坐標法在既有普速鐵路道岔設計中的應用

胡拔香

(陜西鐵路工程職業(yè)技術學院， 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。隨著線路等級的逐步提高，需更換道岔與擬更換道岔存在型號、長度不一致的情況，就會造成撥道量較大、曲線侵入道岔內部、曲線與道岔順接等問題。此類問題應在設計階段提出有效的解決方案。傳統(tǒng)設計中，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，內業(yè)數(shù)據(jù)計算復雜，效率較低。如果外業(yè)勘測時采用坐標法進行數(shù)據(jù)采集，利用CAD軟件進行數(shù)據(jù)分析處理，可以大大提高設計的工作效率。下面以某車站為例，對此方法進行介紹。

1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

坐標法采集外業(yè)數(shù)據(jù)，首先要建立三角控制網(wǎng)。三角控制網(wǎng)一般建立在相對固定的位置，控制網(wǎng)內控制點位盡量選取可以通視需更新的道岔區(qū)域及相應特征點的位置。首先分別對三角控制網(wǎng)的A、B、C三個點進行坐標設置(A、B、C三點屬于三角控制測量中基準控制坐標點)。將A、B、C三個點坐標采集并驗證正確后，可以利用三角控制坐標網(wǎng)，對道岔大修設計平面進行外業(yè)勘測數(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)采集的采集點應選擇擬更換道岔和有相鄰關系的線路作為數(shù)據(jù)采集的特征點，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、曲線中部加密點，加密點的數(shù)量可視曲線長短及施工要求確定，選擇線路中心作為數(shù)據(jù)采集點。岔心位置坐標必須準確。以某站場道岔設計外業(yè)勘測數(shù)據(jù)為例，見表1。

表1 既有道岔坐標采集數(shù)據(jù)匯總示例表

2 內業(yè)數(shù)據(jù)處理

將外業(yè)采集的所有控制點坐標輸入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坐標投影示意圖

3 建立擬更換的道岔理論模型

擬更換道岔的型號在更換前已經(jīng)由設備管理單位進行了確定，由《鐵路道岔參數(shù)手冊》《常用道岔主要參數(shù)手冊》查閱得到其相應參數(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號道岔(SC390C)理論模型

4 道岔及相鄰附帶曲線平面設計

先選定一條基準方向控制線。基準方向控制線是對線路走向和道岔位置的基準參數(shù)線，是一條理論標準線，可以根據(jù)現(xiàn)場線間距、道岔和相鄰線路關系、是否為正線道岔等因素綜合考慮擬定。利用基準方向控制線可以對道岔的平面位置進行調整，并可以直觀在圖形上反映出調整的大小、方向；平面位置的調整可以是道岔前后位置的調整，也可以是橫向位置的調整。以岔心為主要控制點，岔頭、岔心、岔尾為道岔平面方向的控制點。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中可以通過相關標注功能量取得到，夾角中布設的附帶曲線應滿足相關規(guī)范要求。其中關于道岔中心至圓曲線起止點位置的距離應符合《鐵路工程設計技術手冊站場及樞紐》相關規(guī)定，以常用單開混凝土道岔為例，見表2。

根據(jù)設計規(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，然后利用CAD軟件中的相切功能，對擬更換的道岔之間、道岔與線路之間的附帶曲線進行設計，并將附帶曲線相關曲線要素標注于圖上，如圖5所示。

附帶曲線的設計應滿足相關設計規(guī)范要求，以常用單開混凝土道岔附帶曲線最小直線段長度為例，見表3。

既有現(xiàn)場情況已經(jīng)通過數(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規(guī)范和設計要求后，與既有現(xiàn)場情況進行投影比對，利用CAD軟件的量取功能，即可得到各個控制點相應撥道量，其中，線條表示的是設計線路或道岔的平面布置位置，⊕是既有現(xiàn)場狀況的特征點投影，量取時，應選取特征點與線路的垂足方向進行量取，如圖6所示。

表2 混凝土枕單開及單開對稱道岔中心至圓曲線起止點距離(m)

圖5 附帶曲線設計示意圖

表3 道岔至附帶曲線最小直線段長度(m)

圖6 撥道量數(shù)據(jù)量取示意圖

將各個特征點之間的量取數(shù)據(jù)匯總，就可得到施工的設計撥道量表，以某站為例，見表4。

表4 道岔施工設計特征點撥道量匯總表(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。匯總與施工時應注意撥道量的單位，尤其注意在鐵路線路施工中，“+、-”號代表的是撥道量的方向。施工前應設計交底，避免施工錯誤。

5 總 結

本文介紹了坐標法與CAD軟件相結合設計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計，也可以對擬更換道岔的平面位置前后平移、既有站場內布設新道岔、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計中實際應用，并取得了良好的檢驗效果。