线路内外业断链的应用与消除.doc

论内外业断链的设置与应用

【摘 要】本文结合工程施工中的实际工作经验，论述了内外业断链的产生原因、设置方法及施工中的实际应用。
【关键词】内外业断链 设置 应用

1、工程概况
1、包神铁路瓷至巴段铁路为设计时速80km/h的企业货运铁路；
2、胶济客运专线为设计时速250km/h的客运高速铁路；
3、新建兰新铁路甘青段为设计时速350km/h的客运高速铁路；
4、本文结合以上三项工程经验总结出内外业断链产生原因、设置方法及施工中的实际应用。
2、断链的分类
断链是伴随铁路延伸而生成的必然产物，可以通过一定的数学手段进行消除。因在铁路相关书籍、设计规范及施工规范中均很少提及断链的概念及设置方法，故对其关注很少。但实际在线路勘测、设计、施工、竣工乃至后期的运营阶段中断链均经常出使用。通常只要线路(包括单线和复线）某处由于某种原因产生里程不连续处，我们就称之为断链。在铁路施工中我们按照线路里程投影的对象不同，把断链分为外业断链和内业断链，外、内业断链的具体表示方法见下图：
3、外业断链的产生原因及设置方法
(1) 外业断链是设计中的线路对基准线进行(基准线可以是其他线路也可以是其自身）里程投影，从产生里程不连续处，其一般设置在线路直线段，具体产生原因有：
①、在设计选线阶段，常常因为某些原因造成线路局部改线，而改线段改线后的线路长度与改线前的线路走向与长度均不同，需要设置外业断链消除这个长度差值。此情况下断链通常设置在改线地段里的直线段。
②、在线路设计阶段、常常采用分段定测来进行线路勘测，但后期数据汇总时在相邻测量段的接口处必会产里程不连续，需要设置外业断链消除的此处里程不连续。此情况下断链通常设置在相邻测量段的接口附近。
③、在设计二线时，新设计线路里程一般以并行段既有线为基准线进行里程投影，但投影里程与自身实际里程存在差值，需要使用外业断链消除这个差值。此情况下断链通常设置在里程差积累值较大处。
以上几种情况若不采用外业断链的方法，所有已经设计好的数据就要全部修改里程，这样工作量十分巨大。所以设计时先使用外业断链过渡，竣工时再统一消除的方法处理。
(2)外业断链的分类及计算
假设外业断链的值为|A|,A=改线后线路长度-改线前线路长度。若A<0则该断链为短断链(简称短链），若A>0则该断链为长断链(简称长链），长短链的主要作用是消除改线后前后投影里程的差值；若A=0则该断链为假断链，A≠0则该断链为真断链，假断链的作用是表示出改线地点的起终点(具体划分方法见附图3）。
A=0
0

按A是否为零
A<0
0

A>0
0

外业断链
按A正负
长短断链

真假断链
长断链
短断链
A≠0
0

真断链
假断链

附图3外业断链分类方法
(3)外业断链的设置方法
以兰新铁路一处改线段为例，因某种原因在D1K64+200～D1K70+900段线路需改线，改线前 L′=6700m，改线后L=6696.48，投影前里程X′= DK68+790.48，假设断链值为A，投影后里程为X，则设置方法如下(详见附图3）：
①、为使除DK64+200～DK70+900段以外线路里程均不受此次改线影响，则必须使DK64+200和DK70+900处里程与改线前相同，需设置两个假断链DK64+200=D1K64+200和D1K70+900=DK70+900；
②、由①可以确定，断链A必产生在D1K64+200～D1K70+900段之间；
已知L′= 6700m，L=6696.48m，X′=D1K68+790.48，选定在D1K68+796.48处设置断链(该处为直线段）。
因为A= L-L′=-3.52m
|A|=3.52m ,A<0
则A为3.52m的短链
又因为X=68796.48+L′-(70900-X）
X′=68796.48+L-(70900-X）
可得A= L-L′=X′-X
X= X′-A
=68790.48-(-3.52)
=68800
所以在D1K68+790.48处设置断链D1K68+790.48=D1K68+800为3.52m的短链
A --------外业断链值
L′--------投影前线路长度
L --------投影前线路长度
X′--------投影前里程
X --------投影前里程
4、内业断链的产生原因及设置方法
(1)内业断链是复线铁路上行线对基准线进行里程投影时(基准线是线路内部上下行其中一条，通常选取下行线为基准线）而产生的断链。
内业断链只出现在复线铁路曲线段上，由于复线铁路要求上下行里程统一。直线段里程很容易统一，但曲线段上下行半径不同而造成曲线长度不同，因此上行线曲线段在里程投影后就形成了内业断链。
(2)内业断链的计算方法
根据上下行ZH点与HZ的法线重合与否分为两种设置方法具体如下:
①、当上下行ZH点与HZ的法线重合时，其值 B（内业断链）=L′（上行线曲线长）-L（下行线曲线长）+100。
②、当上下行ZH点与HZ的法线不重合时，内业断链B的值为最外侧两条法线所夹上行线长度（H′）与下行线长度（H）之差与100的和。
(3)内业断链的设置方法
以包神铁路瓷至巴段某处内业断链为例(详见附图5），图中上下行线HZ与HZ′的法线不重合，其垂距离为d1，为使上行线里程在HZ′后与下行里程统一，则须设内业断链，假设内业断链为B，则设置方法如下：
d2=tg（a/2）×D
d1=T′+d2-T
= T′-T+ tg(a/2)×D
H′= L′
H=L-2×d1
B= H′-H+100
= L′- L-2×d1
B= L′- L-2×[T′-T+ tg(a/2)×D]
=398.06-379.46-2×[199.93-190.61+0.135551×5]
=98.60
故在上行线路圆曲线段设置外业断链B=98.6可使线路在HZ点以后里程相同。
各种参数说明： a --------曲线转向角
R --------曲线半径
T --------切线长度
L --------曲线长度
D --------线间距

