铁路线路大修毕业设计论文.doc

兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 摘摘 要要 本设计是运用所学轨道基本理论，知识和技能，进行工程设计的综合训练， 是综合素质和工程实践能力的重要体现，是每个学生都必须经过的作为一个铁 道工程技术人员所必须的训练，有助于到工作岗位的过渡。 线路设备大修的基本任务是：根据运输需要及线路设备的损耗规律，有周 期、有计划地对损耗部分进行更新和修理，恢复与增强轨道承受能力，延长设 备的设备寿命。一般情况下，线路大修周期取决于钢轨伤损发展情况，是以全 面更换钢轨为主要标志，故常称换轨大修。 线路换轨大修主要工作内容： 1.按设计校正改善线路纵断面和平面。 2.全面更换新钢轨及配件、钢轨伸缩调节器以及不合规定的护轮轨，更换绝缘 接头及钢轨连续线。 3.更换失效轨枕和扣件，补足轨枕配置根数，修理伤损轨枕。 4.彻底清筛道床，补充道碴，改善道床断面。 5.线路大修地段，应同时成组更换新道岔和新岔枕。 6.安装轨道加强设备。 因涉及到的内容很多，所以利用电子表格 EXCEL 来进行计算，以达到更 快、更准、更有效率的目的；其他内容也做到有的放矢。所有这些内容都参照 我国现行的铁路线路维修规则和改扩建工程技术规范及工程制图规范书写的， 符合国家标准。 关键词：关键词：大修；换轨；平面设计；纵断面设计 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) Abstract The graduation design as the last link of teaching plan, is the basic theory, use orbit knowledge and skills, project design, the comprehensive training is comprehensive quality and engineering practice ability, is the important embodiment of each student must pass a railroad engineers must training, helps to jobs. The basic task of the line equipment repair is: according to the transportation needs and lines of law, have cycle, planful part of loss, updated and repair recovery and enhance rail bear ability, prolong the service life of equipment equipment. Normally, line overhaul period depends on the rail.the development situation, based on comprehensive replacement for major rail, in particular said. Lines in overhaul main job content: 1.according to the design of the correction to improve line longitudinal peace. 2.the overall change new rail and accessories, trak controller and illegal armor wheel and rail, insulation joint replacement continuous line. 3.change failure sleeper and buckles, complemental sleeper, repair of configuration injury sleeper. 4.and thoroughly clear sieve solid, added ballastless track, improve section. 5.line, should also group overhaul and replacement of new nechanics new rail. 6.and strengthen equipment installation orbit. Because the content involves many, so use spreadsheet EXCEL to compute, faster and more accurate in order to achieve the goal, more efficient, Other contents and try to use computer colleg and use software. All these content to Chinas current railway line maintenance rules and reconstruction technique norms and