线路纵断面测量基础知识.

纵断面测量及数据优化介绍•按照要求，现对各车间技术员及相关人员进行纵断面测量知识培训，加强车间测量队伍的建设，并最终将纵断面测量在车间普及应用。下面主要介绍适用于铁路养护维修、中修、大修等方面的纵断面外业测量和内业数据处理的方法，最终用测量成果指导人工或大机作业，并坚持做到“无数据不动道”、“用数据指导作业”，使线路设备质量不断上升，保证列车安全平稳的运行。概述第一部分高程测量的原理及测量方法•一、水准测量的原理：纵断面测量目的是为了测量各轨面点的高程，从而更合理的控制轨道纵断面的平顺性。现主要介绍利用水准测量的方法来实现纵断面控制。水准测量的原理是：先测定地面两点间的高差，然后根据其中一个已知点的高程算出另一点的高程。如图所示，设A为已知点，其高程为HA。为确定未知点B的高程HB，可在第一部分高程测量的原理及测量方法A、B两点间安置一架能提供水平视线的仪器—水准仪(电子水准仪)，并在A、B两点上分别竖立有刻度的直尺—水准尺(条码尺)。根据水准仪提供的水平视线，可分别读取A点水准尺上的读数a和B点水准尺上的读数b，则由图中的几何关系可知A、B两点间的高差为hAB=a–b，于是B点的高程为HB=HA+hAB。设水准测量的前进方向是由A点向B点，则规定已知点A为后视点，其水准尺的读数a为后视读数；未知点B为前视点，其水准尺的读数b为前视读数。则高差为hAB=后视读数a-前视读数b。高差hAB本身可正可负，当a大于b时hAB值为正，这种情况是B点高于A点；当a小于b时hAB值为负，即B点低于A点。当a等于b时hAB=0，A、B两点同高。第一部分高程测量的原理及测量方法从图中还可以看出,A点的高程HA加后视读数a,得视线高程Hi(也称为仪器高程)。用视线高减去前视读数b,也可求出B点的高程HB，这在建筑工程施工中和纵断面测量中经常用到,用公式表示为HB=(HA+a)–b=Hi–b=HA+(a-b)=HA+hAB。把仪器安置在一个地方，根据一个已知高程的后视点，用这种方法可同时求得几个未知点的高程，这种方法称为视线高法或仪高法，在这些点上的水准尺读数称为中视读数。我段管内京包线和集二线是通过水准点来控制线路纵断面的，水准点每1-2km布设一个。第一部分高程测量的原理及测量方法•二、利用电子水准仪进行高程测量的方法•在进行高程测量前，我们首先要对测量地段进行拉链标点。直线地段可沿左股钢轨拉链，曲线地段要沿线路中心线进行拉链标点，目的是确定线路每个高程控制点的位置。•拉链标点的方法：对照线路的公里标或百米标确定测量地段的起点；然后从起点开始，用绝缘钢卷尺按要求点间距进行拉链，并将各点里程用油漆标注在对应的钢轨轨腰上。拉链、标注里程点1第一部分高程测量的原理及测量方法第一部分高程测量的原理及测量方法•拉链注意事项：1.拉链过程中，要注意测量地段在设备图中是否有断链。如有断链，现场所拉的链必须符合长短链的要求。2.拉链过程中，要记录平面曲线“四大桩(ZH、HY、YH、HZ)”的准确里程，主要是为了防止竖曲线与缓和曲线重叠。3.拉链时要把钢尺拉直，应尽可能减小误差，精度不大于1/2000。特别是坡度大的地段，每个测点的误差越大，抬道量影响就越大。4.标点时一定要注意前后里程点的连续性，既不能多一个点，也不能少一个点，否则会给内业数据处理时带来很多不便与误导。第一部分高程测量的原理及测量方法•我段各车间高程测量目前主要使用电子水准仪，如图所示。高程测量2电子水准仪第一部分高程测量的原理及测量方法•拉链、标点工作完成后，将测段附近水准点的绝对高程引到轨面上，采用附合水准测量的方式，根据《铁路工程测量规范》表5.13.5，京包、集二线按五等水准测量精度进行高程测量。•注：L的单位为km。旅客列车设计行车速度（km/h）水准测量等级相邻点高程允许闭合差v=200四等v≤160五等轨面高程水准测量精度要求L20L30第一部分高程测量的原理及测量方法•高程测量步骤如下：1.架设、整平电子水准仪，并在各测点直立条码尺。2.将电子水准仪瞄准条码尺调至清晰进行读数(按“测存”键即可)，直至测完本站所有点。3.转入下一站，重新架设、整平仪器，开始测量，并复核转点两次读数的差值，转点差值小于5mm，继续下一站测量；转点差值不小于5mm，重新测量前一站(如重测后仍不满足要求，则需校正仪器，找出原因)。第一部分高程测量的原理及测量方法电子水准仪测量第一部分高程测量的原理及测量方法•电子水准仪的特点：1.精度高。我段现有电子水准仪精度为0.3mm，其读数都是经大量条码分划图象处理后取平均值得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。2.电子水准仪使用时限制条件多。只有在距离、光线、气温、风力均满足要求的时候才能读数。•高程测量注意事项1.尽量保证前后视距相等,以减小视距差(前后视距应不大于150m，前后视距差应不宜大于10m)。2.测量时，条码尺必须垂直立于钢轨轨面上。3.电气化区段内测量时，不得高举条码尺，以防触电。