條件限制，只能對(duì)原縱斷面，盡最大可能予以改善。如原有線(xiàn)路已超過(guò)限制坡度且改善有困難時(shí)，只得保留。盡可能設(shè)計(jì)長(zhǎng)的坡段，每段坡長(zhǎng)一般不短于該區(qū)段到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)得一半，個(gè)別困難地段，應(yīng)不短于200m。同時(shí)避免變坡點(diǎn)不得設(shè)置在無(wú)碴橋梁的兩端或緩和曲線(xiàn)的始終點(diǎn)前后或道岔兩端?？紤]到大機(jī)在搗固作業(yè)起道容易、落道難的情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循“只起道、不落道”的原則進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)。

縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)后，線(xiàn)路縱斷面形成更加吻合線(xiàn)路實(shí)際的縱斷面線(xiàn)形。但線(xiàn)路縱斷面設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)對(duì)所擬定坡度及坡段到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重點(diǎn)核對(duì)復(fù)核是否可行，如起道量大，路基寬度不足，則需調(diào)整。試定的坡度及坡段，經(jīng)常要經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，才能符合標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，便于施工，經(jīng)濟(jì)合理。

2.拉坡設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理。

在軌面高程曲線(xiàn)圖中添加趨勢(shì)線(xiàn)，或者手動(dòng)添加輔助直線(xiàn)，確定出擬定坡段的起點(diǎn)、終點(diǎn)，參照原軌面，試定坡段的起點(diǎn)、終點(diǎn)的設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高，計(jì)算出擬定坡段的坡度。然后根據(jù)坡段起點(diǎn)設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高與坡度計(jì)算出對(duì)應(yīng)里程設(shè)計(jì)高程及起道量（圖3）。

圖3

在Excel 數(shù)據(jù)表中，“插入—散點(diǎn)圖—帶平滑線(xiàn)的散點(diǎn)圖”，選擇對(duì)應(yīng)線(xiàn)路里程及設(shè)計(jì)軌面高程數(shù)據(jù)繪制出設(shè)計(jì)軌面高程曲線(xiàn)（圖4）。

圖4

三、結(jié)論

本次數(shù)據(jù)處理結(jié)果對(duì)獨(dú)山子石化專(zhuān)用鐵路線(xiàn)路大修作業(yè)起到了指導(dǎo)作用，達(dá)到指導(dǎo)大機(jī)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)單，縮短了時(shí)間，有很強(qiáng)的實(shí)用性。本設(shè)計(jì)暫未考慮到豎曲線(xiàn)，下一步研究中將考慮豎曲線(xiàn)的設(shè)置，同時(shí)由于Excel數(shù)據(jù)圖表顯示篇幅局限，處理數(shù)據(jù)時(shí)需將數(shù)據(jù)分隔成多個(gè)數(shù)據(jù)表，在拉破設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分割點(diǎn)處坡度的連續(xù)性，以提高起道量的準(zhǔn)確度。