engineering drawings standard, conform to the state standards. Keywords: Heavy repair; Replacement track; Graphic design; Longitudinal design 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) I 目 录 第一章 绪论.1 第一节 线路大修内容1 一、线路大修概述1 二、线路大修主要内容1 第二节 设计线路中主要采用的技术指标2 一、线路技术标准2 二、轨道标准2 第二章 大修勘测及既有线路资料的调查.4 第一节 既有线大修勘测的基本原理和施测方法4 一、既有线大修勘测的基本原理4 二、施测方法5 第二节 线路大修勘测及既有线路资料的调查6 一、宝成线概况6 二、宝成线勘测6 第三章 平面大修设计.10 第一节 偏角法计算曲线拨距10 一、渐伸线原理10 二、用渐伸线原理计算既有曲线的拨距13 第二节 绳正法计算曲线拨距16 一、绳正法原理16 二、用绳正法原理计算既有曲线的拨距19 第四章 线路大修纵断面设计.25 第一节 纵断面设计的特点及原则25 一、设计特点25 二、设计原则25 第二节 纵断面设计的基本原理26 一、线路坡度26 二、坡段长度27 三、坡段连接28 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) II 第三节 纵断面设计的方法和步骤31 一、纵断面设计图31 二、计算轨面标高33 三、设计坡度与设计轨面线33 四、计算起道高度34 五、计算设计道床厚度35 六、复核35 结 论.37 致 谢.38 参考文献.39 附录 偏角法拨距计算表.40 附录 绳正法拨距计算表.48 附录 桥涵及坡度表.52 附录 放大纵断面图53 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 1 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 线路大修内容线路大修内容 一、线路大修概述一、线路大修概述 铁路线路是铁路的主要技术装备之一，是行车的基础。线路在长期的运行过程 中，由于轮轨相互作用而逐渐磨耗，使线路产生不均匀变形并不断积累，导致线路 附加力作用加大，钢轨及其轨下基础负担日益增大，承载能力不断降低。为了保证 线路的安全、平稳和不间断运输，这就要求根据运输需要及线路设备损耗情况周期 性的、有计划的对损耗部分加以维修和更新，恢复和提高线路的强度，延长设备使 用寿命，增强线路稳定性和轨道承载力。 线路维修工作，必须掌握线路设备技术状态变化规律，贯彻“预防为主，防治结 合，修养并重”的原则。在线路维修工作中，应按线路设备技术状态各种变化的不同 程度，相应地进行综合维修、经常保养和临时补修，有效地预防和整治线路病害， 有计划地补偿线路设备损耗，以取得较好的技术经济效益。 铁路线路维修分为综合维修、经常保养和临时补修。综合维修是按周期有计划 地对线路进行综合性修理。通过综合维修，改善轨道弹性，调整轨道几何尺寸，整 修和更换设备零部件，以恢复线路完好的技术状态。经常保养是根据线路变化情况， 在全年度和线路全长范围内，有计划有重点的养护，以保持线路质量经常处于均衡 状态。临时补修主要是及时整修超过临时补修容许误差限度的轨道几何尺寸及其他 不良处所，以保证行车平稳和安全。 线路设备大修的基本任务是：根据运输需要及线路的损耗规律，周期性地、有 计划地对损耗部件进行更新和修理，恢复与增强轨道承载能力，延长设备的使用寿 命。线路大修通常取决于钢轨伤损的发展情况，以全面更换新轨为主要标志。 线路大修分为两大类，即线路大修（或换轨大修）和单项大修。 单项大修主要包括：成段更换再用轨，焊接铺设无缝线路，成段更换新混凝土 枕、再用混凝土枕或混凝土宽轨枕，成组更换道岔或岔枕，成段更换混凝土轨枕扣 件，路基大修，道口大修及其它设备大修等。 二、线路大修主要内容二、线路大修主要内容 线路大修必须成段进行，并按设计施工。大修的主要工作内容包括： （1）按设计校正和改善线路平纵面； （2）全面更换新钢轨及配件、钢轨伸缩调节器以及不合规定的护轮轨，更换绝 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 2 缘接头及钢轨接续线； （3）换失效的轨枕和扣件，补充轨枕配置根数，修理伤损轨枕，线路上的木枕 地段应尽可能改铺混凝土轨枕； （4）底清筛道床、补充道碴，改善道床断面，对道床和基床翻浆冒泥进行整治； （5）换新道岔或岔枕，如不需要更换时，应调整道岔并抽换岔枕，清筛道床时， 应包括长岔枕范围内的侧线； （6）安装轨道加强设备； （7）铲平或填补路肩，整修基面排水横沟，清理侧沟，清楚路堑边坡弃土； （8）整修道口； （9）因本线大修引起的，需要抬高邻线上的道岔、道口、抬高桥梁，有碴桥上 加高两侧挡碴墙； （10）补充、修理和刷新工务管理的线路标志、信号标志、钢轨纵向位移观测 桩及备用钢轨； （11）回收旧料，清理场地，设置常备材料。 线路上原铺钢轨疲劳伤损，轨型不符合要求，已不能适应当前或近期运输发展 需要，必须全面更换钢轨，加强线路时，可进行大修。