全站仪坐标法，整治“三无”曲线

杨虎

库尔勒工务段管辖站线曲线共计251条，其中库尔勒站站线曲线137条，占管辖曲线的54.58%。鱼儿沟站共计32条，占12.75%，由于平时车间、班组线路管理人员存在“重正线，轻站线”的思想，导致站专线曲线存在“三无”现象：即无曲线头尾、无曲线半径、无曲线长度，给曲线养护维修带来诸多困难，严重影响行车安全，近几年出现的站专线事故，基本与设备养护不到位有关。

针对目前站专线存在的严重设备隐患问题，我段成立了课题研究小组进行攻关，通过设备调研、维修手段調研、站专曲线病害成因分析、理论依据研究、制定整治方案、组织实施，并检验了取得的效果，确保实效。

1 站专曲线病害成因分析

1.1 施工单位遗留问题

通过调查，我段管辖站专曲线存在的需要段技术科解决的问题多集中在施工单位移交的主要站场中，如库尔勒Ⅲ场、库尔勒机务段管线设备存在既有设备与新设备接茬；马兰货场、塔什店货场、鱼儿沟机务线，由于线路不在设计位置，半径与设计不符，均需拨移。但这些设备同时又受到供电接触网支柱设备与电务信号箱盒设备影响，存在诸多需要协调的施工遗留问题。

1.1.1 站专线几何尺寸超限

施工单位遗留问题，由于前期介入不够，施工单位重视不够、整改不彻底，设备管理单位接管线路后，设备病害问题依然存在，尤其是曲线正矢，严重不良（如表1，表2所示）。

1.1.2 站专线设计资料与现场不符

站专线专项检查中，共发现有23条曲线现场半径与设计资料半径出入较大。如塔什店H6#岔前货牵线，设计半径600m，现场半径1200m；Ⅰ-Ⅲ场联络线134#岔前曲线，设计半径600m，现场半径250m；库尔勒机务线J11#岔后J18道曲线，设计半径200m，现场半径350m。

由于许多曲线存在着与设计不符，或者曲线资料不全的问题，车间、班组虽然也投入了相当多的精力整治曲线，又受制于技术手段单一，只能用绳正法拨道，或者简易计算拨道，拨正后的曲线要么是正矢不符合半径，要么是正矢不易保持，多采用“随方就圆”的方式凑合，远远不能达到《线路维修管理规则》的标准。

1.2 设备老化、设备等级低

设备老化、设备等级低等问题尤其是库尔勒站场和鱼儿沟站场，尤其是段管线。段管辖其他站场都属于小站场，通过接收新线或站场改造，大部分已更新了站场设备，但是库尔勒站场和鱼儿沟站场作为我段两个主要的站场，站场情况复杂，调车作业频繁，加之设备老化，设备等级低，致使几何尺寸超限，枕木失效，联接零件缺失等问题尤其严重。

1.3 日常养护不到位

库尔勒、鱼儿沟管辖设备多，受正线行车速度高、站线行车速度低的影响，各种线路检查手段集中在正线，导致各班组忙于检查处理正线及其咽喉道岔的病害，由于人员有限、维修时间有限，导致站线病害长期放置不能有效得到处理。

2 目前曲线养护方法及存在问题

对于站专线目前存在的问题，一般采用简易拨道法、绳正法、支距法进行整治。对“三无曲线”及铺设偏离设计位置的曲线采用传统方法进行处理，显然存在困难。现以站场曲线较多的库尔勒站为例：

库尔勒站共有三个场，有站专线71条，其中Ⅰ场、Ⅱ场多属于岔后附带曲线，一般采用“支距法”就能够整治。Ⅲ场是驼峰调车场，作业时间受限，每天只有30分钟作业时间，加之曲线半径小、调车频繁，导致曲线正矢超限处所很多。机务段管线由于站改施工中受地面建筑限制，曲线不在铺设位置，造成现场曲线要素与设计资料相差很大，如库尔勒机务线J72#岔后10道曲线，设计半径为300米，但现场实际半径达到1000米；库尔勒机务线J8#岔后13道曲线，设计为1条半径为300米的曲线，但现场却呈现两条曲线，针对这种情况，常用的简易拨道法、绳正法、支距法已很难处理这类问题了。

