铁路轨道曲线正矢计算(修正)
第一讲:曲线正矢计算
一、曲线的分类:
目前我段主要曲线类型有:
1、由两端缓和曲线和圆曲线组成的曲线,如正线曲线。容许行车速度高。
2、由圆曲线构成的曲线。如道岔导曲线、附带曲线。
二、圆曲线正矢的计算
1、曲线头尾正好位于起终点桩上
F C =L2/8R
L=20M时,F C =50000/R
F ZY =FYZ = FC /2
2、曲线头尾不在起终点桩上
ZY 前点:F μ=(FC/2) *(δ/10)2
ZY 后点:F η=FC-{(FC/2) *(τ/10)2}
FC :圆曲线正矢 δ:ZY 点到后点的距离 τ:ZY 点到前点的距离
三、 缓和曲线上整点正矢的计算(起始点正好是测点)
(1) 缓和曲线头尾的计算:
F 0=F1/6(缓和曲线起点) F 终= FC -F 0 (缓和曲线终点)
(2)缓和曲线中间点正矢的计算:
F 1=FS = FC /N (N=L0/B:缓和曲线分段数)
F 2=2 F1 F 3=3F1 F I =IF1(I 为中间任意点)
四、 半点(5米桩)正矢的计算:
a) ZH 点后半点正矢的计算:
F 后=25/48*F1
因为ZH 点正矢f 0=f1/6,很小一般为1~2MM,其前半点很小(小于1MM )因此不作计算。
b) HY (YH )点前半点计划正矢的计算
F 前=1/2{[L03+(L 0-15)3]/6R L0+[5L0+25]/2R}-(L 0-5)3/6R L0
c) HY (YH )点后半点计划正矢的计算
F 后=1/2{[ (L 0-5)3 -L03]/6R L0+[5L0+175]/2R}
d) 中间点(5米桩)正矢的计算
F 中=(F 前+F后)/2
五、 测点不在曲线始终点时缓和曲线计划正矢的计算
a) 缓和曲线始点(ZH点) 处相邻测点的计划正矢
F μ=αυF S (直缓点外点) αυ=1/6(δ/B)3
F η=αηF S (直缓点内点) αη=1/6[(1+δ/B)3-(δ/B)3]
(2) 缓圆点处相邻测点的计划正矢
F φ=FC -αυF S (缓圆点外点,缓和曲线之外)
F θ= FC -αηF S (缓圆点内点,缓和曲线之内)
(αυ、αη查纵距率表《曲线设备与曲线整正》附表二)
(3)缓和曲线中间点各点计划正矢的计算
F I =(FC /L0)L I (I 为中间任意点)
说明:B :半弦长 δ:缓和曲线内点到ZH 、HY (YH )距离
L 0:缓和曲线长 F C :圆曲线正矢
第二讲:曲线拨道
一、绳正法基本原理
1、基本假定:
(1)假定拨道前后两端切线方向不变,或起始点位置不变,即曲线终点拨量为零。
(2)假定曲线上某点拨动时,其相邻点不随之发生移动,拨后钢轨总长不变。
2、由以上假定得出以下基本原理:
(1)用等长的弦测量圆曲线正矢,正矢必相等;
(2)拨动曲线时,某点的正矢增(减)X ,其前后两点的正矢各减少(增加)X/2。
(3)只要铺设时曲线圆顺,养护维修中无论拨成任何不规则曲线,其正矢总和不变,即拨道前后量得的正矢总和相等。
(4)拨道时,整个曲线各测点正矢增减量的总和(代数和)等于零。
二、曲线拨道计算:
(1)求曲线曲中点位置
曲中点=实量正矢倒累计合计/实量正矢合计
(2)圆曲线平均正矢
FC=50000/R
如未知半径,可按下计算:FC=圆曲线正矢合计/圆曲线测点数
