偏角法整正曲線在線路平面精確定位中的應(yīng)用

1、偏角法整正曲線在線路平面精確定位中的應(yīng)用南陽(yáng)工務(wù)段岳良張玉明摘要：通過(guò)對(duì)既有線的改造，鐵路的數(shù)次大提速得以順利實(shí)現(xiàn)，但在對(duì)既有線中，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不低于提速后所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，就需要設(shè)備管理單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，把多年來(lái)經(jīng)過(guò)維修保養(yǎng)及列車運(yùn)行造成偏離原設(shè)計(jì)狀態(tài)的設(shè)備，恢復(fù)到設(shè)計(jì)狀態(tài)或更為優(yōu)化的線路平面狀態(tài)，利用偏角法對(duì)曲線及兩側(cè)直線進(jìn)行校正，并依據(jù)校正后的平面位置經(jīng)二次測(cè)量、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)曲線內(nèi)任意點(diǎn)平面位置的精確確定，并借助線路控制樁對(duì)該點(diǎn)位進(jìn)行鎖定，使日常檢查及施工時(shí)可精確判別對(duì)應(yīng)點(diǎn)線路平面位置的偏移情況。關(guān)鍵詞：直線定位曲線定位偏角法任意點(diǎn)定位一、引言近年來(lái)，在線路大中修作業(yè)時(shí)，作為一種對(duì)

2、線路，尤其是對(duì)經(jīng)多年運(yùn)營(yíng)、維修后既有曲線平面位置產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)后，恢復(fù)到設(shè)計(jì)位置的測(cè)量撥正辦法，偏角法有其準(zhǔn)確、方便等優(yōu)勢(shì)為其他方法所不及。但在對(duì)偏角法使用時(shí)，一味的按測(cè)量程序進(jìn)行，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及使用目的進(jìn)行認(rèn)真分析，便很難達(dá)到理想的效果，同時(shí)，因鐵路提速的需要，線路需要更為精確的定位，對(duì)于偏角法整正曲線，便應(yīng)更為靈活，新的要求中起到更大的指導(dǎo)作用。另外，隨著鐵路機(jī)械化程度的進(jìn)一步提高，大、中型搗固車在線路維修中的普遍使用，一旦發(fā)生曲線要素點(diǎn)位置偏差，便會(huì)導(dǎo)致曲線終端連接不順，出現(xiàn)“鵝頭”或“反彎”，對(duì)線路曲線的要素點(diǎn)位置提出了更為精確的要求。二、偏角法整正曲線的分析、偏角法作業(yè)順序偏角法測(cè)量既有

3、曲線，在第一階段，要測(cè)出每個(gè)20m測(cè)點(diǎn)的偏角，即切線方向與置鏡點(diǎn)到各測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；移動(dòng)置鏡點(diǎn)后的各個(gè)測(cè)段，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與置鏡點(diǎn)到每個(gè)20米測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；最后一個(gè)置鏡點(diǎn)，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與切線方向的夾角。則既有曲線的轉(zhuǎn)角等于上述各角的總和。第一個(gè)置鏡點(diǎn)與最后一個(gè)置鏡點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在曲線范圍之外，在直緩點(diǎn)與緩直點(diǎn)外側(cè)060m的20m測(cè)點(diǎn)上；第二個(gè)與倒數(shù)第二個(gè)置鏡點(diǎn)，最好在緩圓點(diǎn)與圓緩點(diǎn)附近的20m測(cè)點(diǎn)上。其余置鏡點(diǎn)應(yīng)保證通視與觀測(cè)清晰，置鏡點(diǎn)間距離一般不宜長(zhǎng)于200300m。、計(jì)算撥距的條件前提條件：既有曲線撥正到設(shè)計(jì)位置，曲線長(zhǎng)度應(yīng)基本保持不變，才能保證必要的計(jì)算精度。所以該辦法適用于

