偏角法整正曲線在線路平面精確定位中的應用解析

1、偏角法整正曲線在線路平面精確定位中的應用南陽工務段岳良張玉明摘要：通過對既有線的改造，鐵路的數(shù)次大提速得以順利實現(xiàn)，但在對既有線中，原設計標準不低于提速后所要求的技術標準的設備，就需要設備管理單位根據(jù)現(xiàn)場實際情況，把多年來經(jīng)過維修保養(yǎng)及列車運行造成偏離原設計狀態(tài)的設備，恢復到設計狀態(tài)或更為優(yōu)化的線路平面狀態(tài)，利用偏角法對曲線及兩側(cè)直線進行校正，并依據(jù)校正后的平面位置經(jīng)二次測量、計算，實現(xiàn)曲線內(nèi)任意點平面位置的精確確定，并借助線路控制樁對該點位進行鎖定，使日常檢查及施工時可精確判別對應點線路平面位置的偏移情況。關鍵詞：直線定位曲線定位偏角法任意點定位、引言近年來，在線路大中修作業(yè)時，作為一種對線

2、路，尤其是對經(jīng)多年運營、維修后既有曲線平面位置產(chǎn)生錯動后，恢復到設計位置的測量撥正辦法，偏角法有其準確、方便等優(yōu)勢為其他方法所不及。但在對偏角法使用時，一味的按測量程序進行，而不對現(xiàn)場情況及使用目的進行認真分析，便很難達到理想的效果，同時，因鐵路提速的需要，線路需要更為精確的定位，對于偏角法整正曲線，便應更為靈活，新的要求中起到更大的指導作用。另外，隨著鐵路機械化程度的進一步提高，大、中型搗固車在線路維修中的普遍使用，一旦發(fā)生曲線要素點位置偏差，便會導致曲線終端連接不順，出現(xiàn)“鵝頭”或“反彎”，對線路曲線的要素點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)順序偏角法測量既有曲

3、線，在第一階段，要測出每個20m測點的偏角，即切線方向與置鏡點到各測點弦線間的夾角；移動置鏡點后的各個測段，要測出置鏡點間弦線與置鏡點到每個20米測點弦線間的夾角；最后一個置鏡點，要測出置鏡點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。第一個置鏡點與最后一個置鏡點，應設在曲線范圍之外，在直緩點與緩直點外側(cè)060m的20m測點上；第二個與倒數(shù)第二個置鏡點，最好在緩圓點與圓緩點附近的20m測點上。其余置鏡點應保證通視與觀測清晰，置鏡點間距離一般不宜長于200300m。、計算撥距的條件前提條件：既有曲線撥正到設計位置，曲線長度應基本保持不變，才能保證必要的計算精度。所以該辦法適用于將

4、錯動的既有曲線撥正為規(guī)則線形，以及撥動前后曲線長度不會大量變化的改建設計。若既有曲線的轉(zhuǎn)角較大，且要增大曲線半徑，則改建后線路長度縮短；若采用一般方法計算撥距，就要產(chǎn)生很大誤差，需要用特殊方法計算撥距。保證終切線不撥動，首先，要保證既有曲線的轉(zhuǎn)角不變動，以免終切線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。所以設計時應保證設計曲線的既有曲線的轉(zhuǎn)角相等。其次，還必須使既有曲線測量終點的撥距為零，以免引起終切線的平行移動，所以設計時應使測量終點設計曲線和既有曲線的漸伸線長度相等。、偏角法分析在利用偏角法進行曲線測量時，最難以掌握和容易出現(xiàn)差異的是對兩側(cè)直線方向的確定，就以上偏角法作業(yè)順序看，第一個和最后一個置鏡點需在曲線范圍以外，

