Excel數據處理在鐵路線路大修縱斷面設計中的應用

文/劉海兵 屈 進 王 廣

一、引言

根據2019年獨山子石化公司專用鐵路大修工作計劃，采用國鐵大型養路機械（簡稱“大機”）對區間線路進行養修作業。為開展好此項工作，鐵路運輸公司利用大修停運期，組織施工力量對計劃維修的30km線路3000多個測點進行軌面高程測量，對縱斷面進行調整設計，為搗固車作業提供技術數據。通過本次大機作業全面改善了專用鐵路線路平、縱斷面，提高了線路抗變形能力及穩定性，為今后鐵路運輸安全運行打下了良好基礎。

目前對既有鐵路線路縱斷面拉坡設計常采用緯地軟件，實現人機交互的速度快、效率高，但前期需要 Excel處理外業軌面測量數據，需購買昂貴的軟件鎖，且安裝使用不方便。本設計直接采用Excel處理軌面高程測量數據，在Excel數據表中插入“帶平滑線的散點圖”生成實測軌面高程曲線，通過手動拉坡設計，調用函數自動計算出對應測點設計軌面高程及起到量，為大機作業提供技術數據，有很強的實用性。

二、Excel 數據處理對既有鐵路線路大修縱斷面設計

（一）既有鐵路大修縱斷面施測及數據記錄

對計劃進行大修的30km線路按間隔10m一個測點進行軌面高程測量，按下表格式（圖1）記錄在Excel 數據表中，同時測量道床厚度，記錄線路曲線要素（ZH、HY、YH、HZ）、橋梁、道口、隧道、邊坡點等現場資料。

圖1 （限于篇幅，本文中所有圖片只截取了部分數據用于示例）

（二）繪制軌面高程曲線

在Excel 數據表中，“插入—散點圖—帶平滑線的散點圖”，選擇對應線路里程及軌面高程數據繪制出軌面高程曲線，繪制出的軌面高程曲線可以直觀的顯示出既有縱斷面變化趨勢，若線形上有突變的畸形點（如圖2所示），可以判定是測點數據有誤，應重新核對數據（若重新核對數據有困難時，此測點數據可剔除，拉坡設計時忽略此測點數據，此測點對應起道量根據實際作業時前后進行順坡）。為便于更好地進行拉坡設計，可對橫坐標（線路里程）、縱坐標（高程）、軌面高程曲線進行相應顯示設置

圖2

（三）拉坡設計并計算設計軌面高程及起道量

1.拉坡設計遵循的相關原則。

在滿足相關規范約束條件的前提下，對軌面高程進行拉坡設計，以橋梁、道口、道岔、站臺、原道床過薄或過厚點為控制點，參照原軌面，試定這些點的設計軌面標高，試定其前后的坡段。受原有條件限制，只能對原縱斷面，盡最大可能予以改善。如原有線路已超過限制坡度且改善有困難時，只得保留。盡可能設計長的坡段，每段坡長一般不短于該區段到發線有效長得一半，個別困難地段，應不短于200m。同時避免變坡點不得設置在無碴橋梁的兩端或緩和曲線的始終點前后或道岔兩端。考慮到大機在搗固作業起道容易、落道難的情況，在設計過程中遵循“只起道、不落道”的原則進行拉坡設計。

縱斷面優化設計后，線路縱斷面形成更加吻合線路實際的縱斷面線形。但線路縱斷面設計完成后，應對所擬定坡度及坡段到現場進行重點核對復核是否可行，如起道量大，路基寬度不足，則需調整。試定的坡度及坡段，經常要經過多次調整，才能符合標準，滿足現場實際，便于施工，經濟合理。

2.拉坡設計的數據處理。

在軌面高程曲線圖中添加趨勢線，或者手動添加輔助直線，確定出擬定坡段的起點、終點，參照原軌面，試定坡段的起點、終點的設計軌面標高，計算出擬定坡段的坡度。然后根據坡段起點設計軌面標高與坡度計算出對應里程設計高程及起道量（圖3）。

圖3

在Excel 數據表中，“插入—散點圖—帶平滑線的散點圖”，選擇對應線路里程及設計軌面高程數據繪制出設計軌面高程曲線（圖4）。

圖4

三、結論

本次數據處理結果對獨山子石化專用鐵路線路大修作業起到了指導作用，達到指導大機作業標準的要求，實現了人機交互，操作簡單，縮短了時間，有很強的實用性。本設計暫未考慮到豎曲線，下一步研究中將考慮豎曲線的設置，同時由于Excel數據圖表顯示篇幅局限，處理數據時需將數據分隔成多個數據表，在拉破設計時應考慮分割點處坡度的連續性，以提高起道量的準確度。