4、將錯(cuò)動(dòng)的既有曲線撥正為規(guī)則線形，以及撥動(dòng)前后曲線長(zhǎng)度不會(huì)大量變化的改建設(shè)計(jì)。若既有曲線的轉(zhuǎn)角較大，且要增大曲線半徑，則改建后線路長(zhǎng)度縮短；若采用一般方法計(jì)算撥距，就要產(chǎn)生很大誤差，需要用特殊方法計(jì)算撥距。保證終切線不撥動(dòng)，首先，要保證既有曲線的轉(zhuǎn)角不變動(dòng)，以免終切線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證設(shè)計(jì)曲線的既有曲線的轉(zhuǎn)角相等。其次，還必須使既有曲線測(cè)量終點(diǎn)的撥距為零，以免引起終切線的平行移動(dòng)，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使測(cè)量終點(diǎn)設(shè)計(jì)曲線和既有曲線的漸伸線長(zhǎng)度相等。、偏角法分析在利用偏角法進(jìn)行曲線測(cè)量時(shí)，最難以掌握和容易出現(xiàn)差異的是對(duì)兩側(cè)直線方向的確定，就以上偏角法作業(yè)順序看，第一個(gè)和最后一個(gè)置鏡點(diǎn)需在曲線范圍以外

5、，首尾外側(cè)060米，這個(gè)思路是考慮到曲線首尾經(jīng)列車作用及日常維修保養(yǎng)作業(yè)的影響，可能會(huì)出現(xiàn)一定偏差，產(chǎn)生曲線首尾不在切線方向的現(xiàn)象，為使測(cè)量結(jié)果精確其間，把第一個(gè)置鏡點(diǎn)放置在這個(gè)范圍。但目前既有線的情況是相當(dāng)一部分既有線都不同程度的存在較大的，鵝頭或反彎，根據(jù)動(dòng)態(tài)檢查資料顯示，這些反彎大多被動(dòng)態(tài)檢查車判定為曲線，長(zhǎng)度在20米至80米，半徑多在14000米左右，如果在這種情況下，按要求把第一個(gè)置鏡點(diǎn)放置在上述范圍內(nèi)，依然難以準(zhǔn)確的測(cè)定出切線的方向，所測(cè)出的結(jié)果顯然與我們實(shí)際需要的不符，所以，以上辦法難以準(zhǔn)確測(cè)出一條曲線的轉(zhuǎn)向角。通過(guò)對(duì)曲線撥距條件的分析可以發(fā)現(xiàn)，前提條件要求要保證既有曲線長(zhǎng)度基本

6、保持不變，這在對(duì)產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)后的既有曲線進(jìn)行作業(yè)過(guò)程中，一般不會(huì)發(fā)生改變其長(zhǎng)度的情況。但保證終切線不撥動(dòng)，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)便難以掌握。在人工撥道作業(yè)時(shí)，曲線首尾易發(fā)生變化，難以掌握準(zhǔn)確的切線位置，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況是曲線首尾大都與設(shè)計(jì)位置存在一定的偏差，測(cè)量結(jié)果難以保證曲線轉(zhuǎn)角與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角相等，這樣就保證不了終切線不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當(dāng)測(cè)量中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)角不等時(shí)，便需要通過(guò)調(diào)整終切線方向，使其與設(shè)計(jì)方向一致，這個(gè)調(diào)整的幅度便是終切線需要撥動(dòng)的距離，所以在“計(jì)算撥距條件”中所要求的“必須使既有曲線測(cè)量終點(diǎn)撥距為零”前提便無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另外，對(duì)于一條單純的曲線，其轉(zhuǎn)角客觀上是一定的，但對(duì)于距離較近的相連的幾條曲線，因曲線與曲線間