5、首尾外側(cè)060米，這個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，為使測量結(jié)果精確其間，把第一個置鏡點放置在這個范圍。但目前既有線的情況是相當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)動態(tài)檢查資料顯示，這些反彎大多被動態(tài)檢查車判定為曲線，長度在20米至80米，半徑多在14000米左右，如果在這種情況下，按要求把第一個置鏡點放置在上述范圍內(nèi)，依然難以準確的測定出切線的方向，所測出的結(jié)果顯然與我們實際需要的不符，所以，以上辦法難以準確測出一條曲線的轉(zhuǎn)向角。通過對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度基本保

6、持不變，這在對產(chǎn)生錯動后的既有曲線進行作業(yè)過程中，一般不會發(fā)生改變其長度的情況。但保證終切線不撥動，在現(xiàn)場作業(yè)時便難以掌握。在人工撥道作業(yè)時，曲線首尾易發(fā)生變化，難以掌握準確的切線位置，現(xiàn)場的實際情況是曲線首尾大都與設計位置存在一定的偏差，測量結(jié)果難以保證曲線轉(zhuǎn)角與設計轉(zhuǎn)角相等，這樣就保證不了終切線不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，當測量中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)角不等時，便需要通過調(diào)整終切線方向，使其與設計方向一致，這個調(diào)整的幅度便是終切線需要撥動的距離，所以在“計算撥距條件”中所要求的“必須使既有曲線測量終點撥距為零”前提便無法實現(xiàn)。另外，對于一條單純的曲線，其轉(zhuǎn)角客觀上是一定的，但對于距離較近的相連的幾條曲線，因曲線與曲線間的

7、夾直線長度相對較短，在日常作業(yè)時，未能對曲線進行全面把握，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)場的需要，要對幾條相關曲線進行全面考察，綜合考慮，以實現(xiàn)曲線布局合理，夾直線方向正確。如圖一所示，設計曲線位置與現(xiàn)場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際切線方向為依據(jù)來對該條曲線進行測量并撥正，那可以預見，作業(yè)的結(jié)果可以保證曲線的圓順，但卻會導致曲線與兩側(cè)直線連接不暢順。三、偏角法整正曲線時存在問題的解決辦法就以上所分析的結(jié)果，對與偏角法整正曲線時存在問題，要考慮從整體上來解決，而不是只單純以整正曲線的思路來解決，要把曲線、曲線兩側(cè)的

8、直線，有必要的話還要同夾直線較短的相鄰的曲線一同進行綜合考慮，如圖一中所示，因設計曲線位置與實際曲線位置間存在的差異，在確定直線方向時，不宜以曲線兩側(cè)060米的直統(tǒng)一認識向來確定曲線的切線方向，而應在設計曲線頭、尾附近選擇一點，然后自直線方向（一般應在該點向直線方向150米以外）架設儀器，選定直線方向，以此為切線方向，測出所選定的點（圖一中的A、B點）偏離直線方向的距離，并以A、B點所對應的直線方向點為基點，按曲線偏角法的測量步驟進行測量計算。對于A、B兩點外側(cè)的直線方向點，不必參加計算，可直接用儀器測定出各點偏離直線方向的距離，按所測結(jié)果撥正直線方向便可。對于多曲線線相連，中間夾直線較短的曲

9、線組合（如圖二），如果單純的對曲線一、曲線二進行測量計算，進行整正，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☉斒前亚€一、曲線二及中間夾直線同時進行測量，首先按照圖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)，測量出曲線一、曲線二外側(cè)直線間的夾角，進而對該夾角進行合理分配，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，當夾直線方向確定之后，按圖一辦法，分別對兩曲線進行測量、計算并撥正。在這種處理辦法中，并不強調(diào)曲線首尾不撥動，其現(xiàn)場首尾可根據(jù)其與直線大方向的偏移情況進行校正，校正后的方向便為切線方向，此時的切線方向是不可撥動的，這就是“計算撥

