坐標(biāo)法在既有普速鐵路道岔設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡拔香

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南 714000)

既有普速鐵路道岔更換的施工方法一般采用原位更換法。隨著線路等級(jí)的逐步提高，需更換道岔與擬更換道岔存在型號(hào)、長(zhǎng)度不一致的情況，就會(huì)造成撥道量較大、曲線侵入道岔內(nèi)部、曲線與道岔順接等問題。此類問題應(yīng)在設(shè)計(jì)階段提出有效的解決方案。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，外業(yè)數(shù)據(jù)采集一般選擇偏角法(或支距法)，該方法數(shù)據(jù)采集量大，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算復(fù)雜，效率較低。如果外業(yè)勘測(cè)時(shí)采用坐標(biāo)法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，可以大大提高設(shè)計(jì)的工作效率。下面以某車站為例，對(duì)此方法進(jìn)行介紹。

1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

坐標(biāo)法采集外業(yè)數(shù)據(jù)，首先要建立三角控制網(wǎng)。三角控制網(wǎng)一般建立在相對(duì)固定的位置，控制網(wǎng)內(nèi)控制點(diǎn)位盡量選取可以通視需更新的道岔區(qū)域及相應(yīng)特征點(diǎn)的位置。首先分別對(duì)三角控制網(wǎng)的A、B、C三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)設(shè)置(A、B、C三點(diǎn)屬于三角控制測(cè)量中基準(zhǔn)控制坐標(biāo)點(diǎn))。將A、B、C三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)采集并驗(yàn)證正確后，可以利用三角控制坐標(biāo)網(wǎng)，對(duì)道岔大修設(shè)計(jì)平面進(jìn)行外業(yè)勘測(cè)數(shù)據(jù)采集，如圖1所示。

圖1 三角控制網(wǎng)布置示意圖

外業(yè)數(shù)據(jù)采集的采集點(diǎn)應(yīng)選擇擬更換道岔和有相鄰關(guān)系的線路作為數(shù)據(jù)采集的特征點(diǎn)，一般包括既有道岔岔頭、岔心、岔尾及岔后附帶曲線的起止點(diǎn)、曲線中部加密點(diǎn)，加密點(diǎn)的數(shù)量可視曲線長(zhǎng)短及施工要求確定，選擇線路中心作為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。岔心位置坐標(biāo)必須準(zhǔn)確。以某站場(chǎng)道岔設(shè)計(jì)外業(yè)勘測(cè)數(shù)據(jù)為例，見表1。

表1 既有道岔坐標(biāo)采集數(shù)據(jù)匯總示例表

2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

將外業(yè)采集的所有控制點(diǎn)坐標(biāo)輸入CAD軟件中，就可以將既有道岔的平面位置情況投影在CAD軟件中。以某站為例，如圖2所示。

圖2 某站道岔及周邊線路特征點(diǎn)坐標(biāo)投影示意圖

3 建立擬更換的道岔理論模型

擬更換道岔的型號(hào)在更換前已經(jīng)由設(shè)備管理單位進(jìn)行了確定，由《鐵路道岔參數(shù)手冊(cè)》《常用道岔主要參數(shù)手冊(cè)》查閱得到其相應(yīng)參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)，利用CAD軟件，可繪制出擬更換道岔的理論模型，以單開混凝土枕60 kg/m鋼軌9號(hào)道岔(SC390C)為例，如圖3所示。

圖3 單開混凝土枕60 kg/m鋼軌9號(hào)道岔(SC390C)理論模型

4 道岔及相鄰附帶曲線平面設(shè)計(jì)

