坐标法在既有普速铁路道岔设计中的应用

2022-07-21 09:24胡拔香

杨凌职业技术学院学报 2022年2期

胡拔香

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714000)

既有普速铁路道岔更换的施工方法一般采用原位更换法。随着线路等级的逐步提高，需更换道岔与拟更换道岔存在型号、长度不一致的情况，就会造成拨道量较大、曲线侵入道岔内部、曲线与道岔顺接等问题。此类问题应在设计阶段提出有效的解决方案。传统设计中，外业数据采集一般选择偏角法(或支距法)，该方法数据采集量大，内业数据计算复杂，效率较低。如果外业勘测时采用坐标法进行数据采集，利用CAD软件进行数据分析处理，可以大大提高设计的工作效率。下面以某车站为例，对此方法进行介绍。

1 外业数据采集

坐标法采集外业数据，首先要建立三角控制网。三角控制网一般建立在相对固定的位置，控制网内控制点位尽量选取可以通视需更新的道岔区域及相应特征点的位置。首先分别对三角控制网的A、B、C三个点进行坐标设置(A、B、C三点属于三角控制测量中基准控制坐标点)。将A、B、C三个点坐标采集并验证正确后，可以利用三角控制坐标网，对道岔大修设计平面进行外业勘测数据采集，如图1所示。

图1 三角控制网布置示意图

外业数据采集的采集点应选择拟更换道岔和有相邻关系的线路作为数据采集的特征点，一般包括既有道岔岔头、岔心、岔尾及岔后附带曲线的起止点、曲线中部加密点，加密点的数量可视曲线长短及施工要求确定，选择线路中心作为数据采集点。岔心位置坐标必须准确。以某站场道岔设计外业勘测数据为例，见表1。

表1 既有道岔坐标采集数据汇总示例表

2 内业数据处理

将外业采集的所有控制点坐标输入CAD软件中，就可以将既有道岔的平面位置情况投影在CAD软件中。以某站为例，如图2所示。

图2 某站道岔及周边线路特征点坐标投影示意图

3 建立拟更换的道岔理论模型

拟更换道岔的型号在更换前已经由设备管理单位进行了确定，由《铁路道岔参数手册》《常用道岔主要参数手册》查阅得到其相应参数。根据这些参数，利用CAD软件，可绘制出拟更换道岔的理论模型，以单开混凝土枕60 kg/m钢轨9号道岔(SC390C)为例，如图3所示。

图3 单开混凝土枕60 kg/m钢轨9号道岔(SC390C)理论模型

4 道岔及相邻附带曲线平面设计

先选定一条基准方向控制线。基准方向控制线是对线路走向和道岔位置的基准参数线，是一条理论标准线，可以根据现场线间距、道岔和相邻线路关系、是否为正线道岔等因素综合考虑拟定。利用基准方向控制线可以对道岔的平面位置进行调整，并可以直观在图形上反映出调整的大小、方向；平面位置的调整可以是道岔前后位置的调整，也可以是横向位置的调整。以岔心为主要控制点，岔头、岔心、岔尾为道岔平面方向的控制点。将建立好的拟更换道岔的理论模型覆盖在需要更新的既有道岔在站场平面布置的投影上，这样，更新其中一组道岔的理论模型建立完成，以某站更新单开混凝土枕60 kg/m钢轨9号道岔为例，如图4所示。

图4 某站更新单开混凝土枕60 kg/m钢轨9号道岔示意图

将所有需要更新的道岔全部用拟更换的理论模型覆盖后，道岔之间的夹角在CAD中可以通过相关标注功能量取得到，夹角中布设的附带曲线应满足相关规范要求。其中关于道岔中心至圆曲线起止点位置的距离应符合《铁路工程设计技术手册站场及枢纽》相关规定，以常用单开混凝土道岔为例，见表2。

根据设计规范要求，将拟更换后的道岔前后的最不利状况下的曲线头尾位置确定下来，然后利用CAD软件中的相切功能，对拟更换的道岔之间、道岔与线路之间的附带曲线进行设计，并将附带曲线相关曲线要素标注于图上，如图5所示。

附带曲线的设计应满足相关设计规范要求，以常用单开混凝土道岔附带曲线最小直线段长度为例，见表3。

既有现场情况已经通过数据采集反映在了投影上，拟更换的道岔及相邻附带曲线在满足各项规范和设计要求后，与既有现场情况进行投影比对，利用CAD软件的量取功能，即可得到各个控制点相应拨道量，其中，线条表示的是设计线路或道岔的平面布置位置，⊕是既有现场状况的特征点投影，量取时，应选取特征点与线路的垂足方向进行量取，如图6所示。