全站儀坐標法，整治“三無”曲線

楊虎

庫爾勒工務段管轄站線曲線共計251條，其中庫爾勒站站線曲線137條，占管轄曲線的54.58%。魚兒溝站共計32條，占12.75%，由于平時車間、班組線路管理人員存在“重正線，輕站線”的思想，導致站專線曲線存在“三無”現象：即無曲線頭尾、無曲線半徑、無曲線長度，給曲線養護維修帶來諸多困難，嚴重影響行車安全，近幾年出現的站專線事故，基本與設備養護不到位有關。

針對目前站專線存在的嚴重設備隱患問題，我段成立了課題研究小組進行攻關，通過設備調研、維修手段調研、站專曲線病害成因分析、理論依據研究、制定整治方案、組織實施，并檢驗了取得的效果，確保實效。

1 站專曲線病害成因分析

1.1 施工單位遺留問題

通過調查，我段管轄站專曲線存在的需要段技術科解決的問題多集中在施工單位移交的主要站場中，如庫爾勒Ⅲ場、庫爾勒機務段管線設備存在既有設備與新設備接茬；馬蘭貨場、塔什店貨場、魚兒溝機務線，由于線路不在設計位置，半徑與設計不符，均需撥移。但這些設備同時又受到供電接觸網支柱設備與電務信號箱盒設備影響，存在諸多需要協調的施工遺留問題。

1.1.1 站專線幾何尺寸超限

施工單位遺留問題，由于前期介入不夠，施工單位重視不夠、整改不徹底，設備管理單位接管線路后，設備病害問題依然存在，尤其是曲線正矢，嚴重不良（如表1，表2所示）。

1.1.2 站專線設計資料與現場不符

站專線專項檢查中，共發現有23條曲線現場半徑與設計資料半徑出入較大。如塔什店H6#岔前貨牽線，設計半徑600m，現場半徑1200m；Ⅰ-Ⅲ場聯絡線134#岔前曲線，設計半徑600m，現場半徑250m；庫爾勒機務線J11#岔后J18道曲線，設計半徑200m，現場半徑350m。

由于許多曲線存在著與設計不符，或者曲線資料不全的問題，車間、班組雖然也投入了相當多的精力整治曲線，又受制于技術手段單一，只能用繩正法撥道，或者簡易計算撥道，撥正后的曲線要么是正矢不符合半徑，要么是正矢不易保持，多采用“隨方就圓”的方式湊合，遠遠不能達到《線路維修管理規則》的標準。

1.2 設備老化、設備等級低

設備老化、設備等級低等問題尤其是庫爾勒站場和魚兒溝站場，尤其是段管線。段管轄其他站場都屬于小站場，通過接收新線或站場改造，大部分已更新了站場設備，但是庫爾勒站場和魚兒溝站場作為我段兩個主要的站場，站場情況復雜，調車作業頻繁，加之設備老化，設備等級低，致使幾何尺寸超限，枕木失效，聯接零件缺失等問題尤其嚴重。

1.3 日常養護不到位

庫爾勒、魚兒溝管轄設備多，受正線行車速度高、站線行車速度低的影響，各種線路檢查手段集中在正線，導致各班組忙于檢查處理正線及其咽喉道岔的病害，由于人員有限、維修時間有限，導致站線病害長期放置不能有效得到處理。

2 目前曲線養護方法及存在問題

對于站專線目前存在的問題，一般采用簡易撥道法、繩正法、支距法進行整治。對“三無曲線”及鋪設偏離設計位置的曲線采用傳統方法進行處理，顯然存在困難。現以站場曲線較多的庫爾勒站為例：

庫爾勒站共有三個場，有站專線71條，其中Ⅰ場、Ⅱ場多屬于岔后附帶曲線，一般采用“支距法”就能夠整治。Ⅲ場是駝峰調車場，作業時間受限，每天只有30分鐘作業時間，加之曲線半徑小、調車頻繁，導致曲線正矢超限處所很多。機務段管線由于站改施工中受地面建筑限制，曲線不在鋪設位置，造成現場曲線要素與設計資料相差很大，如庫爾勒機務線J72#岔后10道曲線，設計半徑為300米，但現場實際半徑達到1000米；庫爾勒機務線J8#岔后13道曲線，設計為1條半徑為300米的曲線，但現場卻呈現兩條曲線，針對這種情況，常用的簡易撥道法、繩正法、支距法已很難處理這類問題了。