4.要尽量联测水准点，或采用闭合水准测量的方法，否则测量结果的精度是无法保证的，也是不被认可的。5.测量过程中，若有不等间距的测量点，现场一定要做好记录，方便内业数据计算时与现场情况保持一致。否则会出现错误的起道量，影响整段线路的优化结果。第一部分高程测量的原理及测量方法第二部分内业数据处理一、电子水准仪数据整理及计算将数据输出整理后得出下表前4列数据，即为已知数据，然后利用前4列数据进行计算。数据\京包线下行439+500-441+700.xls二、线路纵断面设计优化经计算得出轨面实测高程，结合既有线实际情况，进行纵断面拟合设计即坡度优化，利用坡度、高差与距离之间的关系算出各测点的拟合高程，并与对应点的实测高程相比得出抬落道量。第二部分内业数据处理纵断面设计优化原则纵断面优化时，结合《工务设备综合图》上的既有资料，以及线路实际情况，按以下原则进行优化：①起终点抬道量：测量头尾点抬道量一般为0，特殊下不应超过10mm，尽量缩短捣固作业时的顺坡长度；若大于10mm需向测段内顺坡。而且大机捣固作业时只允许抬道，不允许落道。②坡段长：允许速度不大于160km/h的线路，最短坡段长不得小于400m，困难条件不得小于200m，且连续使用时不得超过2个。第二部分内业数据处理③最大限制坡度见下表车站应设在线路平道、直线的宽阔处。车站必须设置在坡道上时，其坡度不应超过1‰；在地形特别困难的条件下，会让站、越行站可设在不大于6‰的坡道上，且不应连续设置，并保证列车的起动。铁路等级ⅠⅡ一般困难一般困难牵引种类电力6.015.06.020.0内燃6.012.06.015.0《技规》第33条铁路区间线路最大限制坡度(‰)④坡度差：坡度变化点的坡度代数差，即坡度差，是指相邻两个坡段坡度的差值的绝对值。也就是说，利用带有正负号的坡度值来求差值，规定上坡为正值，下坡为负值。举例：a.上坡5‰与下坡3‰的坡度差为：∣5‰-(-3‰)∣=8‰。b.下坡5‰与上坡3‰的坡度差为：∣-5‰-(3‰)∣=8‰。相邻坡段的坡度差允许的最大值，主要由保证运行列车不断钩这一安全条件和旅客舒适度确定的。普速铁路相邻坡段的坡度差主要受货物列车制约。设置竖曲线可以减小列车通过变坡点时的附加纵向力。第二部分内业数据处理第二部分内业数据处理⑤竖曲线的设置：允许速度不大于160km/h的线路，相邻坡度差大于3‰时必须设竖曲线，竖曲线半径应为20000～10000m，困难地段不应小于5000m。竖曲线不得与竖曲线、缓和曲线重叠，不得侵入道岔及无碴桥梁上。⑥优化时，岔区上下行高程尽量控制在同一平面上，尤其是交叉渡线。⑦起道量一般应控制在0～35mm，特殊地段抬道量较大或有落道情况时，需进行顺坡。顺坡率应尽量小，最大顺坡率不得大于1‰，且不同顺坡率的顺坡长度不得短于70m。第二部分内业数据处理⑧竖曲线计算：切线长纵距(x为该点到切点的距离)外矢距竖曲线长竖曲线高程H=h±y；h为计算点设计高程(m)、y为竖曲线上计算点的纵距(m)，凹形竖曲线取“+”号，凸形竖曲线取“-”号。2000iRTR2xy2R2TE2T2C第二部分内业数据处理◆站线坡段长度及连接，应符合下列规定：①进出站线路的坡段长度，应采用相邻路段正线的规定，在困难条件下，疏解线路的坡段长度不应小于200m。②到发线的坡段长度不宜小于下表的规定，通行列车的站线，其坡段长度不应小于200m。不通行列车的站线和段管线，可采用不小于50m的坡段长度，但应保证竖曲线不相互重叠。坡段长度(m)远期到发线有效长度1050850750650坡段长度400350300250注：路段设计行车速度160km/h，最小坡段长度不宜小于400m，且不宜连续使用2个以上。第二部分内业数据处理③进出站线路坡段连接应符合相邻路段正线的规定。到发线和通行列车的站线，相邻坡段的坡度差大于4‰时，可采用5000m半径的竖曲线，在困难条件下，其竖曲线半径不应小于3000m。不通行列车的站线,相邻坡段的坡度差大于5‰时，可采用3000m半径的竖曲线；设立交的机车走行线，在困难条件下，可采用半径不小于1500m的竖曲线；高架卸货线可采用半径不小于600m的竖曲线。车站正线上的道岔不应布置在竖曲线范围内和变坡点上，在既有线改建的困难条件下，路段设计行车速度不大于100km/h时，可设在半径不小于10000m的竖曲线上。站线上道岔不宜布置在竖曲线范围内，在困难条件下必须布置时，在通行列车的第二部分内业数据处理线路上，竖曲线半径不应小于10000m；在不通行列车的线路上，竖曲线半径不应小于5000m。车站咽喉区范围内两相邻站线有轨面高差时，应根据正线限制坡度、站坪坡度、路基面横向坡度和道床厚度等因素设计站线的顺接坡道。顺接坡道范围宜为道岔岔枕后至警冲标或货物线装卸有效长度起点。顺接坡道的相邻坡段坡度差，到发线和通行列车的站线不宜大于4‰，其他站线不宜大于5‰，坡段长度不应小于50m。(岔心至变坡点距离)结束语通过纵断面测量及数据优化后，线路的高低与水平可以得到很大的改善，为列车安全运行提供了更好的保障。