线路大修时，采用普通轨道 结构型式的，列线路换轨大修；采用无缝线路轨道型式的，按施工阶段分别列铺设 无缝线路前期工程和铺设无缝线路。线路大修工程数量，以铺换新钢轨长度为准。 无缝线路必须在近期完成的前期工程地段上铺设，在特殊情况下，也可在近期完成 的线路换轨大修地段上铺设，换下的钢轨可做为新钢轨继续使用。 第二节第二节 设计线路中主要采用的技术指标设计线路中主要采用的技术指标 一、线路技术标准一、线路技术标准 1铁路等级：级单线； 2限制坡度：10 ； 3最小曲线半径：300 米； 4机车类型：韶山 3、韶山 7； 5到发线有效长度：650 米； 6闭塞方式：半自动闭塞； 7近期货物列车长度：600 米。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 3 二、轨道标准二、轨道标准 既有轨道标准： 1钢轨类型：50/m； 2轨枕：型； 3垫板厚度：10mm。 轨道大修标准： 1钢轨类型：60/m； 2轨枕：型； 3垫板厚度：10mm； 4标准道床厚度：45cm。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 4 第二章第二章 大修勘测及既有线路资料的调查大修勘测及既有线路资料的调查 第一节第一节 既有线大修勘测的基本原理和施测方法既有线大修勘测的基本原理和施测方法 既有曲线的测量方法很多，目前常用偏角法。它是按曲线控制点分段安置仪器， 测量曲线上每 20m 点的偏角，一般可沿线路中心线、外轨顶面中心及外移桩进行。 既有线路往往行车密度大，特别是目前列车提速后，在既有线上置镜受行车干扰大， 施测较困难。测量时置镜外移桩上，须用放线尺将全部观测点外移至线路之外，既 增加了外业工作量，又降低了测量精度，另外线路地形复杂地区，难以打外移桩。 而在曲线内任意点置镜测量曲线偏角，内业用计算机处理，同时计算出曲线的拨距， 可以不受行车、地形的干扰，减少内外业工作量，使测量速度快，计算精度高。现 将其基本原理和施测方法分述如下。 一、既有线大修勘测的基本原理一、既有线大修勘测的基本原理 图 1 大修勘测基本原理图 如图 1 所示，两共点三角形 ADB 和 BDC，已知边长 b1，dl，d2 和角 Dl，D2，根据三角形公式可以求出三角形的其余各要素。具体推导如下： 在ADB 中，由正弦定理知 1 1 1 1 sinsinD d B b 1 11 1 sin sin d Db B 1 111 1 sin sin d Db B 11 180DBA 再由余弦定理可知 Adbdbacos2 11 2 1 2 1 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 5 在三角形 BDC 中，同理可得 22 2 2 2 2 2 2 21 cos2 180 sin sin Baddab DCB d Da C 那么，AB 延长线与 BC 所成的夹角 21 180BB 二、施测方法二、施测方法 根据上述原理，如果以 D 点作为置镜点，A、B、C 为曲线上每 20m 的测点， 则就是各测点的偏角。 1布设测点 在里程丈量时，从曲线起点外方 4060m 开始，每 20m 处丈量一点，丈量至曲 线终点外 4060m 结束。 2设置测站(置镜点) 在曲线内侧选择通视良好，位置适中，便于开展工作的置镜点 O，置镜点选择 得好，可以减少转镜次数，测量速度快。 3测取基本数据 （1）用钢尺精确量取置镜点与第一测点之间的长度，精确至毫米； （2）置镜于 O 点，先以正镜照准第一测点读取角记录，再以倒镜照准第一测 点，读角记录，如果两次读数较差不超过 40 ，取其平均数作为该测点的角值，然 后依次测出各测点的角值 , 21, ； （3）如果需再次置镜，先量出置镜点间的长度，然后同第一置镜点的方法进行， 第一测点为第一置镜点的末测点。 测出所需基本数据后，就可根据基本原理中的公式计算值，需注意的是所测 得的角 i 并不是置镜点与相邻两测点的夹角，置镜点与相邻测点的夹角应为 iiii )1()1( ，由于 0、1 点均在始切线上，所以 0 0 ，以后各点的值为 ixxi 180 ，曲线的转角为 n i 1 ，如图 2 所示。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 6 图 2 施测原理图 第二节第二节 线路大修勘测及既有线路资料的调查线路大修勘测及既有线路资料的调查 一、宝成线概况一、宝成线概况 宝成铁路北起陕西省宝鸡，南行达四川省成都，与成渝、成昆两线衔接，全长 669 公里，是沟通西北与西南地区的第一套山岳铁路，1952 年 7 月和 1954 年 1 月分 别在成都和宝鸡两段开工，1956 年 7 月 12 日在黄沙河接轨，1958 年全线交付运营。 宝成铁路是新中国第一条工程艰巨的铁路。为了克服地势高差，以 3 个马蹄形 和 1 个螺旋形的迂回展线上升，线路重列 3 层，高达 817 米，随后以 2000 多米长的 隧道穿过秦岭垭口，进入嘉陵江流域。全线共完成主要工程量有：路基土石方 7116 万立方米；隧道 304 座，总延长 844 公里；桥梁 1001 座，总延长 281 公里；桥 隧总长约占线路长度的 17，正线铺轨 66771 公里。