針對這類問題，由于線路車間技術力量不足，我段采取了集中修模式，在線路技術科成立維修設計室，承擔測量和維修設計編制工作。維修設計室在初期使用的是經緯儀偏角測設曲線：先通過兩端直線確定交點，再確定轉向角和曲線半徑，定出曲線要素和曲線主點，最后在ZY點和YZ點處架設儀器進行曲線測設。這種方法在運營線路上顯得極為不便，因為偏角法測設曲線需在ZY點和YZ點架設儀器進行偏角測量，在測設過程中，如果有車輛經過，下道后就要重新架設儀器，重新測量，否則會有很大偏差。對于往來頻繁的線路，測量進度就變得十分緩慢，而且測量人員必須在線路中間作業，又存在著巨大的人身安全隱患。

因此，急需要找出一種方法既能方便的運用于現場，又能收到良好的效果。經過現場討論研究及測量設備條件限制，初步確定了使用全站儀坐標法測設曲線的方法。

3 理論依據研究

3.1 坐標法測設曲線與偏角法測設曲線對比

在人員方面：偏角法測量至少需要四個人作業，而坐標法只需要兩人作業。

在效率方面：偏角法測量一個工作日最多測量兩條曲線，而坐標法可以測3-4條曲線（其中包括內業計算匯總）。

在行車干擾方面：偏角法受行車干擾特別大，若車輛往來頻繁的線路，使用偏角法測量要頻繁上下道并架設儀器，十分不便；采用坐標法只需將儀器架設在線路外，人員只需拿一個棱鏡上線，無需上下道架設儀器，受行車干擾較小。

在直觀性方面：偏角法測設，對于現場曲線要素的選擇，需要放線后才能看出是否符合現場情況，若不滿足現場狀況，需更改后重新放線校核，十分不便。坐標法只需將現場曲線線形采集后用CAD圖繪制，優化設計，計算撥道量全在電腦上進行，更方面，不僅減少了現場的作業量，而且更能使曲線要素達到更優效果。

因此選用坐標法進行曲線測設，整治“三無”曲線不僅可以有效的解決站專線曲線難以整治的問題，而且也提高了工作效率，滿足了生產需要。endprint

3.2 坐標法理論依據

3.2.1 圓曲線定義

圓曲線是具有一定半徑的圓弧。

3.2.2 圓曲線的主點與要素計算

（1）圓曲線的主點（圖3所示）

JD-交點，即兩直線相交的點；

ZY-直圓點，按線路前進方向由直線進入圓曲線的分界點；

QZ-曲中點，為圓曲線的中點；

YZ-圓直點，按線路前進方向由圓曲線進行直線的分界點。

ZY、QZ、YZ三點稱為圓曲線的主點。

（2） 圓曲線要素（圖3所示）

T-切線長，為交點至直圓點或圓直點的長度；

L-曲線長，即圓曲線的長度（自ZY經QZ至YZ的圓弧長度）；

E。-外矢距，為JD至QZ的距離。

T、L、E。稱為圓曲線要素。

α-轉向角。沿線路前進方向，下一條直線段向左則為α左；向右轉則為α右。

R-圓曲線的半徑。

α、R為計算曲線要素的必要資料，是已知值。α可由外業直接測出，亦可由紙上定線求得；R為設計時采用的數據。

3.2.3 圓曲線要素的計算公式

4 制定整治方案

4.1 測設曲線，調查現場情況

4.1.1 測量現場正矢倒推半徑

通過10米弦對現場正矢進行測設，算出現場計劃正矢Fc。通過公式R=12500/Fc倒推出現場曲線半徑R（當倒推的現場曲線半徑含小數時，取10的整數倍作為現場半徑）。

4.1.2 線路定點

在曲線上股鋼軌上，用皮尺每五米拉設點，點間距為5米，并進行編號，可編為A1，A2，A3…等。目視曲線兩端直線方向，找一段較直的線路，各選定兩個點，定為BM點，可編為BM1，BM2，BM3，BM4。用油漆將點做好標記。

注意：

（1）拉設長度要延伸到曲線兩端的直線上，拉設點的位置在鋼軌軌頭的中間處。

（2）BM點和普通點之間的距離不需要限制（可不為5米）。

4.1.3 架設儀器

首先，儀器的水準管平行于兩個腳螺旋，調平，旋轉90度，旋轉第三個腳螺旋，使儀器精平。重復一次上述步驟，儀器就會處于精平狀態；其次，在觀測過程中，輕輕地轉動儀器，勿用力過大，以免腳架產生輕微的變形，同時避免產生儀器隙動差；最后，避免儀器受陽光照射，以免儀器受熱不均，產生偏差。

