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如何曲线绳正法拨道

如何曲线绳正法拨道

一、曲线绳正法概述

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1一1。

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16mn处测量正矢,其偏差不得超过《修规》规定的限度。

曲线正矢作业验收容许偏差表1—1

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)

RW250

6

12

18

250

5

10

15

350

4

8

12

450

3

6

9

R>800

UmaxW120km/h

3

6

9

Umax>120km/h

2

4

6

注:

曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量

《修规》绳正法拨正曲线的基本要求

一、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。

二、在外股钢轨上用钢尺丈量,每10m设臵1个测点(曲线头尾是否在测点上不限)。

三、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。

四、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。

五、设臵拨道桩,按桩拨道。

二、曲线整正的基本原理

(一)两条假定

1、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。

即刀f现二刀f计

式中:

刀f现——现场正矢总和

刀f计一一计划正矢总和

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

n丄n-1

e始=e终=2二二df=0

00

式中:

e始——曲线始点处拨量

e终曲线终点处拨量

df――正矢差,等于现场正矢减计划正矢

n丄n」

2二二df—-全拨量。

即为二倍的正矢差累计的合计

00

2、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。

(二)四条基本原理

1、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)。

2、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1—2所示。

i点处由fi拨至i/点,此时,fi=fi■ei(此时仅限于i—I及i+l点保证不动)。

i点的拨动对i一1点和i+1点正矢产生影响均为送。

同理'若i一1点和i+1点分别拨动e—和

'则对「点影响各为叮和-1

式中:

fi'——i点处拨后正矢

fi——i点处现场正矢

eii点处拨动量

ei-1i点前点拨动量

ei+ii点后点拨动量

3、由以上推论可知,拨道前与拨道后整个曲线正矢总和不变。

4、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

J—|—A

零。

三、曲线整正的外业测量

测量现场正矢是曲线整正计算前的准备工作,这项工作的质量好环.直接

关系到计算工作,并影响到拨后曲线的圆顺。

因此应注意以下几点:

1、测量现场正矢前,先用钢尺在曲线外股按计划的桩距(10m)丈量.并划好标记和编出测点号。

测点应尽量与直缓、缓圆等点重合。

2、测量现场正矢时.应避免在大风或雨天进行,弦线必须抽紧,弦线两端位臵和量尺的位臵要正确。

在踏面下16mn处量,肥边太于2mnfl寸应铲除之,每个曲线至少要丈量2—3次,取其平均值

3、如果直线方向不直,就会影响整个曲线,应首先将直线拨正后再量正矢;如果曲线头尾有反弯(鹅头)应先进行整正;如果曲线方向很差。

应先粗拨一次,但拨动部分应经列车辗压且稳定以后,再量取现场正矢,以免现场正矢发生变

化,而影响拨道量计算的准确性。

4、在测量现场正矢的同时,应注意线路两旁建筑物的界限要求,桥梁、隧道、道口.信号机等建筑物的位臵,以供计划时考虑。

四、曲线计划正矢的计算

l、圆曲线计划正矢

由图1—1可知:

BD=f即曲线正矢;

AD=L等即弦长的一半。

2

可忽略不计,则上式可近似写成

为:

f丄

8R

弦长L现场一般取20m当L=20m时,f=50000(mn)

R

例:

已知曲线半径R=500m弦长为20m求圆曲线的正矢值

解:

1

『=50000=50000/。

佃口)

R500

fY=10(mm)

注:

fY表示圆曲线的正矢。

若求圆曲线上任一点矢距则如图

三角形为相似形)

£AE・BE

f

即:

f上土

2R

如果曲线范围有道口,测点恰好

在道口上,可采用矢距计算方法,将

测点移出道口.便于测量。

1—3,由几何关系可求得:

(两个有阴影的

图1—3

18、19测点的矢距值

解:

第17、18(移桩)、19测点正矢分别如下:

例:

已知某曲线R=500m测点距为10m各测点位臵如图1-4所示,求17、

圆曲线的计划正矢也可按现场圆曲线平均正矢计算。

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。

nYnH

 

2、无缓和曲线时,圆曲线始终点处正矢

如图1-5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(ZYY两侧测点的正矢与圆曲线内的各点不同。

图1—5

点,则f^y、協=j,即圆曲线始点位于测点时其正矢为圆曲线正矢的二分之一

例:

圆曲线计划正矢fy=100mma=0.15、b=0.85求fi、f2

解:

22

 