从开工到交付运营间先后发 生严重的滑坡 58 处，崩坍 272 处，整治工程量及难度都相当大。 这条铁路的建成，对缓解西北地区多年来铁路运输紧张局面，改变沿线老、少、 边、穷地区交通落后状况，加快沿线资源开发和经济发展，都具有重要意义。陕、 川人民称之为“生命线”、“致富线”。 二、宝成线勘测二、宝成线勘测 （一）外业测量 1里程丈量 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 7 里程丈量是进行线路其他测量与调查的基础，应选择正确的里程标或大型建筑 物的可靠里程作为起始里程，并与附近公里标核对，与工务文件里程取得一致。沿 里程方向连续施测与推算。直线上每 50m 设置一个测点，在测量的起点（包括顺坡 地段），线路填挖方交界处、桥涵中心、桥台胸墙及桥尾、隧道洞口及中心、平交 道口、正线道岔、信号机、警冲标、车站中心及站台两端，跨线桥、跨过线路的架 空线等处均需设置加标。曲线上每 20m 设置一个加标，为了为曲线平面测量做好准 备，一般在进入曲线前 4060m 即开始按 20m 加标。所以里程标、百米标及各种加 标均用白油漆标注在轨腰上（一般注在里程增加方向的左轨外侧，曲线注在外股钢 轨的轨腰上）。里程丈量一般丈量两次，以第一链为主，第二链校核，两链百米标 的误差不得超过 1/2000。 在复线区段测量时，若沿下行线丈量里程，遇有线间距加宽或绕行地段，上行 线里程应单独丈量，所产生的断链应设在绕行线终点以外直线上的百米标处。 2纵断面测量 线路纵断面测量的目的是，测出所有百米标及加标的轨顶和路肩高程，并核对 或补设水准基点。所测得的标高作为纵断面设计的依据。 一般情况下，沿线路已设有永久或临时水准点，若水准点可靠，可直接进行线 路水平测量；若水准点发生丢失、移动或精度不能保证时，应先进行基平测量，核 对与补设水准点，然后进行线路水平测量。采取什么方法应视具体情况而定。 线路纵断面测量的高程，原则上采用国家规定的高程系统。为便于核对，一般多 引用该段铁路原用的标高系统（黄海高程系统或大沽高程系统等）。 线路水平测量，一般由两组水平仪沿线测量，两组转点可在商定的偶数或奇数 百米标轨顶上，以便互相核对。轨顶标高应读至毫米，路肩标高可读至厘米。两组 抄平结果及其与原水准点标高均在允许误差范围内时，仍用原水准点标高，并将误 差按转点进行平差。轨顶标高以调整后的第一组数据为准，且和第二组核对，标高 误差不得超过20mm。 水准基点或临时水准点，一般沿线 12km 设置一个，可设在固定的桥台、涵洞 帽石或其他固定建筑物的基座上。临时水准点与线路中平允许误差为30 L(mm), L为水准导线长度，以 km 计。若要设永久性水准基点，其允许误差为20L(mm)。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 8 在进行水准测量时，除测取所测线路各测点的标高外，在站内还应测量与正线 相邻的站线高程，位于同一路基面上的复线及线间距不大于 5m 的其他邻线的标高， 也应同时测出，以作为站线拉坡或纵断面设计的参考。 3平面测量 平面测量的目的，在于校正线路中心线的位置。在直线上主要是确定直线方向， 一般先选择固定建筑物作为控制点，或用两曲线间的夹直线的中间线路中心作为控 制点，测出每 50100m 处各点的偏移量，作为直线校正的依据。 曲线测量的目的，除校正线路位置外，还有争取改善曲线的条件，如增设或延 长缓和曲线，调整、加大曲线半径等。曲线测量受路基和既有建筑物的限制，又受 行车条件的干扰，因此，在测量方法和操作的熟练程度上都有一些特殊的要求。曲 线测量方法很多，如矢距法、偏角法、坐标法等。在行车密度较大的线路上，仪器 不能经常安置在轨道上，常用外移桩法，将曲线上 20m 点移于路肩上，在路肩上测 量。坐标法可用红外测距仪，将仪器置于线外测量。若行车时间间隔较大，可将仪 器置于中线或外轨上用偏角法测量。近些年来，在线路大修或线路改建工程中，一 般多采用偏角法在外轨上或外移桩上进行曲线测量。 偏角法测量既有曲线，在方法上与新线测量基本相同，但目的不同。新线测量 曲线时，是以已知曲线长和偏角来确定测点的位置，而在既有线测量中，则是以测 点间的长度和测点的实际位置来量取偏角，根据偏角和曲线长来计算曲线的变形情 况。 （二）线路调查 1钢轨 要逐公里调查钢轨类型、铺设时间、使用年限及磨耗、伤损情况，记载轻、重 伤钢轨的数量及分布。要对插入短轨的地段及接头位置不符合大修规则规定的位置 作出专门记录。 2轨枕 查清原线路每公里轨枕配置的根数及轨枕的类型；按大修规则规定的轨枕失效 标准记录与统计各公里失效轨枕的数量和类型；对不宜铺设混凝土轨枕的地段（或 保留木枕的地段）作出准确记载；并对应在增加轨枕数量的地方作出标记和统计。 3道床 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 9 每 50m 或 100m 量出道床上下底宽度及厚度，在 300500m 范围内，选取有代 表性的处所挖取不少于 0.04 m 3 的道碴，测出道床的脏污率（体积比），以确定清筛 与起道后需要补充的道碴数量。 