针对这类问题，由于线路车间技术力量不足，我段采取了集中修模式，在线路技术科成立维修设计室，承担测量和维修设计编制工作。维修设计室在初期使用的是经纬仪偏角测设曲线：先通过两端直线确定交点，再确定转向角和曲线半径，定出曲线要素和曲线主点，最后在ZY点和YZ点处架设仪器进行曲线测设。这种方法在运营线路上显得极为不便，因为偏角法测设曲线需在ZY点和YZ点架设仪器进行偏角测量，在测设过程中，如果有车辆经过，下道后就要重新架设仪器，重新测量，否则会有很大偏差。对于往来频繁的线路，测量进度就变得十分缓慢，而且测量人员必须在线路中间作业，又存在着巨大的人身安全隐患。

因此，急需要找出一种方法既能方便的运用于现场，又能收到良好的效果。经过现场讨论研究及测量设备条件限制，初步确定了使用全站仪坐标法测设曲线的方法。

3 理论依据研究

3.1 坐标法测设曲线与偏角法测设曲线对比

在人员方面：偏角法测量至少需要四个人作业，而坐标法只需要两人作业。

在效率方面：偏角法测量一个工作日最多测量两条曲线，而坐标法可以测3-4条曲线（其中包括内业计算汇总）。

在行车干扰方面：偏角法受行车干扰特别大，若车辆往来频繁的线路，使用偏角法测量要频繁上下道并架设仪器，十分不便；采用坐标法只需将仪器架设在线路外，人员只需拿一个棱镜上线，无需上下道架设仪器，受行车干扰较小。

在直观性方面：偏角法测设，对于现场曲线要素的选择，需要放线后才能看出是否符合现场情况，若不满足现场状况，需更改后重新放线校核，十分不便。坐标法只需将现场曲线线形采集后用CAD图绘制，优化设计，计算拨道量全在电脑上进行，更方面，不仅减少了现场的作业量，而且更能使曲线要素达到更优效果。

因此选用坐标法进行曲线测设，整治“三无”曲线不仅可以有效的解决站专线曲线难以整治的问题，而且也提高了工作效率，满足了生产需要。endprint

3.2 坐标法理论依据

3.2.1 圆曲线定义

圆曲线是具有一定半径的圆弧。

3.2.2 圆曲线的主点与要素计算

（1）圆曲线的主点（图3所示）

JD-交点，即两直线相交的点；

ZY-直圆点，按线路前进方向由直线进入圆曲线的分界点；

QZ-曲中点，为圆曲线的中点；

YZ-圆直点，按线路前进方向由圆曲线进行直线的分界点。

ZY、QZ、YZ三点称为圆曲线的主点。

（2） 圆曲线要素（图3所示）

T-切线长，为交点至直圆点或圆直点的长度；

L-曲线长，即圆曲线的长度（自ZY经QZ至YZ的圆弧长度）；

E。-外矢距，为JD至QZ的距离。

T、L、E。称为圆曲线要素。

α-转向角。沿线路前进方向，下一条直线段向左则为α左；向右转则为α右。

R-圆曲线的半径。

α、R为计算曲线要素的必要资料，是已知值。α可由外业直接测出，亦可由纸上定线求得；R为设计时采用的数据。

3.2.3 圆曲线要素的计算公式

4 制定整治方案

4.1 测设曲线，调查现场情况

4.1.1 测量现场正矢倒推半径

通过10米弦对现场正矢进行测设，算出现场计划正矢Fc。通过公式R=12500/Fc倒推出现场曲线半径R（当倒推的现场曲线半径含小数时，取10的整数倍作为现场半径）。

4.1.2 线路定点

在曲线上股钢轨上，用皮尺每五米拉设点，点间距为5米，并进行编号，可编为A1，A2，A3…等。目视曲线两端直线方向，找一段较直的线路，各选定两个点，定为BM点，可编为BM1，BM2，BM3，BM4。用油漆将点做好标记。

注意：

（1）拉设长度要延伸到曲线两端的直线上，拉设点的位置在钢轨轨头的中间处。

（2）BM点和普通点之间的距离不需要限制（可不为5米）。

4.1.3 架设仪器

首先，仪器的水准管平行于两个脚螺旋，调平，旋转90度，旋转第三个脚螺旋，使仪器精平。重复一次上述步骤，仪器就会处于精平状态；其次，在观测过程中，轻轻地转动仪器，勿用力过大，以免脚架产生轻微的变形，同时避免产生仪器隙动差；最后，避免仪器受阳光照射，以免仪器受热不均，产生偏差。