3、有缓和曲线时,缓和曲线上各测点的正矢

⑴缓和曲线中间各点的正矢fi:

fi=mifd

式中:

mi——缓和曲线由始点至测点i的测量段数;

fd为缓和曲线相邻各点正矢递变率。

式中:

fY——圆曲线计划正矢;

m――缓和曲线全长按10m分段数

⑵缓和曲线始点(ZHHQ相邻测点的正矢

如图1-6所示,设1、2两测点分别在ZH点两侧,与ZH点相距分别为

a入、b入,贝卩:

 

图1-6

此时a=0、b=1贝卩:

例:

缓和曲线正矢递变率fd=30mm1测点和2测点距ZH点分别为a=0.75

段,b=0.25段,求fi和f2

⑶缓和曲线终点(HYYH)相邻两点的正矢

如图1-7所示,n和n+1为与缓圆点相邻的两个测点,距缓圆点分别为

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

fn1=fy

矢递减变率的六分之一

例:

圆曲线计划正矢fy=90mn,缓和曲线正矢递减变率fd=30mm设n测

点距HY点0.75段,n+1测点距HY点0.25段,求fn和fn+1

五、确定曲线主要桩点位臵

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臵进行重新确定。

㈠计算曲线中央点的位臵

11

■/■/f

Xqz

丄—(段)

、f

1

11

式中:

7If——现场正矢倒累计的合计;

nnn

-f――现场正矢合计

1

㈡确定设臵缓和曲线前圆曲线长度

下几种方法确定:

1、求出曲线两端现场正矢递减变率的平均值,由m°=丄知,用圆曲线平均

正矢除以正矢递减变率,即得缓和曲线长度(以段为单位)。

2、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。

3、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。

㈣确定曲线主要桩点位臵

Ly

Ly

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,如图1-8所示。

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臵可以根据曲线中央点的位臵XQZ,设缓和曲线之前的圆曲线长度Ly,及缓和曲lo来计算确定。

ZH

HY

编制计划正矢,就可以比较接近现场曲线的实际形状,使图拨量较小

六、拨量计算

获得现场正矢和有关限界、控制点、轨缝、路基宽度及线间距等资料后,即可进行曲线整正的内业计算。

现结合现场实例说明计算过程和计算方法。

设有一曲线,共有23个测点,其现场正矢列于表1-2之第三栏中。

㈠计算曲线中央点的位臵

11

uf

nn

Xqzn

f

1

=23745=11.92(段)1992

上值表示曲线中央点位于第11测点再加9.20m处

㈡确定设臵缓和曲线前圆曲线长度

经过对现场正矢的分析,可以初步估定圆曲线大致在第8测点至第16测点

之间。

计算加设缓和曲线前圆曲线长度

 

㈢确定缓和曲线长度

通过对现场正矢的分析,可估定圆曲线为6段,即|。

=6

㈣计算主要桩点位臵

Ly1015.816.ceg

ZH二Xqz--=11.921.015(段)

2222

HY二Xqz-土匕=11.92+6=7.015(段)

2222

YH二Xqz3-10=11.92+6=16.825(段)

2222

HZ二Xqz35=11.92+1581+6=22.825(段)

2222

㈤确定各点的计划正矢

1、圆曲线的计划正矢

采用圆曲线的平均正矢fy=126mm

2、缓和曲线的计划正矢

曲线各主要桩点的位臵如图1-9所示

⑴求缓和曲线正矢递减变率

 

 

 

仏」二空*1mm

mo6

⑵求第一缓和曲线上各点正矢

f4=:

[4-1.01521=62.7mm

f5=]5-1.01521=83.7mm

取为63mm

取为84mm

取为105mm

f6二6-1.01521=104.7mm

⑶求第二缓和曲线上各点正矢

取为126mm

b30.1753

心=fy…fd=126…21=125.9mm

66

取为101mm

取为80mm

取为59mm

取为38mm

f18=22.825-1821=101.3mm

&二22.825-1921=80.3mm

f20=122.825—2021=59.3mm

f21=22.825-2121=38.3mm

 

f22=

3、

b+a

fd=

0825』175"

汉21=17.3mm

取为17mm

<6丿

<6丿

b3

3

0.825

汉21=1.9mm

取为2mm

 