在曲線附近任意處架設全站儀時，要求儀器架設地點對曲線上設置的各點通視且不影響行車（如圖4）。

4.1.4 測設坐標

將全站儀調節到測量坐標頁面，把棱鏡依次放置在設置的點上，用全站儀準確的測出每個點的坐標值（如圖5）。

4.1.5 設置邊樁

在曲線外兩米左右處鋪設曲線邊樁，使曲線邊樁垂直于此處的曲線切線方向，并準確丈量曲線邊樁到鋼軌底部外側的距離即為邊樁距離。

4.1.6 全面檢查現場

量取線路兩側建筑物及其他設備距離線路中線的距離，以便確定線路撥正后的建筑物及其他設備有無超限。準確調查現場鋼軌長度及軌縫大小。

現場檢查線路幾何尺寸，失效軌枕，缺失聯接零件等靜態檢查數據，記錄清楚。

4.2 運用CAD繪制圖形，計算撥道量及鋼軌切缺量

4.2.1 導出數據

將數據從全站儀中導出，復制到Excel表格中。

4.2.2 更改格式

將單元格中的逗號去掉。具體操作：數據-分列-分隔符號-下一步-選逗號-下一步-完成（需注意：操作時線將點號，X軸、Y軸中間各加一空行。）

4.2.3 合并數列

將X軸和Y軸數據通過公式（=B1&”，”&C1）合并成一列。

4.2.4 設置參數

打開CAD設置點樣式：格式-點樣式-選第二排第四個圖形-點大小改為1-按相對單位設置大小-確定。設置文字樣式：格式-文字樣式-取消使用大字體-選華文宋體-應用-關閉。設置標注樣式：格式-標準樣式-修改-主單位-精度改為0.000-單位格式改為度/分/秒-精度改為0d00‘00“。

4.2.5 數列錄入

選擇繪圖-點-多點，將合并的數列在命令中錄入。用多行文字標注點序號（字號大小為1）

4.2.6 繪制圖形

（1）通過BM點找到交點位置。

（2）通過相切、相切、半徑畫出合理的曲線半徑。

（3）剪切掉不需要的圓弧的構造線。

（4）標注各點的撥道量、曲線長、曲線半徑、曲線點（直圓點、曲中點、圓直點）到就近點的位置。

4.2.7 標注顏色 （如圖3）

（1）曲線、曲線半徑標注用紅色線條。

（2）曲線點（直圓點、曲中點、圓直點）用紅色圓點。

（3）曲線長標注、曲線點到就近點的位置用綠色標注。

4.3 匯總資料，編制維修設計

4.3.1 統計表格

將曲線要素、撥道量、切缺量匯總到表格里（如表3）。

4.3.2 匯總靜態檢查數據

將靜態檢查的數據超限處所按類別分類匯總在表格內。

4.3.3 編制維修設計

維修設計主要根據工作量的匯總，進行人員、機具、材料的安排以及天窗計劃的申請。

維修設計的編制主要依據部局有關文件，如《普速鐵路工務安全規則》、《鐵路線路修理規則》、《鐵路營業線施工安全管理辦法》《烏魯木齊鐵路局電氣化鐵路工務安全管理辦法》、《烏魯木齊鐵路局電氣化鐵路勞動安全規定》等。endprint

維修設計內容主要包括：（1）組織機構；（2）工作職能；（3）作業時間；（4）人員配置；（5）量具、機具、材料的配置；（6）施工組織；（7）質量驗收；（8）安全卡控措施；（9）其他工作要求等。

5 組織實施

5.1 前期準備

5.1.1 配軌

根據前期的工作量調查，計算出鋼軌切缺量，進行配軌。撥道前后的曲線長度會發生變化，平均撥距越大，曲線長度的變化也會越大，因此在作業前應先計算配置合適的鋼軌。（平均撥距為“-”號時，鋼軌長度變短；平均撥距為“+”時，鋼軌長度變長）。

5.1.2 準備石砟

施工之前根據需要提前提供配置石砟的數量并進行預卸和均勻石砟。

5.2 天窗點前準備

5.2.1 復核撥距

天窗點前，應復測邊樁距，以保證數據準確無誤。

5.2.2 機具、材料

機具配置：便攜式照明燈、鐵鍬、撬棍、洋鎬、液壓起撥道機、加力桿、活動扳手、軌縫調整器、鋸軌機等

材料配置：改道片、尼龍擋肩

5.3 天窗作業項點

5.3.1 扒砟

作業時扒開鋼軌軌枕撥道一側和道心內的石砟（若曲線下壓，則將下股鋼軌的道砟挖開，并扒開道心的石砟；若曲線上挑，則將上股鋼軌的道砟挖開，并扒開道心的石砟），此時每個技術人員盯控3至4個邊樁，以防止工區作業人員碰撞和掩埋邊樁（如圖7）。