在曲线附近任意处架设全站仪时，要求仪器架设地点对曲线上设置的各点通视且不影响行车（如图4）。

4.1.4 测设坐标

将全站仪调节到测量坐标页面，把棱镜依次放置在设置的点上，用全站仪准确的测出每个点的坐标值（如图5）。

4.1.5 设置边桩

在曲线外两米左右处铺设曲线边桩，使曲线边桩垂直于此处的曲线切线方向，并准确丈量曲线边桩到钢轨底部外侧的距离即为边桩距离。

4.1.6 全面检查现场

量取线路两侧建筑物及其他设备距离线路中线的距离，以便确定线路拨正后的建筑物及其他设备有无超限。准确调查现场钢轨长度及轨缝大小。

现场检查线路几何尺寸，失效轨枕，缺失联接零件等静态检查数据，记录清楚。

4.2 运用CAD绘制图形，计算拨道量及钢轨切缺量

4.2.1 导出数据

将数据从全站仪中导出，复制到Excel表格中。

4.2.2 更改格式

将单元格中的逗号去掉。具体操作：数据-分列-分隔符号-下一步-选逗号-下一步-完成（需注意：操作时线将点号，X轴、Y轴中间各加一空行。）

4.2.3 合并数列

将X轴和Y轴数据通过公式（=B1&”，”&C1）合并成一列。

4.2.4 设置参数

打开CAD设置点样式：格式-点样式-选第二排第四个图形-点大小改为1-按相对单位设置大小-确定。设置文字样式：格式-文字样式-取消使用大字体-选华文宋体-应用-关闭。设置标注样式：格式-标准样式-修改-主单位-精度改为0.000-单位格式改为度/分/秒-精度改为0d00‘00“。

4.2.5 数列录入

选择绘图-点-多点，将合并的数列在命令中录入。用多行文字标注点序号（字号大小为1）

4.2.6 绘制图形

（1）通过BM点找到交点位置。

（2）通过相切、相切、半径画出合理的曲线半径。

（3）剪切掉不需要的圆弧的构造线。

（4）标注各点的拨道量、曲线长、曲线半径、曲线点（直圆点、曲中点、圆直点）到就近点的位置。

4.2.7 标注颜色 （如图3）

（1）曲线、曲線半径标注用红色线条。

（2）曲线点（直圆点、曲中点、圆直点）用红色圆点。

（3）曲线长标注、曲线点到就近点的位置用绿色标注。

4.3 汇总资料，编制维修设计

4.3.1 统计表格

将曲线要素、拨道量、切缺量汇总到表格里（如表3）。

4.3.2 汇总静态检查数据

将静态检查的数据超限处所按类别分类汇总在表格内。

4.3.3 编制维修设计

维修设计主要根据工作量的汇总，进行人员、机具、材料的安排以及天窗计划的申请。

维修设计的编制主要依据部局有关文件，如《普速铁路工务安全规则》、《铁路线路修理规则》、《铁路营业线施工安全管理办法》《乌鲁木齐铁路局电气化铁路工务安全管理办法》、《乌鲁木齐铁路局电气化铁路劳动安全规定》等。endprint

维修设计内容主要包括：（1）组织机构；（2）工作职能；（3）作业时间；（4）人员配置；（5）量具、机具、材料的配置；（6）施工组织；（7）质量验收；（8）安全卡控措施；（9）其他工作要求等。

5 组织实施

5.1 前期准备

5.1.1 配轨

根据前期的工作量调查，计算出钢轨切缺量，进行配轨。拨道前后的曲线长度会发生变化，平均拨距越大，曲线长度的变化也会越大，因此在作业前应先计算配置合适的钢轨。（平均拨距为“-”号时，钢轨长度变短；平均拨距为“+”时，钢轨长度变长）。

5.1.2 准备石砟

施工之前根据需要提前提供配置石砟的数量并进行预卸和均匀石砟。

5.2 天窗点前准备

5.2.1 复核拨距

天窗点前，应复测边桩距，以保证数据准确无误。

5.2.2 机具、材料

机具配置：便携式照明灯、铁锹、撬棍、洋镐、液压起拨道机、加力杆、活动扳手、轨缝调整器、锯轨机等

材料配置：改道片、尼龙挡肩

5.3 天窗作业项点

5.3.1 扒砟

作业时扒开钢轨轨枕拨道一侧和道心内的石砟（若曲线下压，则将下股钢轨的道砟挖开，并扒开道心的石砟；若曲线上挑，则将上股钢轨的道砟挖开，并扒开道心的石砟），此时每个技术人员盯控3至4个边桩，以防止工区作业人员碰撞和掩埋边桩（如图7）。