5、实际施工中的应用
以胶济线客运专线K175+100～K195+500段为例，该段线路长20400m，有外业断链6条，内业断链9条，通过计算上、下行线路实际长度得出内、外业断链、线路里程及线路长度之间的关系：
附表1：胶济客专上、下行线外业断链
序号
外业断链处里程及其关系
长度
断链(米）
长
短
1
K176+794.67=K176+800
S1

5.33
2
K177+600= K177+600
S2
0

3
K179+299.97=K179+300
S3

0.03
4
K183+460.06= K183+500
S4

39.94
5
K188+500= K188+500
S5
0

6
K194+699.71=K194+700
S6

0.29
附表2：胶济客专上行线内业断链表
序号
内业断链处里程及其关系
断链
ZH
HZ
1
K175+126.16
K176+747.09
101.624
2
K177+670.37
K178+180.51
99.837
3
K178+381.79
K179+194.72
100.56
4
K179+387.81
K180+650.85
101.03
5
K182+666.26
K183+070.58
99.88
6
K188+657.33
K191+042.16
97.91
7
K191+248.39
K192+149.03
100.55
8
K192+363.
K193+640.34
100.97
9
K193+867.83
K194+675.35
99.49
(1)下行线实际长度计算
A=L-L′=X′-X
S1=X1′-X0
S2=X2′-X1
………………
Sx=Xn′-X(n-1）
∑S=(X1′-X0）+(X2′-X1）+(Xn′-Xn-1）+……+(Xn-Xn′）
=(Xn-X0)+[(X1′-X1)+ (X2′-X2)+……+(Xn′-Xn)]
=(Xn-X0)+(A1+A2+……+An) …………………A:长链值为正，断链值为负
=(Xn-X0)+∑A
则下行线实际长度S=(Xn-X0)+∑A
=195500-175100+[(-5.33)+(-0.03)+(-39.94)+ (-0.29)]
=20354.41
下行线消除断链后实际长度为20354.41m。

各种参数说明： Xn --------线路结束里程
X0 --------线路开始里程
n --------外业断链的序号
x --------两外业断链间线路长度的序号
S --------下行线线路长度

(2)上行线实际长度计算
L′= L+B-100
∑Sz′=∑Sz
∑Sq′=(L1+B1-100)+(L2+B2-100)+……(Ln+Bn-100)
=(L1+ L2+……+Ln)+(B1+B2+……+Bn)-(n·100)
=∑Sq+∑B-(n·100)
S′=∑Sz′+∑Sq′
=∑Sz+∑Sq+∑B-(n·100)
=S+∑B-(n·100)
=(Xn-X0-n·100) +∑A+∑B
= 20356.261
上行线消除断链后实际长度为20356.261m。

各种参数说明：Sq′ --------上行曲线段长度总和
Sq --------下行曲线段长度总和
Sz′ --------上行直线段长度总和
Sz --------下行直线段长度总和
L′ --------上行曲线长度
L --------下行曲线长度
n --------内业断链的序号
6、心得体会
在施工放样过程中应注意外业断链及内业断链的影响，以免造成测量错误。认真细致消除每一处断链对线路实际长度的影响，通过消除外内业断链，更加深刻的理解各种线路参数与线路走向之间的关系。