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)用南陽工務(wù)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(shè)計標準不低于提速后所要求的技術(shù)標準的設(shè)備，就需要設(shè)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(shè)計狀態(tài)的設(shè)備，恢復到設(shè)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(yīng)點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定位一、引言近年來，在線路大中修作業(yè)時，作為一種對

2、線路，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(shè)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(yīng)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

3、曲線，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(yīng)設(shè)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(yīng)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(shè)計位置，曲線長度應(yīng)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

4、將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(shè)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(shè)計時應(yīng)保證設(shè)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(shè)計時應(yīng)使測量終點設(shè)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

6、保持不變，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(shè)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(shè)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(shè)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

7、的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(guān)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(shè)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)

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行綜合考慮，如圖一中所示，因設(shè)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(yīng)在設(shè)計曲線頭、尾附近選擇一點，然后自直線方向（一般應(yīng)在該點向直線方向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(yīng)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，中間夾設(shè)計曲線位

9、置實際曲線位置圖一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☉?yīng)當是把曲線一、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

10、線方向是不可撥動的，這就是“計算撥距條件”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。圖二曲線一曲線二夾直線四、偏角法整正曲線的現(xiàn)場應(yīng)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，而對于計算結(jié)果中的一些特殊點，如ZH、HY等點，則無相應(yīng)的撥移量，注：本表省略了對設(shè)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

11、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(shè)備進行精細化管理，工務(wù)系統(tǒng)要求對線路設(shè)備加設(shè)控制樁，對于曲線的一些要素點，要在其對應(yīng)處設(shè)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(guān)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(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)柱對應(yīng)點加設(shè)一個測量點，并計算出該點的撥移量，進而確定

12、出該點與其對應(yīng)控制樁的平面位置關(guān)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(guān)要素點位置，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(yīng)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(shè)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(shè)置QZ點控制樁，把控制樁與該QZ點的平面位置關(guān)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(guān)曲線要素點的平面位置確定問題。五、結(jié)語在進行線路空間位置整正作業(yè)時，不宜只考慮具體的單一的整治對像，而應(yīng)統(tǒng)籌考慮，合理解決。以上情況并不是