7、的夾直線長(zhǎng)度相對(duì)較短，在日常作業(yè)時(shí)，未能對(duì)曲線進(jìn)行全面把握，很易造成曲線首尾及夾直線方向扭曲線，在這種情況下單純考慮一條曲線的撥正已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的需要，要對(duì)幾條相關(guān)曲線進(jìn)行全面考察，綜合考慮，以實(shí)現(xiàn)曲線布局合理，夾直線方向正確。如圖一所示，設(shè)計(jì)曲線位置與現(xiàn)場(chǎng)曲線位置間存在一定的偏差，如果我們單純的以曲線頭尾的實(shí)際切線方向?yàn)橐罁?jù)來(lái)對(duì)該條曲線進(jìn)行測(cè)量并撥正，那可以預(yù)見(jiàn)，作業(yè)的結(jié)果可以保證曲線的圓順，但卻會(huì)導(dǎo)致曲線與兩側(cè)直線連接不暢順。三、偏角法整正曲線時(shí)存在問(wèn)題的解決辦法就以上所分析的結(jié)果，對(duì)與偏角法整正曲線時(shí)存在問(wèn)題，要考慮從整體上來(lái)解決，而不是只單純以整正曲線的思路來(lái)解決，要把曲線、曲線兩側(cè)

8、的直線，有必要的話還要同夾直線較短的相鄰的曲線一同進(jìn)行綜合考慮，如圖一中所示，因設(shè)計(jì)曲線位置與實(shí)際曲線位置間存在的差異，在確定直線方向時(shí)，不宜以曲線兩側(cè)060米的直統(tǒng)一認(rèn)識(shí)向來(lái)確定曲線的切線方向，而應(yīng)在設(shè)計(jì)曲線頭、尾附近選擇一點(diǎn)，然后自直線方向（一般應(yīng)在該點(diǎn)向直線方向150米以外）架設(shè)儀器，選定直線方向，以此為切線方向，測(cè)出所選定的點(diǎn)（圖一中的A、B點(diǎn)）偏離直線方向的距離，并以A、B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的直線方向點(diǎn)為基點(diǎn)，按曲線偏角法的測(cè)量步驟進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。對(duì)于A、B兩點(diǎn)外側(cè)的直線方向點(diǎn)，不必參加計(jì)算，可直接用儀器測(cè)定出各點(diǎn)偏離直線方向的距離，按所測(cè)結(jié)果撥正直線方向便可。對(duì)于多曲線線相連，中間夾設(shè)計(jì)曲線位

9、置實(shí)際曲線位置圖一AB直線較短的曲線組合（如圖二），如果單純的對(duì)曲線一、曲線二進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，進(jìn)行整正，必然造成兩曲線中間的夾直線方向不能保證，直線扭曲?？尚械姆椒☉?yīng)當(dāng)是把曲線一、曲線二及中間夾直線同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，首先按照?qǐng)D一中的辦法確定出曲線一、曲線二外側(cè)切線方向，并以此為依據(jù)，測(cè)量出曲線一、曲線二外側(cè)直線間的夾角，進(jìn)而對(duì)該夾角進(jìn)行合理分配，并得到夾直線與兩側(cè)曲線外切線間的夾角，以此夾角確定夾直線的方向，當(dāng)夾直線方向確定之后，按圖一辦法，分別對(duì)兩曲線進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算并撥正。在這種處理辦法中，并不強(qiáng)調(diào)曲線首尾不撥動(dòng)，其現(xiàn)場(chǎng)首尾可根據(jù)其與直線大方向的偏移情況進(jìn)行校正，校正后的方向便為切線方向，此時(shí)的切