先選定一條基準(zhǔn)方向控制線?；鶞?zhǔn)方向控制線是對(duì)線路走向和道岔位置的基準(zhǔn)參數(shù)線，是一條理論標(biāo)準(zhǔn)線，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)線間距、道岔和相鄰線路關(guān)系、是否為正線道岔等因素綜合考慮擬定。利用基準(zhǔn)方向控制線可以對(duì)道岔的平面位置進(jìn)行調(diào)整，并可以直觀在圖形上反映出調(diào)整的大小、方向；平面位置的調(diào)整可以是道岔前后位置的調(diào)整，也可以是橫向位置的調(diào)整。以岔心為主要控制點(diǎn)，岔頭、岔心、岔尾為道岔平面方向的控制點(diǎn)。將建立好的擬更換道岔的理論模型覆蓋在需要更新的既有道岔在站場(chǎng)平面布置的投影上，這樣，更新其中一組道岔的理論模型建立完成，以某站更新單開混凝土枕60 kg/m鋼軌9號(hào)道岔為例，如圖4所示。

圖4 某站更新單開混凝土枕60 kg/m鋼軌9號(hào)道岔示意圖

將所有需要更新的道岔全部用擬更換的理論模型覆蓋后，道岔之間的夾角在CAD中可以通過(guò)相關(guān)標(biāo)注功能量取得到，夾角中布設(shè)的附帶曲線應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。其中關(guān)于道岔中心至圓曲線起止點(diǎn)位置的距離應(yīng)符合《鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)站場(chǎng)及樞紐》相關(guān)規(guī)定，以常用單開混凝土道岔為例，見表2。

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，將擬更換后的道岔前后的最不利狀況下的曲線頭尾位置確定下來(lái)，然后利用CAD軟件中的相切功能，對(duì)擬更換的道岔之間、道岔與線路之間的附帶曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將附帶曲線相關(guān)曲線要素標(biāo)注于圖上，如圖5所示。

附帶曲線的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，以常用單開混凝土道岔附帶曲線最小直線段長(zhǎng)度為例，見表3。

既有現(xiàn)場(chǎng)情況已經(jīng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集反映在了投影上，擬更換的道岔及相鄰附帶曲線在滿足各項(xiàng)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求后，與既有現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行投影比對(duì)，利用CAD軟件的量取功能，即可得到各個(gè)控制點(diǎn)相應(yīng)撥道量，其中，線條表示的是設(shè)計(jì)線路或道岔的平面布置位置，⊕是既有現(xiàn)場(chǎng)狀況的特征點(diǎn)投影，量取時(shí)，應(yīng)選取特征點(diǎn)與線路的垂足方向進(jìn)行量取，如圖6所示。

表2 混凝土枕單開及單開對(duì)稱道岔中心至圓曲線起止點(diǎn)距離(m)

圖5 附帶曲線設(shè)計(jì)示意圖

表3 道岔至附帶曲線最小直線段長(zhǎng)度(m)

圖6 撥道量數(shù)據(jù)量取示意圖

將各個(gè)特征點(diǎn)之間的量取數(shù)據(jù)匯總，就可得到施工的設(shè)計(jì)撥道量表，以某站為例，見表4。

表4 道岔施工設(shè)計(jì)特征點(diǎn)撥道量匯總表(mm)

該撥道量可以為道岔更新改造提供理論支持，便于施工操作。匯總與施工時(shí)應(yīng)注意撥道量的單位，尤其注意在鐵路線路施工中，“+、-”號(hào)代表的是撥道量的方向。施工前應(yīng)設(shè)計(jì)交底，避免施工錯(cuò)誤。

5 總 結(jié)

本文介紹了坐標(biāo)法與CAD軟件相結(jié)合設(shè)計(jì)既有普速鐵路的方法，該方法不僅適用于道岔的原位更換施工設(shè)計(jì)，也可以對(duì)擬更換道岔的平面位置前后平移、既有站場(chǎng)內(nèi)布設(shè)新道岔、拆除道岔、附帶曲線整治等工作提供理論依據(jù)和施工數(shù)據(jù)支持。此方法已經(jīng)在既有普速鐵路道岔設(shè)計(jì)中實(shí)際應(yīng)用，并取得了良好的檢驗(yàn)效果。