㈥检查计划正矢是否满足曲线整正前后两端的直线方向不变的要求

n

曲线整正前后,其两端直线方向不变的的控制条件是df=0,亦即

0

f八f'=0。

此题中7f八f'=1992—1991=1,现场正矢总和比计划正矢总和多1mm不满足要求。

此时,可根据计划正矢在计算中近似值的取舍情况,在适当测点上进行计划正矢调整,以满足要求。

调整计划正矢时,每个测点计划正矢的调整值不宜大于2mm此例中将第7测点增加1mm

将各测点的计划正矢值填入表1-2之第四栏中,以便进行拨量计算。

㈦计算拨量

nJnJ

e.df,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

00

累计合计的2倍。

故计算拨量应首先计算正矢差,再计算差累计,最后计算拨量。

1、计算各测点的正矢差

曲线上各测点的正矢差等于现场正矢减去计划正矢,df二f-f',因此将各

测点第三栏的值减去第四栏的值,把差值填入第五栏中即可。

2、计算正矢差累计

某测点的正矢差累计等于到该测点为此的以前各测点正矢差的合计。

因此,可按表1-2中第五、六栏箭头所示,用“斜加平写”的方法累计。

曲线整正计算表(点号差法)表1-2

测点

现倒场累正计矢

现场正矢

计划正矢

正矢差

正累矢差计

正矢修正

修计正划后正矢

修正

正矢

后差

修差正累后计

修半

正拨

后量

拨后正矢

-一-

-——二

十一

十二

十三

十四

十五

1

1992

4

3

1一

>0

1

3

1

1

0

0

3

ZH=1.015

2

1988

21

21

0匕

*1

1

-1

20

1

2

1

2

20

3

1967

46

42

4

5

2

42

4

6

3

6

42

4

1921

56

63

-7

-2

7

63

-7

-1

9

18

63

5

1865

84

84

0

-2

5

84

0

-1

8

16

84

6

1781

107

105

2

0

3

105

2

1

7

14

105

7

1674

121

123

-2

-2

3

123

-2

-1

8

16

123

HY=7.015

8

1553

123

126

-3

-5

1

-1

125

-2

-3

7

14

125

9

1430

125

126

-1

-6

-4

126

-1

-4

4

8

126

1O

1305

126

126

O

-6

-10

126

0

-4

0

0

126

11

1179

133

126

7

1

-16

126

7

3

-4

-8

126

12

1046

128

126

2

3

-15

126

2

5

-1

-2

126

13

918

125

126

-1

2

-12

126

-1

4

4

8

126

14

793

122

126

-4

-2

-10

126

-4

0

8

16

126

15

671

131

126

5

3

-12

+1

127

4

4

8

16

127

16

540

124

126

-2

1

-9

126

-2

2

12

24

126

17

416

114

120

-6

-5

-8

120

-6

-4

14

28

120

YH=16.825

18

302

102

101

1

-4

-13

101

1

-3

10

20

101

19

200

83

80

3

-1

-17

80

3

0

7

14

80

20

117

55

59

-4

-5

-18

59

-4

-4

7

14

59

21

62

40

38

2

-3

-23

38

2

-2

3

6

38

22

22专

—19

17

2

-1

-26

+1

18

1

-1

1

2

18

23

3二

-3

2

1

0

-27

2

1

0

0

0

2

HZ=22.825

24

23745

1992

1992

+30

-30

+17

-44

1992

+29

-29

+28

-28

1992

第六栏最后一测点的正矢差累计必为零,否则说明计算有误。

3、计算半拨量

某点的半拨量等于该点前所有测点正矢差累计的合计(不包括该测点)。

因此,可按表1—2中第七栏箭头所示,用“平加下写”的方法计算。

半拨量的符号为正时,表示该测点应向外拨(上挑),半拨量的符号为负时,表示该测点应向内拨(下压)

n」n」

为了不使曲线两端直线发生平移,应使e.-df=0,亦即必须使最后

00

一测点的半拨量为零。

而在表1一2第七栏中,最后第23测点的半拨量为—27,这表示曲线终端直线要向内拨移(下压)2X27mm显然,此方案是违背整正曲线的基本原理,必须重新修正计划正矢,以使最后一测点的半拨量为零,来满足曲线两端直线位臵不变的要求。

4、使终点半拨量调整为零

终点半拨量不为零且数值不大时,通常采用点号差法对计划正矢进行修正。

从半拨量的计算过程可知,如果在某测点上,将计划正矢减少lmm同时在

其下边相距为M个点号的测点上,将计划正矢增加Imm(计划正矢在上一测点减lmm在下一测点加Imm,简称“上减下加”),其结果,将使下一测点以后的各测点的半拨量增加1XMmm反之,如果在相距为M个点号的一对测点上,对其计划正矢进行“上加下减”的修正,其结果将使下一测点以后各测点的半拨量减少1XMmm