10、線方向是不可撥動(dòng)的，這就是“計(jì)算撥距條件”中所指的“終切線方向不撥動(dòng)”。而對(duì)于測(cè)量終點(diǎn)撥距為零，可以理解為對(duì)于圖一中所示的B點(diǎn)利用曲線外直線大方向進(jìn)行校正后B點(diǎn)撥距為零，而不可單純的理解為現(xiàn)場(chǎng)B點(diǎn)的撥距為零。圖二曲線一曲線二夾直線四、偏角法整正曲線的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用在偏角法整正曲線的測(cè)量及計(jì)算過(guò)程中，只是對(duì)測(cè)量點(diǎn)（如下表，一般為每20米點(diǎn)）進(jìn)行了撥量計(jì)算，而對(duì)于計(jì)算結(jié)果中的一些特殊點(diǎn)，如ZH、HY等點(diǎn)，則無(wú)相應(yīng)的撥移量，注：本表省略了對(duì)設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng)度的計(jì)算內(nèi)容如上表所示，計(jì)算結(jié)果中的QZ點(diǎn)里程為K10+189.618，而在所計(jì)算的撥量點(diǎn)中，只有其前端的K10+180及其后的K10+200，該點(diǎn)距其

11、前后點(diǎn)距離分別是9.618米和10.382米，無(wú)法根據(jù)測(cè)量及計(jì)算結(jié)果確定出QZ點(diǎn)的準(zhǔn)確平面位置。目前，隨著鐵路行車速度的大幅度提高，要求對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理，工務(wù)系統(tǒng)要求對(duì)線路設(shè)備加設(shè)控制樁，對(duì)于曲線的一些要素點(diǎn)，要在其對(duì)應(yīng)處設(shè)置控制樁，所以對(duì)這些特殊點(diǎn)的平面位置必須進(jìn)行精確定位。另外，因偏角法整正曲線作業(yè)中，其相鄰點(diǎn)并不像繩正法那樣存在數(shù)據(jù)上的關(guān)聯(lián)，所以，對(duì)于線路中已經(jīng)存在的不在要素點(diǎn)位置的控制樁，可在不破壞原測(cè)量點(diǎn)位置的情況下，把這些點(diǎn)加進(jìn)去進(jìn)行同步計(jì)算確定，如目前對(duì)于電氣化地段，工務(wù)部門可以接觸網(wǎng)柱作為線路控制樁，便有必要在接觸網(wǎng)柱對(duì)應(yīng)點(diǎn)加設(shè)一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算出該點(diǎn)的撥移量，進(jìn)而確定

12、出該點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)控制樁的平面位置關(guān)系。而對(duì)于測(cè)量前尚無(wú)法確定的曲線要素點(diǎn)位置，便無(wú)法在測(cè)量時(shí)一并測(cè)出，這便需要在測(cè)量結(jié)果出來(lái)之后，進(jìn)行計(jì)算，找到相關(guān)要素點(diǎn)位置，然后再進(jìn)行二次測(cè)量，把數(shù)據(jù)加入到第一次的測(cè)量數(shù)據(jù)中進(jìn)行計(jì)算得出對(duì)應(yīng)點(diǎn)需要撥移距離。如表中的QZ點(diǎn)，在測(cè)量計(jì)算之前，無(wú)法得知該點(diǎn)的具體位置，可在測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果出來(lái)之后，把儀器架設(shè)在K0+100處，并現(xiàn)場(chǎng)量出QZ點(diǎn)的位置，并在現(xiàn)場(chǎng)作明顯標(biāo)記，然后用儀器對(duì)準(zhǔn)K10+180，測(cè)量出K10+180與K10+200間夾角，與上次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，若結(jié)果一致，回?fù)軠y(cè)出K10+180與K10+189.618間的夾角，把測(cè)量所得的角度數(shù)據(jù)與距離數(shù)據(jù)填寫在表K10+180之下，并根據(jù)其夾角與距離計(jì)算出QZ點(diǎn)的撥移量，根據(jù)此撥移量設(shè)置QZ點(diǎn)控制樁，把控制樁與該QZ點(diǎn)的平面位置關(guān)系注明，以此控制QZ點(diǎn)的平面位置。此辦法可同時(shí)解決其它相關(guān)曲線要素點(diǎn)的平面位置確定問(wèn)題。五、結(jié)語(yǔ)在進(jìn)行線路空間位置整正作業(yè)時(shí)，不宜只考慮具體的單一的整治對(duì)像，而應(yīng)統(tǒng)籌考慮，合理解決。以上情況并不是