4车站 绘出车站平面示意图，记录道岔的位置与运营编号，警冲标、信号机的位置， 车站中心，站台长度，站台帽石至轨顶的高度，站台至股道中心的距离，正线与相 邻到发线和其他股道之间的线间距，风雨棚、天桥、架空线的高度，地道的位置， 站场排水建筑物及其他与限界有关的资料。 5道口 调查道口的用途、路面类型、道口中心里程、宽度、铺面板及护轮轨的情况， 道口防护设备及信号标志等。若有通信、照明或动力线在道口处跨越线路时，应量 出这些架空线距道口中心的距离及距轨顶的高度。 6桥隧建筑物 对隧道及跨线桥，必须测出轨道中心至边墙或桥台的距离，以及净空高度；明 桥面要丈量桥梁长度，桥梁横梁及桥墩位置，桥台胸墙间的距离，桥上护轮轨的类 型及长度；有碴桥要量出挡碴墙间的距离、桥台胸墙以及后缘的位置等；涵洞和明 渠要调查其类型、孔径、长度、中心里程及填土高度等。 7其他 调查线路标志，如里程标、曲线标、坡度标、道口标、鸣标等各种标桩的位置、 数量及完好情况。另外如路基排水、挡护墙、护坡等与大修设计和施工有关的资料， 也应作出记录。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 10 第三章第三章 平面大修设计平面大修设计 第一节第一节 偏角法计算曲线拨距偏角法计算曲线拨距 一、渐伸线原理一、渐伸线原理 1渐伸线的几何意义如图 3 所示 图 3 渐伸线原理图 曲线 OA 表示任意一条曲线，将一条柔软且没有伸缩性的细线，一端固定在 O 点，把细线拉紧使其密贴于曲线 OA 上，然后把细线另一端 A 自曲线 OA 拉开，使 拉开的直线随时保持与曲线 OA 相切，则 A 点的移动轨迹 M1、M2、M3、A，即为曲线之端点的渐伸线。 渐伸线与 O 点的始切线相交于 A点，那么 A A线段的长度就是 A 点对切线 O A 的渐伸线长度。 渐伸线的两个特性 （1）渐伸线的法线 M3N3，M2N2，就是对应点的圆曲线的切线； （2）渐伸线上某点（M3，N3）间曲率半径的增量（M3N3M2N2）等于曲线 OA 相应点（N3，N2）间弧长的增量（N3 N2）。 根据渐伸线的定义和特点，曲线拨动时作两点假设 （1）曲线上任意一点拨动时都沿渐伸线移动的； （2）曲线上拨动前后其长度不变。 如图 4，测点n要向外拨 n e 才能达到正确位置 n ，如果把n点沿拨前曲线An上 各点的切线方向展开，并使它永远保持与各点的切线相垂直的位置，则n点所走过 的轨迹 nn 称为n点的渐伸线，其长度为 n E 。 同样，拨后曲线段 An 的渐伸线为 n n ，长度为 En ，可得n点的拨量为 nnn EEe 。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 11 图 4 曲线在拨动前后的位置 为正时，向曲线外侧拨动，为负时，向曲线内侧拨动。 n e 根据渐伸线的特性，渐伸线可以近似的用逐渐加大半径的累积圆弧段来表示。 如图 5 所示。 图 5 渐伸线长度计算图 为伸线长度关系同理可得计划正矢与渐 为各测点渐伸线长度， 为各测点正矢 为曲线上测点号 n n EEEE ffff n 210 210 , , 2 , 1 , 0 1 0 1 0 110 0102102100103 01010102 01 0 212 2232246 22224 2 0 nn nn fffnnfE ffffffffffffE fffffffE fE E 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 12 n 点的拨量为： 2各点拨量对前后点各点正矢的影响 由图 6 可拨后正矢计算公式： 3渐伸线长度的计算公式根据圆 曲线和缓和曲线的曲率 K，推导出圆曲线和缓和曲线的渐伸 线长度的通用计算公式如表 1 所示 （见下页）。而渐伸线长度的实用计 算公式见表 2。 图 6 拨量对各点正矢的影 响 表 1 计算渐伸线长度的有关公式 物理意义计算通式内切圆曲线的计算式缓和曲线的计算式 1曲率 KKK=1/RK=1/C 2 中心角（rad） 为曲率 K 的定积 分 0 l Kdl=L/R 2 2 l C 3 渐伸线长度 E 为 中心角（rad） 的定积分 0 l Edl 2 2 L E R 3 6 l E C -曲线长l-缓和曲线半径变更率C -曲率K-圆曲线半径R 0 CRl -中心角 -计算点的圆曲线长L -缓和曲线全长 0 l 符号意义 -渐伸线长E -计算点的缓和曲线长l 1 0 1 0 2 nn n fE 正矢之差即正矢差各测点实测正矢与计划 df dfffEEe nnnn nnn 1 0 1 0 1 0 1 0 22 正矢差累计的合计df 2 11 nn nnn ee eff 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 13 表 2 计算渐伸线长度的实用公式 二、用渐伸线原理计算既有曲线的拨距二、用渐伸线原理计算既有曲线的拨距 1既有曲线渐伸线长度的计算 （1）偏角角度转化 将各测点偏角角度转化为弧度的形式。以 33#曲线为例，如表 3，将第 3 列的角 度转化为弧度，写到第 5 列。 （2）计算累计偏角 可以将第一个置镜点到第二个置镜点的直接写到第 5 列里，从第二个置镜点 以后的偏角则要累加后才可写到第 5 列中。如表 3 所示。 （3）计算既有渐伸线长度 先标好 ，即从置镜点（）以后开始，从 20(m)标起，以 20(m)为步长累加，l0不 直到遇到下一个置镜点为止（包括此置镜点），下一个点又从 20(m)标起，直到下 个置镜点为止（包括此置镜点），依此类推，直至标完。如表 3 第 6 列所示。 第 7 列为。 l 渐伸线长度 Ej=；110不不 l 渐伸线长度 Ej=+10.257。2011不不 l 如表 3 第 8 列所示。 测点范围渐伸线长度计算式符号意义 ZHHY 3 0 6 l E Rl l=测点里程-ZH 里程 HYYH 2 2 L EP R L=测点里程-ZY 里程 YHHZ 23 0 26 Ll EP RRl L=测点里程-ZY 里程 l=测点里程-YH 里程 HZ 以后EXX=测点里程-QZ 里程 其中，-曲线半径， -缓和曲线长，-转角，R 0 l 2 0 24 l P R 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 14 表 3 33#曲线渐伸线长度计算表 置镜测点llEj 点里程() ()（rad） 12345678 0不0K177+450 1470180-00-150.00150.0000727200.0010.001 2490180-00-340.00340.0001648400.0070.007 3510180-02-340.02340.0007466600.0450.045 4530180-08-560.08560.0025986800.2080.208 5550180-19-310.19310.0056772100 0.5680.568 6570180-34-540.34540.0101520120 1.2181.218 7590180-54-340.54340.0158728140 2.2222.222 8610181-17-461.17460.0226214160 3.6193.619 9630181-43-511.43510.0302087180 5.4385.438 10650182-11-242.11240.0382227200 7.6457.645 11不11670182-40-172.40170.0466245220 10.25710.257 12690188-38-008.380.1506801203.01413.271 13710189-11-049.11040.1602988406.41216.669 14730189-44-519.44510.170126060 10.20820.465 15750190-18-13 10.1813 0.179831980 14.38724.644 16770190-48-19 10.4819 0.1885877100 18.85929.116 17790191-14-42 11.1442 0.1962623120 23.55133.809 18810191-37-1011.3710.2027976140 28.39238.649 19830191-54-56 11.5456 0.2079657160 33.27543.532 20不20850192-08-41 12.0841 0.2119654180 38.15448.411 21前视点1-50-3413.5915 0.2441279299.794 既有曲线测量资料既有曲线渐伸线长度 （4）计算曲中点里程 QZ=终点里程-测量终点的渐伸线长度/曲线转角，即 698.177651 244128 . 0 411.48 177850QZ 2设计曲线半径的选配 设计曲线半径的选配采用三阶差分法。 （1）计算渐伸线长度 在曲线的圆曲线范围内，设曲线上的测点数为 n，各测点间的长度为 L=20m。则各测点的渐伸线长度分别为： P R LnL E I n 2 ) 1( 2 （2）求一阶差 相邻两式两两相减，得： E2-E1=- = 1 R LiLi 2 )2( 2 R LiLi 2 ) 1( 2 R iL40060020 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 15 Ei-1-Ei-2=-= i-2 R LLi 2 )( 2 R LLi 2 )2( 2 R L60020 Ei-Ei-1=-= i-1 R Li 2 2 R LLi 2 )( 2 R L20020 Ei+1-Ei=-= i R LLi 2 )( 2 R Li 2 2 R L20020 Ei+2-Ei+1=-= i+1 R LLi 2 )2( 2 R LLi 2 )( 2 R L60020 En-En-1=-= n-1 R LinLi 2 )( 2 R LinLi 2 )2( 2 R iL40060020 （3）求二阶差 相邻两式两两相减，得： 2-1= R 400 i-1-i-2= , i-i-1= , i+1-i= R 400 R 400 R 400 n-1-n-2= R 400 （4）求三阶差 相邻两式两两相减，得： -=0 R 400 R 400 （5）选配初始半径 对既有曲线的渐伸线长度求三阶差。由于既有曲线已经在线路运营过程中产生 错动，所以其三阶差不等于零。