5.3.2 松开螺栓、轨距杆、打开接头

松开螺栓、扣件、卸掉轨距杆，打开接头让钢轨处于自由伸缩状态（使轨道失去框架结构状态，在拨道时以减少阻力，和轨枕歪斜程度）。

5.3.3 拨道、量边距

技术人员给出拨道地点和拨道量，并现场测量实际拨道量；工区作业人员利用撬棍进行拨道（如图8）。拨道从曲线两端往中间依次拨正（拨道前，先将预配的钢轨换入）。

5.3.4 复核边距

再次用钢卷尺复测边桩距离，撬棍细微拨道。曲线拨道为10米一个点，曲线拨动时对前后点都有影响，因此在第一遍粗拨完之后，再对曲线进行一次细拨，以减小偏差量。

5.3.5 方枕、均匀轨缝、上螺栓

在细拨完成之后，对歪斜的轨枕进行方正，调整钢轨轨缝，使其符合作业要求，螺栓去绣、涂油，上好接头夹板，拧紧接头螺栓和扣件螺栓，达到扭力要求，符合《铁路线路修理规则》的相关规定。

5.3.6 回填石砟、精调线路

回填部分道心的石砟，布设正矢点（一般从曲线两端直圆点和圆直点向曲中点布设，将零尺留在曲中位置，如图9），测量现场正矢，对正矢偏差较大的地点用液压起拨道机进行精调，使正矢满足作业验收标准，然后回填剩余部分石砟。

5.3.7 起道捣固

目视线路高低状态，对线路高低不良处所进行起道捣固作业，要求满足《铁路线路修理规则》作业验收的有关规定。

5.3.8 改道

对线路上的大轨距、小轨距及轨距变化率较大的处所进行改道作业，要求满足《铁路线路修理规则》作业验收的有关规定。

5.3.9 布设永久桩

用混凝土固定边桩布设永久桩（如图10），准确测量边桩距后，备案。

6 结论

6.1 完成曲线整治81条

全段通过全站仪坐标法整治“三无”曲线累计达到81条，全部达到了保养验收的标准，有效的提高了线路设备的质量，保障了行车的安全。

6.2 改进了生产方式

全站仪坐标法整治“三无”曲线，集合了简易拨道法的方便和绳正法的准确等优点。通过提前工作量调查，精确起拨道，改变了以往凭经验，靠眼力的作业习惯，也改变了大家的观念。

6.3 降低了生产成本

以往对于难以整治的曲线需要多个天窗，重复拨正，往往也难以达到预期效果，采用全站仪坐标法测设曲线、计算拨道量，相当于提前做好了详细的工作量调查。再通过编制维修设计，对人员、机具、材料进行了合理的安排。在天窗内只需要组织好人、材、机，根据前期的工作量调查，进行现场的拨道、起道、改道、捣固等工作，不仅极大的节省了时间，提高了天窗的利用率，也节省了人工和材料的损耗，减小生产成本。

坐标法累计拨正曲线81条，节省天窗86个（以往每条曲线至少要申请两个天窗进行整修，较长曲线需申请三个天窗），每个天窗平均节省人员30人，捣固机械6台，汽车3辆，则累计节省人工2580余人次，節省工时费用77万余元；节省汽车费用2万余元；节省机械耗油费用5千余元；合计节省费用80万余元。

6.4 为以后曲线的整治积累了经验

全站仪坐标法整治“三无”曲线，在站专线等小半径曲线上已适用成功，并在我段得到了广泛的推广，为我段曲线的整治积累了宝贵的经验。以此种方法为基础，为下一步长大曲线的整治奠定了有力的基础，也为全站仪和自轮运转设备的有效结合积累了经验。

6.5 安全效益

由于站专线管理不到位，存在严重的设备隐患，总公司几乎每年均发生掉道事故，严重影响行车安全，通过采用全站仪坐标法整治站专线“三无”曲线，改善了整治方法，通过组织技术队伍，解决了由于车间技术力量不足导致站专线曲线病害处理不彻底的问题，保证了行车安全。

[责任编辑：朱丽娜]endprint