5.3.2 松開螺栓、軌距桿、打開接頭

松開螺栓、扣件、卸掉軌距桿，打開接頭讓鋼軌處于自由伸縮狀態（使軌道失去框架結構狀態，在撥道時以減少阻力，和軌枕歪斜程度）。

5.3.3 撥道、量邊距

技術人員給出撥道地點和撥道量，并現場測量實際撥道量；工區作業人員利用撬棍進行撥道（如圖8）。撥道從曲線兩端往中間依次撥正（撥道前，先將預配的鋼軌換入）。

5.3.4 復核邊距

再次用鋼卷尺復測邊樁距離，撬棍細微撥道。曲線撥道為10米一個點，曲線撥動時對前后點都有影響，因此在第一遍粗撥完之后，再對曲線進行一次細撥，以減小偏差量。

5.3.5 方枕、均勻軌縫、上螺栓

在細撥完成之后，對歪斜的軌枕進行方正，調整鋼軌軌縫，使其符合作業要求，螺栓去繡、涂油，上好接頭夾板，擰緊接頭螺栓和扣件螺栓，達到扭力要求，符合《鐵路線路修理規則》的相關規定。

5.3.6 回填石砟、精調線路

回填部分道心的石砟，布設正矢點（一般從曲線兩端直圓點和圓直點向曲中點布設，將零尺留在曲中位置，如圖9），測量現場正矢，對正矢偏差較大的地點用液壓起撥道機進行精調，使正矢滿足作業驗收標準，然后回填剩余部分石砟。

5.3.7 起道搗固

目視線路高低狀態，對線路高低不良處所進行起道搗固作業，要求滿足《鐵路線路修理規則》作業驗收的有關規定。

5.3.8 改道

對線路上的大軌距、小軌距及軌距變化率較大的處所進行改道作業，要求滿足《鐵路線路修理規則》作業驗收的有關規定。

5.3.9 布設永久樁

用混凝土固定邊樁布設永久樁（如圖10），準確測量邊樁距后，備案。

6 結論

6.1 完成曲線整治81條

全段通過全站儀坐標法整治“三無”曲線累計達到81條，全部達到了保養驗收的標準，有效的提高了線路設備的質量，保障了行車的安全。

6.2 改進了生產方式

全站儀坐標法整治“三無”曲線，集合了簡易撥道法的方便和繩正法的準確等優點。通過提前工作量調查，精確起撥道，改變了以往憑經驗，靠眼力的作業習慣，也改變了大家的觀念。

6.3 降低了生產成本

以往對于難以整治的曲線需要多個天窗，重復撥正，往往也難以達到預期效果，采用全站儀坐標法測設曲線、計算撥道量，相當于提前做好了詳細的工作量調查。再通過編制維修設計，對人員、機具、材料進行了合理的安排。在天窗內只需要組織好人、材、機，根據前期的工作量調查，進行現場的撥道、起道、改道、搗固等工作，不僅極大的節省了時間，提高了天窗的利用率，也節省了人工和材料的損耗，減小生產成本。

坐標法累計撥正曲線81條，節省天窗86個（以往每條曲線至少要申請兩個天窗進行整修，較長曲線需申請三個天窗），每個天窗平均節省人員30人，搗固機械6臺，汽車3輛，則累計節省人工2580余人次，節省工時費用77萬余元；節省汽車費用2萬余元；節省機械耗油費用5千余元；合計節省費用80萬余元。

6.4 為以后曲線的整治積累了經驗

全站儀坐標法整治“三無”曲線，在站專線等小半徑曲線上已適用成功，并在我段得到了廣泛的推廣，為我段曲線的整治積累了寶貴的經驗。以此種方法為基礎，為下一步長大曲線的整治奠定了有力的基礎，也為全站儀和自輪運轉設備的有效結合積累了經驗。

6.5 安全效益

由于站專線管理不到位，存在嚴重的設備隱患，總公司幾乎每年均發生掉道事故，嚴重影響行車安全，通過采用全站儀坐標法整治站專線“三無”曲線，改善了整治方法，通過組織技術隊伍，解決了由于車間技術力量不足導致站專線曲線病害處理不徹底的問題，保證了行車安全。

[責任編輯：朱麗娜]endprint