完善曲线三维定位系统.doc

完善曲线三维定位系统，提高曲线设备质量
2009-3-2     文章来源:王曙光、李俊奎、张立新
摘要：本文针对京哈线提速到200km/h以后，曲线线型难以保持，超限病害增多的问题，提出建立曲线三维定位系统，精确控制曲线位置，改进养护维修方法，提高了设备质量。
关键词：曲线三维定位 提高 曲线设备质量

1问题的提出
随着200km/h动车组的开行，对工务的设备质量提出了更高的要求，目前的曲线维修养护手段已不能满足铁路跨越式发展的需要。自200km/h动车组开行后，我段管内曲线晃车现象十分普遍，动态检测超限病害处所明显增多。因此，如何减少曲线晃车，保证列车平稳舒适运行，给200km/h线路的曲线养护维修提出了新的课题。
2  原因分析
2.1工务维修养护部门长期以来采用原始的眼穿、绳拉确定曲线起、拨道量的方法容易导致曲线线型发生空间位移，偏离设计位置，不能满足提速后设备高质量的要求。采用三维定位系统可以为曲线提供标准的参照系，随时掌握曲线状态变化情况。
2.2 原有维修作业方式只能满足目视范围内曲线的圆顺，对大平、大方向不容易控制，借助三维定位系统，可以控制其整条曲线的线型。
2.3 采用绳正法养护曲线要先测量正矢，进行计算后才能确定曲线拨道量，至少需要5人作业，耗费人工多。
2.4 目前曲线养护维修手段很难使曲线正矢达到“1、2、3”标准的要求，利用三维定位桩多点定位观测，可以快速的确定起、拨道量，方便直观精度高。
3  方案确定
在方案确定前，首先对京哈线现有技术条件，周围环境等因素综合考虑，为减少埋桩工作量，节约成本，可采取埋设三维定位桩和利用现有电化杆相结合的方式。钢轨定位桩采用60kg/m废钢轨制作，轨端切割平整。主要考虑以下几点：①稳定性好；②适用面广；③便于加工制作；④费用低。
3.1 定位桩埋设标准
定位桩埋设在路基上，埋深不小于700mm，基础采用水泥浇筑，断面不小于500×500mm，基础顶面与地面平齐。定位桩顶面不高于轨面，不低于轨面30mm，距线路中心不小于2500mm，不宜大于3200mm（与三线相邻的正线或站内正线除外），并在一个区间内尽可能保持一致，电化区段定位桩与电化杆内侧（或挡碴块外侧）平齐为宜。遇有桥梁时，不设钢轨定位桩，但应在相应的桥梁固定点上设置定位点。遇有涵渠时，在定位桩底部焊接一块250*250mm钢板，钢板四角打孔，用膨胀螺丝固定在涵渠上，在底部砌300*300*80mm混凝土基础平台。
3.2 定位桩埋设位置
曲线定位桩轨底面向线路内侧（见图1）。在桩顶的轨底面用钢锯条锯一凹槽（当曲线定位桩轨头面向线路内侧时，在桩顶的轨顶面锯一凹槽），凹槽与轨底（轨顶）交界处作为定位点（见图2）。
双线并行地段埋设在线路外侧路肩上；绕行地段曲线定位桩埋设在有电化杆一侧；三线地段与三线相邻正线的定位桩埋设在三线与相邻正线线间中心；站内正线定位桩埋设在正线与相邻站线的线间中心。
3.3 定位桩油刷
定位桩顶端刷白色油漆，侧面刷红白相间油漆，间隔距离100mm（见图2）。
3.4 电化杆定位桩
在电化杆背向列车运行方向靠近线路的侧面用蓝色漆油刷横线，横线长60mm，高20mm，横线顶面不高于轨面，不低于轨面30mm。横线上边与面向线路的侧面交点作为定位点。
3.5 定位桩的设置
3.5.1在曲线头尾外方各设两个直线定位桩。电气化区段利用曲线头尾外方第一、第二根电化杆作为定位桩。
3.5.2 曲线特征点定位桩，即：直缓、缓圆、曲中、圆缓、缓直点各设一处钢轨定位桩（电化区段满足条件时，也可以电化杆作为定位桩）。
3.5.3 缓和曲线内定位桩，每20m设置一处钢轨定位桩，缓和曲线长度非20m倍数时，缓圆点或圆缓点与相邻定位桩间距小于20m（电化区段满足条件时，也可以电化杆作为定位桩）。
3.5.4 圆曲线内定位桩，圆曲线内暂不设钢轨定位桩，电化区段每个电化杆设一处定位桩。
3.6 定位桩编号规则
每条曲线定位桩单独编号，从曲线小里程端开始，分别标记编号1、2、3…，油刷在定位桩轨底一侧（见图3）。
3.7 定位桩编号油刷
钢轨定位桩，用白色油漆标记在定位桩轨底面，自顶端向下100mm范围内；电化杆定位桩，在电化杆蓝色横线上方用红色油漆油刷宽80mm*高80mm方块，方块底边高出蓝色横线100mm，桩号用白色油漆标记在方块内。桩号字宽30mm，字高45mm。
3.8 三维控制点的确定
用L尺由定位桩定位点方正到对应的线上钢轨头部外侧做为曲线三维控制点，油刷边长30mm的正方形红底白三角“△”（边长20mm的等腰三角形）。
3.9 三维定位数值的确定
横距L：用全站仪对曲线进行精确测量，计算曲线拨量，用专用L尺测量定位桩定位点至曲线控制点的距离，加（减）曲线拨道量后做为曲线横向的初始定位值L，标定数值记入台账。
高程H：用水准仪进行线路水准测量，拉坡，计算出每个曲线控制点的起、落道量，用L尺测量定位桩定位点至曲线控制点的高差，加（减）起（落）道量，做为曲线高程的初始定位值H，标定数值记入台账。
纵距C：用钢尺丈量从曲线控制点至曲线特征点的实际距离，作为曲线特征点纵向位置的初始值C，标定数值记入台账。
3.10 三维标记油刷
按横距、高程、纵距顺序依次油刷在控制点下方钢轨外侧轨腰上，红底白字。红底70×600mm，字号35×50mm（见图4）。