(3)曲线长计算
曲线长=(实量正矢合计/圆曲线正矢)×10
曲线长分段数=实量正矢合计/圆曲线正矢
注意:当曲线为圆曲线时,算出的曲线长为实长;当曲线带缓和曲线时,算出的曲线长实际=圆曲线长+一端缓和曲线长(曲线头尾为两端缓和曲线的中点)
(4)曲线头尾位置
曲线头=曲中点-曲线长分段数/2
曲线尾=曲中点+曲线长分段数/2
注意:当曲线为圆曲线时,算出的曲线头尾为实际头尾;当曲线带缓和曲线时,算出的曲线头尾为两端缓和曲线的中点。
(5)求缓和曲线长
一般按现有资料。无数据时按下式计算:
缓和曲线长=超高×1000
(6)求真正的ZH 、HY 、YH 、HZ 点位置
直缓点=曲线头-缓和曲线长分段数/2
缓圆点=曲线头+缓和曲线长分段数/2
圆缓点=曲线尾-缓和曲线长分段数/2
缓直点=曲线尾+缓和曲线长分段数/2
①曲线正矢计算:
圆曲线计划正矢=圆曲线平均正矢
或:圆曲线计划正矢=实量正矢合计/[曲线点数+(第一缓和曲线点数+δ-τ1)/2+(第二缓和曲线点数+δ2-τ2)/2]
②各点正矢计算(见第一讲)
第三讲:曲线分桩
1、确定按10米分桩还是5米分桩
2、确定曲线的长度
3、确定曲线的分段数N :曲线长/分桩长
要求:
(1)、分段数一律取整,小数不按四舍五入, 一律进一位。如9.35取整为10。
(2)测量曲线正矢
(3)曲中点QZ=正矢倒累计之和/正矢之和。
例:某曲线实量正矢如表,正矢倒累计的合计=2414,正矢合计=287 OZ=2414/287=8.411(设桩长为10米)
即曲中点为:8号桩+0.411×10=8号桩+4.11米
基本规律:(1)分桩为偶数段时, 桩点数为奇数, 曲中点为中间桩点附近; 分桩为奇数段时, 桩点数为偶数, 曲中点为中间段的中点附近.
分桩方法: 分桩为偶数段时, 从曲中点开始, 分别向两端按整数长定桩, 直至起点和终点; 分桩为奇数段时, 从曲中点开始, 分别向两端先定一个半桩长桩1
点, 然后以整桩长定桩到起点和终点.
例1:某圆曲线长93米, 假定其是圆顺的, 则其分桩情况为:
93/10=9.3≈10(段)
桩点具体为:1、2、3、……11。(不含零号桩)
其曲中点为:第六号桩点
分桩方法:从曲中点开始向两端各拉5个整桩长(10米)定出各桩点。 注意:曲线的起终点不在桩点上,而是离起终点桩各(100-93)/2=3.5米. 如果要使曲线头尾在桩点上, 必须使曲线整桩化。即成为10米的倍数。这时曲线正矢FC=正矢总和/曲线长,起始点正矢=FC/2。测量现场的正矢值,与计划值一起计算出拨道量。
例2:某圆曲线长87米, 假定其是圆顺的, 则其分桩情况为:
87/10=8.7≈9(段)
桩点具体为:1、2、3、……10。(不含零号桩)
其曲中点为:第5号和6号桩的中部(第五段的中部)
分桩方法:从曲中点开始向两端各拉一个半桩长(5米), 然后再向两端各拉4个整桩长, 定出各桩点。
注意:曲线的起终点不在桩点上,而是离起终点桩各(90-87)/2=1.5米. 如果要使曲线头尾在桩点上, 必须使曲线整桩化。即成为10米的倍数。这时曲线正矢FC=正矢总和/曲线长,起始点正矢=FC/2。测量现场的正矢值,与计划值一起计算出拨道量。
正线曲线曲线长、桩点多,设计铺设时,整桩处理。养护维修时,一般不进行整桩化。
几个问题的思考