10、距條件”中所指的“終切線方向不撥動”。而對于測量終點撥距為零，可以理解為對于圖一中所示的B點利用曲線外直線大方向進行校正后B點撥距為零，而不可單純的理解為現(xiàn)場B點的撥距為零。四、偏角法整正曲線的現(xiàn)場應用在偏角法整正曲線的測量及計算過程中，只是對測量點（如下表，一般為每20米點）進行了撥量計算，而對于計算Z果中的一些特殊點，如ZH、HY等點，則無相應的撥移量，既有曲線撥距計算曲線編號轉(zhuǎn)向：左既有曲線測量資料既有曲線漸伸線長度置鏡點測點里程（。，）3（。，）3(rad)ll*(3Ej設計曲線主要點里程123456789小K9+960K9+98000010000100.0000485200.0010

11、.0017K10+00C00020000200.000097400.003880.00388ZH=K9+999.992+02000130P0013010.0004363600.0261780.026178+04000920009200.002715800.21720.2172ZY=K10+049.992+06002450024500.00722371000.722370.72237+08004900P04900：0.01425351201.710421.710421K10+10012140121400.02375591403.3258263.325826HY=K10+099.992+12053

12、100652400.1200399202.4007985.726624+14063940801200.1400142405.6005688.926394+160748309101010.160037609.6022212.928046+1808572010190004047817.73061QZ=K10+189.618+2001006101127500.200082610020.0082623.334086+2201114401236200.220008412026.4010129.726834+2401223401345200.240079714033.611163

13、6.936984+2601332201454000.26005416041.6086444.9344661K10+2801441001602400.280028418050.4051153.730938YH=K10+279.244+3001123002725400.478705209.574163.305038+3201217002819400.4944134019.7765273.507458YZ=K10+329.244+34013022029050010.50759996030.4559984.186932+3601338302941100.51812648041.4501195.1810

14、5+3801405303008100.525974410052.59744106.328378HZ=K10+379.244K10+4001424103026500.531404312063.76852117.499454前視點133103200000.5585054注：本表省略了對設計曲線漸伸線長度的計算內(nèi)容如上表所示，計算結(jié)果中的QZ點里程為K10+189.618,而在所計算的撥量點中，只有其前端的K10+180及其后的K10+200,該點距其前后點距離分別是9.618米和10.382米，無法根據(jù)測量及計算結(jié)果確定出QZ點的準確平面位置。目前，隨著鐵路行車速度的大幅度提高，要求對線路設備進行

15、精細化管理，工務系統(tǒng)要求對線路設備加設控制樁，對于曲線的一些要素點，要在其對應處設置控制樁，所以對這些特殊點的平面位置必須進行精確定位。另外，因偏角法整正曲線作業(yè)中，其相鄰點并不像繩正法那樣存在數(shù)據(jù)上的關聯(lián)，所以，對于線路中已經(jīng)存在的不在要素點位置的控制樁，可在不破壞原測量點位置的情況下，把這些點加進去進行同步計算確定，如目前對于電氣化地段，工務部門可以接觸網(wǎng)柱作為線路控制樁，便有必要在接觸網(wǎng)柱對應點加設一個測量點，并計算出該點的撥移量，進而確定出該點與其對應控制樁的平面位置關系。而對于測量前尚無法確定的曲線要素點位置，便無法在測量時一并測出，這便需要在測量結(jié)果出來之后，進行計算，找到相關要素

16、點位置，然后再進行二次測量，把數(shù)據(jù)加入到第一次的測量數(shù)據(jù)中進行計算得出對應點需要撥移距離。如表中的QZ點，在測量計算之前，無法得知該點的具體位置，可在測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果出來之后，把儀器架設在K0+100處，并現(xiàn)場量出QZ點的位置，并在現(xiàn)場作明顯標記，然后用儀器對準K10+180,測量出K10+180與K10+200間夾角，與上次測量結(jié)果進行對比，若結(jié)果一致，回撥測出K10+180與K10+189.618間的夾角，把測量所得的角度數(shù)據(jù)與距離數(shù)據(jù)填寫在表K10+180之下，并根據(jù)其夾角與距離計算出QZ點的撥移量，根據(jù)此撥移量設置QZ點控制樁，把控制樁與該QZ點的平面位置關系注明，以此控制QZ點的平面位置。此辦法可同時解決其它相關曲線要素點的平面位置確