从 QZ 点向两侧搜索，选取其三阶差0.05 的测 点范围（M1M2），对这些点的二阶差求平均值，使其等于，即 c R/400 = 1 12 MM c R 400 得：= =1014.583，取 c R ) 1(400 12 MM 183 . 1 3400 1014RR C 3设计曲线要素计算 求 ZY、YZ 点的里程 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 16 ZY=QZ-= 2 R 925.177527 2 244128 . 0 1014 - 177651.698 YZ=QZ+= 2 R 470.177775 2 244128 . 0 1014 698.177651 求缓和曲线长 各点 R L EjPi 2 2 此处 L=测点里程-ZY 点里程 则缓和曲线长为 PRl24 求其余各主点里程 HY=ZY+ l1/2=177527+80/2=177567.925 YH=YZ- l2/2=177775.470-80/2=177735.470 ZH=HY- l1=177567.925-80=177487.925 HZ=YH+ l2=177735.470+80=177815.470 4设计曲线渐伸线长度 起点-HY：ES= )6/( 1 3 lRl =测点里程ZH 里程l HY-YH：ES= )24/()2/( 2 1 2 RlRL =测点里程ZYL YH-HZ：ES=- )24/()2/( 2 2 2 RlRL)6/( 2 3 lRl =测点里程ZY =测点里程YH 里程Ll HZ 以后：ES=Xa X=测点里程QZ 里程 具体计算的时候只需在 excel 软件里处理数据，很快很方便。 偏角法拨距计算表详见附录。 第二节第二节 绳正法计算曲线拨距绳正法计算曲线拨距 一、绳正法原理一、绳正法原理 1绳正法概述 曲线圆度通常是用半径来表达，如果一处曲线，其圆曲线部分各点半径完全相 等，而缓和曲线部分从起点开始按照同一规律从无限大逐渐减少，到终点时和圆曲 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 17 线半径相等，那就说明这处曲线是圆顺的。但是铁路曲线半径都是很大的。现场无 法用实测半径的方法来检查曲线圆度，通常以曲线半径(R)、弦长(L)、正矢(f)的几何 关系来检验，如图 10 所示。 图 10 半径、弦长、正矢的几何关系图 以弦线测量正矢的方法，即用绳正法来检查曲线的圆度，用调整正矢的方法， 使曲线达到圆顺。测量现场正矢时，应用 20m 弦，在钢轨踏面下 16mm 处测量正矢， 其偏差不得超过修规规定的限度，见表 4。 表 4 曲线正矢作业验收容许偏差 曲线半径 R (m) 缓和曲线的正矢与 计算正矢差(mm) 圆曲线正矢 连续差(mm) 圆曲线正矢最大 最小值差(mm) R25061218 250120kmh 246 修规对绳正法拨正曲线的基本要求如下： 曲线两端直线轨向不良，应事先拨正；两曲线间直线段较短时，可与两曲线 同时拨正。 在外股钢轨上用钢尺丈量，每 10m 设置 1 个测点(曲线头尾是否在测点上不 限)。 在风力较小条件下，拉绳测量每个测点的正矢，测量 3 次，取其平均值。 按绳正法计算拨道量，计算时不宜为减少拨道量而大量调整计划正矢。 设置拨道桩，按桩拨道。 2曲线整正的基本原理 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 18 (1) 两条假定 假定曲线两端切线方向不变，即曲线始终点拨量为零。 切线方向不变，也就是曲线的转角不变。即 f现=f计 式中：f现现场正矢总和 f计计划正矢总和 同时还要保证曲线两端直线不发生平行移动，即始终点拨量为零，即 e始=e终= 1 0 1 0 02 nn df 式中：e始曲线始点处拨量 e终曲线终点处拨量 正矢差，等于现场正矢减计划正矢df 全拨量，即为二倍的正矢差累计的合计 1 0 1 0 2 nn df 曲线上某一点拨道时，其相邻测点在长度上并不随之移动，拨动后钢轨总长 不变。 （2）四条基本原理 等长弦分圆曲线为若干弧段，则每弧段正矢相等。即等圆等弧的弦心距 相等(平面几何定理)。 曲线上任一点拨动，对相邻点均有影响，对相邻点正矢的影响量为拨点 处拨动量的二分之一，其方向相反。 这是由于线路上钢轨是连续的，拨动曲线时，某一点正矢增加，前后两点正矢 则各减少拨动量的二分之一值；反之，某一点正矢拨动量减少，前后两点正矢则随 之增加拨量的二分之一值。如图 11 所示。i 点处由 fi 拨至 i点，此时， iii eff (此时仅限于 i-l 及 i+l 点保证不动)。i 点的拨动对 i-1 点和 i+1 点正矢产生影响均为 2/ i e 。同理，若 i-1 点和 i+1 点分别拨动 ei-1 和 ei+1。 则对 i 点影响各为和。 2 1 i e 2 1 i e 2 11 ii iii ee eff 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 19 图 11 曲线拨动影响图 由以上推论可知，拨道前与拨道后整个曲线正矢总和不变。 由第二条推论，在拨道时整个曲线各测点正矢发生的增减量总和必等于 零。 二、用绳正法原理计算既有曲线的拨距二、用绳正法原理计算既有曲线的拨距 1曲线计划正矢的计算 （1）圆曲线计划正矢 由图 10 可知：BD=f 即曲线正矢； 等即弦长的一半。 