L-1958 H-136 C-231
（图4）
4  施工组织
4.1组织分工
为使曲线三维定位系统布署安装工程的顺利完成，确保工程质量、工程进度和整个施工的安全，人员组织安排如下：
施工负责: 负责曲线三维定位桩制作、安装过程中的料具供应、联系其它单位及车间配合等事项。
技术负责：负责现场技术指导、技术交底，提供安装位置、规格尺寸等，并对关键工序进行把关。
安全、质量负责：负责整个施工的质量和安全事项，及时发现安全隐患，确保安全万无一失。
4.2 技术要求
4.2.1桩间距5米，桩内侧距线路中心不小于2.5米，不大于3.2米或与电化杆内侧平齐；同一曲线保持间距一致。
4.2.2根据现场地势，开挖500×500×700mm基坑，基础坑的尺寸采用400＃水泥砂浆灌注，灌注时要振捣密实，保证基底坚固。
4.2.3定位桩的高度安顶面不高于轨面，不低于轨面30mm的要求，根据现场实际情况量尺下料。
4.2.4要求定位桩顶面务必用无齿锯切割钢轨，以保证定位桩顶面平整，提高测量精度。
4.2.5定位桩安装完成后，进行油漆作业，要求顶端刷白色油漆，侧面刷红白相间油漆，间隔距离100mm。
4.3 安全措施
4.3.1施工前与电务部门签定施工安全协议，并积极配合电务人员核查既有设备情况，明确地下管、线电缆的位置。无法确定准确位置时，甲乙双方共同探查和确认位置。
4.3.2作业前施工负责人必须向所有作业人员进行安全教育，使每个作业人员了解作业的全过程，明确各自的职责、任务，严格执行各项规章制度，听从负责人的统一指挥，绝对不得随意行事。
4.3.3无齿锯、砂轮机、发电机等电气设备使用时要接地良好，安装有触电保护器，由专人持证使用，并对电器设备进行经常检查和保养使其良好使用。
4.3.4机械运转时操作人员不准离岗。氧气、乙炔瓶必须保持10米以上距离，乙炔瓶要远离热源至少5米。
5  运用效果
我段管辖京哈线571.412km，共有曲线308条，延展长146.97846km，其中上行曲线171条，延展长75.15355km，下行曲线137条，延展长71.82491km。经现场实地勘察，全线共安装定位桩5009根。
5.1在京哈线曲线改造的施工中，多台线路捣固车联合作业时，利用三维定位桩精确控制曲线改造位移量，为每台捣固车快速提供起拨道量。从去年9月份至今年4月底我段改造曲线78条，整正曲线230条，大大减少了曲线晃车。未整正之前我段管内京哈线便携式添乘仪检查每次平均超限病害436处，其中曲线部位占76%，综合改造后每次检查平均超限病害89处，其中曲线部位占12.3%。
5.2 使用曲线三维定位桩，设备检查人员能准确的查找设备病害，大大缩短了病害检查、处理时间，提高作业效率，节约人工。
5.3 日常养护维修利用曲线三维定位桩，可以精确控制起、拨道量，提高作业质量，减少曲线晃车。