(1)进行绳正法计算必须实量正矢总和与计划正矢总和相等或误差很小。否则说明曲线头尾发生了变化,曲线变长或变短了。必须重新计算曲线设计正矢才能重新计算。
(2)曲线正矢总和计划与实际不相等的原因,是由于工区长期进行简易法拨道的原因。
(3)实量正矢总和与计划误差很小时,可以认为是测量产生的误差。通过微调桩点的实测误差使正矢总和相等。然后计算拨道量。 曲线分桩示意图
ZY
34QZ 56YZ 7
128
9
曲线1ZY
34QZ 5YZ
12678
曲线2曲线的ZY 、YZ 点一般都不在起始桩上,其前
后桩的正矢必须另外计算。
计算点:
优点:1、便于曲线拨量的程序计算。
2、可以将正矢测点位置与里程相联系,可以更迅速地把轨检车数据和现场正矢联系比较。
3、更进一步说,是为曲线的科学管理做好基础准备。 缺点:1、职工不熟悉,需要重新理解学习。
2、不直接体现出曲线要素。
3、不便于缓和曲线的超高设置。
3)、分析
两者合优缺点可以相互补充。计算点在测量正矢、计算拨量时可以弥补养护点有套拉点的先天不足;面保留养护点,方便了设置缓和曲线超高,以照顾了职工的作业习惯。
4)、测点设置要点
养护点:设置测点时应尽量减小测量误差。
计算点:
1、应向曲线两侧直线段延伸60---100m 。
2、应保证最外侧有2—3个连续测点接近于零。
3、起点里程应为10m 的整倍数,并标注在钢轨外侧轨腰上。
4、设置侧点时应尽量减小测量误差。
二、现场正矢的精确测量
1)、测量尺具的要求:
1、测设正矢点时采用50m 钢尺进行丈量,在10m 点处用石笔划一细线,后再用红白漆画涂,使整条曲线丈量完后的测量误差尽量小。
2、采用质量好的钢板尺测量正矢,如果有多个钢板尺则要保证相互之间的精度
3、备用固定的盒尺并保证不同盒尺之间的精度
2)、测量人员的要求
1、拉绳人员要求:弦绳要紧、位置要准、手要牢稳
弦绳要紧,弹在测尺上声音要清脆有力,特别在有风时更要拉紧。 位置要准,尤其是在小半径曲线上,前后位置不准确会给读数造成误差。
手要牢稳,弦绳需要多次调整才会达到紧绷状态,此时弦绳拉力较大,如果不拿牢稳吸块蹦起,会极大浪费测量时间。
2、读数人员要求:测尺要平、视线要直、内侧读数、读数要精
测尺要放平,不要过低于弦绳,更不要挑起弦绳,最好保持测尺与弦绳似挨非挨;如果测尺不得不挑起弦绳,则应多弹几次,取平均值。
视线垂直,才能读准测尺。
内侧读数,因为拉绳时都是内侧贴钢轨,所以内侧读数才正确。但现场作业人员有时容易忽略这个问题,造成每个正矢点都多读零点几个正矢,最终导致很大的现场正矢累计偏差。
读数要精,读数精度要精确到0.3mm ,即读数时要读出0.3,0.5,0.8,0;例如f =19.3mm ,f =50.8mm ,f =36.0mm 。
3、记录人员要求:随口复核、记录备注
随口复核,在读数人员读数后,会提示读数人员复核测尺,也避免记录人员听错读数。
记录备注,在测量过程中应将如道口、桥梁、信号机等控制点类型及
位置记录详细,以供计算拨量时参考。
三、技术资料的管理
1、曲线要素:包括曲线半径、全长、缓和曲线长、ZH 及其它要素点里程、曲线转向角、曲线段锁定轨温。
2、两套计划正矢:即计算点和养护点的计划正矢。
3、轨检车检测数据:即每次轨检车检测的超限数据和曲线数据。 4、定期测量现场正矢、测点水平及数据分析。
5、日常维修养护记录。