2 L AD 正矢的计算公式如同轨距加宽的原理： fR L fR L f 242 2 2 2 由于 f 与 2R 相比较，f 甚小，可忽略不计，则上式可近似写成为： R L f 8 2 弦长 L 现场一般取 20m，当 L20m 时， (mm） R f 50000 若求圆曲线上任一点矢距则如图 12，由几 何关系可求得：(两个有阴影的三角形为相似 形) fR BEAE f 2 即 R LL f YZ 2 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 20 图 12 圆曲线矢距图 圆曲线的计划正矢也可按现场圆曲线平均正矢计算。 即 n f f y y 式中： 圆曲线平均正矢； y f 现场实量圆曲线正矢合计； y f n所量圆曲线测点数。 圆曲线的计划正矢还可以从现场实量正矢总和求得。 HY X y nn f f 式中：现场测得整个曲线正矢的总和； X f 圆曲线内测点数 Y n 一侧缓和曲线测点数、含 ZH、HY 或 YH、HZ 点。 H n （2）无缓和曲线时，圆曲线始终点处正矢 如图 13 所示，当圆曲线与直线相连时，由于测量弦线的一端伸入到直线内，故 圆曲线始、终点（ZY、YZ）两侧测点的正矢与圆曲线内的各点不同。 设：1、2 测点的正矢分别为 f1、f2则 Y f b f 2 2 1 Y f a f 2 1 2 2 当 a0、b1 时，1 测点为圆曲线始点，则、，即圆曲线始点 2 1 Y f f Y ff 2 位于测点时其正矢为圆曲线正矢的二分之一。 图 13 无缓和曲线时圆曲线始终点处正矢示意图 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 21 （3）有缓和曲线时，缓和曲线上各测点的正矢。 缓和曲线中间各点的正矢： i f dii fmf 式中：缓和曲线由始点至测点 i 的测量段数； i m 为缓和曲线相邻各点正矢递变率。 d f m f f Y d 式中：圆曲线计划正矢； Y f 缓和曲线全长按 10m 分段数。m 缓和曲线始点（ZH、HZ）相邻测点的正矢 如图 14 所示，设 1、2 两测点分别在 ZH 点两侧，与 ZH 点相距分别为 a、b，则： d f b f 6 3 1 d f a bf 6 3 2 当缓和曲线始点（ZH）1 位于点时， 图 14 有缓和曲线时圆曲线正矢示意图 此时 a0、b1 则： d ff 6 1 1 d ff 2 缓和曲线终点（HY、YH） 相邻两点的正矢 如图 15 所示，n 和 n1 为与 缓圆点相邻的两个测点，距缓圆 点分别为 b 和 a。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 22 则 dyn f a bff 6 3 dyn f b ff 6 3 1 当缓和曲线始点（ZH）位于 n 点时，a1、b0 则 ； dyn fff 6 1 yn ff 1 即当缓和曲线始点（ZH）位于测点时，其正矢为圆曲线正矢减缓和曲线正矢递 减变率的六分之一。 2确定曲线主要桩点位置 曲线轨道经过一段时间的运营，其平面形状已经产生了较大产业化，为了减少 曲线整正中的拨道量，并尽量照顾曲线的现状，应对曲线主要桩点的位置进行重新 确定。 （1）计算曲线中央点的位置 段）( 1 11 n nn QZ f f x 式中：现场正矢倒累计的合计； 11 nn f 现场正矢合计。 n f 1 （2）确定设置缓和曲线前圆曲线长度 )( 1 段 y n y f f L 式中：fy圆曲线正矢，可用曲线中部测点的现场正矢平均值或用式 求得。 R fy 50000 （3）确定缓和曲线长度 缓和曲线的长度，按不同条件可由以下几种方法确定： 求出曲线两端现场正矢递减变率的平均值，由知，用圆曲线平均 dy ffm/ 0 正矢除以正矢递减变率，即得缓和曲线长度（以段为单位）。 图 15 缓和曲线终点正矢示意图 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) 23 根据正矢变化规律来估定缓和曲线长度。当曲线方向不是太差时，缓和曲线 始点正矢只有几毫米，终点正矢接近圆曲线正矢，中间各点近似于均匀递变。掌握 这个规律，缓和曲线长度很容易确定。 查阅技术档案或在现场调查曲线标来确定缓和曲线长度。另外，还可以根据 现场超高顺坡长度来枯定。 （4）确定曲线主要桩点位置 圆曲线在加缓和曲线时，是将缓和曲线的半个长度设在直线上，另外半个长度 设在圆曲线上。在加设缓和曲线前，圆曲线的直圆点（ZY）和圆直点（YZ）是缓 和曲线的中点。因此，曲线主要标桩点的位置可以根据曲线中央点的位置 xQZ，设 缓和曲线之前的圆曲线长度 Ly，及缓和曲 l0来计算确定。 22 0 l L xZH y QZ 22 0 l L xHY y QZ 22 0 l L xYH y QZ 经过以上计算，重新确定曲线主要标桩点的位置，然后再编制计划正矢，就可 以比较接近现场曲线的实际形状，使拨量较小。 3拨量修正 现用原有的计划正矢来直接进行拨量的调整。 ，曲线上任一测点的拨量，等于到前一测点为止的全部正矢差 1 0 1 0 2 n f n n d