Excel数据处理在铁路线路大修纵断面设计中的应用

文/刘海兵 屈 进 王 广

一、引言

根据2019年独山子石化公司专用铁路大修工作计划，采用国铁大型养路机械（简称“大机”）对区间线路进行养修作业。为开展好此项工作，铁路运输公司利用大修停运期，组织施工力量对计划维修的30km线路3000多个测点进行轨面高程测量，对纵断面进行调整设计，为捣固车作业提供技术数据。通过本次大机作业全面改善了专用铁路线路平、纵断面，提高了线路抗变形能力及稳定性，为今后铁路运输安全运行打下了良好基础。

目前对既有铁路线路纵断面拉坡设计常采用纬地软件，实现人机交互的速度快、效率高，但前期需要 Excel处理外业轨面测量数据，需购买昂贵的软件锁，且安装使用不方便。本设计直接采用Excel处理轨面高程测量数据，在Excel数据表中插入“带平滑线的散点图”生成实测轨面高程曲线，通过手动拉坡设计，调用函数自动计算出对应测点设计轨面高程及起到量，为大机作业提供技术数据，有很强的实用性。

二、Excel 数据处理对既有铁路线路大修纵断面设计

（一）既有铁路大修纵断面施测及数据记录

对计划进行大修的30km线路按间隔10m一个测点进行轨面高程测量，按下表格式（图1）记录在Excel 数据表中，同时测量道床厚度，记录线路曲线要素（ZH、HY、YH、HZ）、桥梁、道口、隧道、边坡点等现场资料。

图1 （限于篇幅，本文中所有图片只截取了部分数据用于示例）

（二）绘制轨面高程曲线

在Excel 数据表中，“插入—散点图—带平滑线的散点图”，选择对应线路里程及轨面高程数据绘制出轨面高程曲线，绘制出的轨面高程曲线可以直观的显示出既有纵断面变化趋势，若线形上有突变的畸形点（如图2所示），可以判定是测点数据有误，应重新核对数据（若重新核对数据有困难时，此测点数据可剔除，拉坡设计时忽略此测点数据，此测点对应起道量根据实际作业时前后进行顺坡）。为便于更好地进行拉坡设计，可对横坐标（线路里程）、纵坐标（高程）、轨面高程曲线进行相应显示设置

图2

（三）拉坡设计并计算设计轨面高程及起道量

1.拉坡设计遵循的相关原则。

在满足相关规范约束条件的前提下，对轨面高程进行拉坡设计，以桥梁、道口、道岔、站台、原道床过薄或过厚点为控制点，参照原轨面，试定这些点的设计轨面标高，试定其前后的坡段。受原有条件限制，只能对原纵断面，尽最大可能予以改善。如原有线路已超过限制坡度且改善有困难时，只得保留。尽可能设计长的坡段，每段坡长一般不短于该区段到发线有效长得一半，个别困难地段，应不短于200m。同时避免变坡点不得设置在无碴桥梁的两端或缓和曲线的始终点前后或道岔两端。考虑到大机在捣固作业起道容易、落道难的情况，在设计过程中遵循“只起道、不落道”的原则进行拉坡设计。

纵断面优化设计后，线路纵断面形成更加吻合线路实际的纵断面线形。但线路纵断面设计完成后，应对所拟定坡度及坡段到现场进行重点核对复核是否可行，如起道量大，路基宽度不足，则需调整。试定的坡度及坡段，经常要经过多次调整，才能符合标准，满足现场实际，便于施工，经济合理。

2.拉坡设计的数据处理。

在轨面高程曲线图中添加趋势线，或者手动添加辅助直线，确定出拟定坡段的起点、终点，参照原轨面，试定坡段的起点、终点的设计轨面标高，计算出拟定坡段的坡度。然后根据坡段起点设计轨面标高与坡度计算出对应里程设计高程及起道量（图3）。

图3

在Excel 数据表中，“插入—散点图—带平滑线的散点图”，选择对应线路里程及设计轨面高程数据绘制出设计轨面高程曲线（图4）。

图4

三、结论

本次数据处理结果对独山子石化专用铁路线路大修作业起到了指导作用，达到指导大机作业标准的要求，实现了人机交互，操作简单，缩短了时间，有很强的实用性。本设计暂未考虑到竖曲线，下一步研究中将考虑竖曲线的设置，同时由于Excel数据图表显示篇幅局限，处理数据时需将数据分隔成多个数据表，在拉破设计时应考虑分割点处坡度的连续性，以提高起道量的准确度。