由于计划正矢的修正是在一对测点上进行的,修正值为Imm且符号相反,故不会影响曲线整正的原则,即xdf=0这一条件,仍能保证使曲线两端直线方向不变的要求。

以上调整半拨量的方法,是通过在一对相距为M个点号的测点上,各调整

Imm的计划正矢,而使这对测点以后各测点的半拨量变化1XMmm由于M为这

对测点的点号之差,故称此法为点号差法。

使用点号差法调整半拨量时需注意:

(1)点号之差M值应尽可能地大。

(2)如果一对测点的调整量不足以达到所需调整的值时,可以酌情使用几对

测点。

(3)选择测点时,应考虑该点计划正矢的修正历史,避免与曾经进行过计划正矢修正的点发生同号重复修正。

(4)“先加后减”的各对测点,最好安排在负半拨量最大的点号之后,“先

减后加”的各对测点,最好安排在正半拨量最大的点号之后,以避免使某些点的半拨量增大,对拨道不利。

(5)曲线的始点和终点不要进行正矢修正,以保证曲线始、终点的半拨量为

J—|—A

零。

(6)在修正值的正值与负值之间,最好间隔二个测点以上,以保证曲线的圆顺。

在表1—2的实例中,曲线最后一点的半拨量为一27,且负半拨量最大值位于最后一点,因此,用点号差法,以两对测点采用“先减后加”格式进行正式修正。

将计划正矢修正值填入表1—2之第八栏。

第九至第十二栏的计算方法与第四至第七栏相同。

第十三栏为拨量,其值为第十二栏中各点半拨量值的2倍。

第十四栏的值是用曲线上各点拨道量和拨后正矢的关系,即

fn=fn+en-尬一|计算的。

其目的是为了检查计算是否有误,各测点的I2丿

拨后正矢应与各点修正后的计划正矢(在第九栏)相吻合,否则应重新复核。

七、拨量修正

(一)正矢差累计的梯形数列修正法

在表1—2中,利用点号差法,通过修正计划正矢,重新计算正矢差和正矢

差累计,以达到使正矢差累计的合计数为零的目的。

但是在点号差法的计算过程中,我们做了很多重复繁琐的计算,例如表1

—2中第九、十、十一栏基本上是第四、五、六栏的重复计算。

我们看到点号差法是为了将正矢差累计的合计数调整为零,那么,我们是否可以直接从修正正矢差累计入手。

从表1一2的计算过程,可以找到直接修正正矢差累计的方法。

在表1—2第八栏中,计划正矢在第2、第8测点各被修正一1,第15、第22测点各被修正+1,则第2,第8测点的正矢差(在第九栏)应各被修正+1,第15、第22测点的正矢差应各被修正一1,而其他各测点的正矢差不受影响(这可以从表1一2第五栏和第十栏的值相比较得到验证)。

根据正矢差累计的“斜加平写”计算规律,可以得到直接修正正矢差累计的数列,如表1—3中的第四栏。

因此,我们可以省略表2—12中第七、八、九、十栏,而直接用表1—3第四栏中的差累计修正数列,对正矢差累计进行修正。

进而计算拨量。

现将表1—2中的实例

用正矢差累计的梯形数列修正法计算之,如表1—4。

计划正矢修正表表1-3

计矢

正修

差修

计矢

正修

差修

划修

划修

八、、

正正

差正

计正

八、、

正正

差正

计正

-一-

-二二

一-

-二二

1

0

14

+2

2

-1

+1

+1

15

+1

-1

+1

3

+1

16

+1

4

+1

17

+1

5

+1

18

+1

6

+1

19

+1

7

+1

20

+1

8

-1

+1

2

21

+1

9

+2

22

+1

-1

O

10

+2

23

11

+2

24

12

+2

13

+2

0

0

+27

表1-4中前五栏的计算与表1-2相同

 

差累计修正法计算表表1-4

八、、

现正

场矢

计正划矢

正矢

正累矢

差修累

半拨

拨正

计矢

划修

差计

计正

后矢

正正

-一-

-二二

十一

1

4

3

1

1

亠0

十0

I

0

3

ZH=1.015

2

21

21

0

1

+1

1

2

20

3

46

42

4

5

+1

3

6

42

4

56

63

-7

-2

+1

9

18

63

5

84

84

0

-2

+1

8

16

84

6

107

105

2

0

+1

7

14

105

7

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