CN104947554A - 一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程技术城市轨道交通建设技术领域，具体地说是一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法，该方法包括以下步骤：轨道轨排状态还原，轨枕布设，预制轨排钢轨接头相错量，曲线缩短量的计算，缓和曲线任意点间缩短量的计算，缓和曲线缩短量的计算，曲线段总缩短量的计算，轨排钢轨载直线或曲线状态下相错量的计算，及轨枕间距分配计算，本发明同现有技术相比，其优点在于：轨排配制数据精确，轨排制作拼装快捷、简单、准确；避免了轨排现场拼装后轨缝较大的问题，减少轨道车对轨头的撞击损伤；不使用厂制缩短轨，避免了在曲线内需要锯轨的问题，减少原料浪费，节约成本；轨枕在曲线上排列整齐、均匀、美观、无倾斜。

Description

一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法

[技术领域]

本发明属于工程技术城市轨道交通建设技术领域，具体地说是一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法。

[背景技术]

城市轨道交通是城市公共交通的一个重要组成部分，随着国家经济的发展和城市化进程加快，轨道交通的发展也随之加快。轨道交通的轨道施工精度要求随时速的提高而不断提高，通过对轨道施工过程中轨排制作的控制，提高钢轨的利用率，减少对轨头损伤，节约材料，提高施工质量和外观质量。

目前国内城市轨道施工中曲线段轨排配制的主要方法是依靠缩短轨配制方法进行施工计算配制，该方法未考虑曲线段轨排的制作(直线)状态与实际(曲线)状态的轨头相错量差值及轨枕分布情况，该方法制作的轨排拼装后轨缝大，施工过程中轨头损伤严重，曲线内侧钢轨需要锯短，浪费钢轨，轨枕布置变形，不垂直曲线切线。

[发明内容]

本发明创造的目的是为了克服上述技术缺陷，利用平面几何原理，进行地铁轨道施工的轨排配置，数据计算精确，排列整齐，可靠性高，安全系数好。

为实现上述目的，设计一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法，该方法包括以下步骤：

(1).轨道轨排状态还原：轨道轨排在制作时为直线状态，曲线段轨排制作时需要将轨排从曲线状态还原到直线状态进行制作，主要方法是将曲线段轨排以轨排中心线的切线方向，将轨排从中间像两端自然展开为直线状态；

(2).轨枕布设：圆曲线段轨枕按轨排中心线向轨排两端扇形均匀分布，曲线外侧轨枕分布增加该轨排缩短量的一半，曲线内侧轨枕分布减少该轨排缩短量的一半，保证轨道中心线上的轨枕间距为标准值，缓和曲线段轨枕从缓圆点至直缓方向分布，曲线外侧轨枕分布增加该轨排缩短量的一半，曲线内侧轨枕分布减少该轨排缩短量的一半；

(3).预制轨排钢轨接头相错量：轨排从直线状态调整至曲线状态时，两端钢轨接头的相错量将会逐渐增大至该付轨排在曲线上的缩短量，施工时该段增大的相错量由中间平均向两端延伸，其中一段的延伸量为该段轨排在曲线上的相错量，利用钢轨在现场曲线状态下的接头相错量，根据曲线要素及轨距推算该段钢轨在直线状态下的相错量即为预制轨排钢轨接头相错量，本付轨排钢轨接头相错量等于本付轨排所对应的曲线缩短量的一半加上本付以前的曲线缩短量；

(4).曲线缩短量的计算：

在曲线范围内，相对于轨道中心线，相同长度的外侧钢轨缩短，内侧钢轨伸长，其对应到中线上的曲线长即为缩短量，

${\mathrm{\Δl}}_c=\frac{{\mathrm{Sl}}_c}{R},$

其中：Δl_c——圆曲线缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l_c——曲线长度，R——圆曲线半径；

(5).缓和曲线任意点间缩短量的计算：

${\mathrm{\Δl}}_{Si}=\frac{S({l_2}^2-{l_1}^2)}{2{\mathrm{Rl}}_0},$

其中：Δl_Si——缓和曲线任意段缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l₂——缓和曲线起点至任意段终点的距离，l₁——缓和曲线起点至任意段起点的距离，l₀——缓和曲线长度，R——对应圆曲线半径；

(6).缓和曲线缩短量的计算：

${\mathrm{\Δl}}_S=\frac{{\mathrm{sl}}_0}{2R},$

其中：Δl_S——缓和曲线段的缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l₀——缓和曲线长度，R——对应圆曲线半径；

(7).曲线段总缩短量的计算：

Δl＝Δl_S1+Δl_c+Δl_S2,

其中：Δl——曲线段的总缩短量，Δl_S1——第1段缓和曲线的缩短量，Δl_c——曲线段内圆曲线的缩短量，Δl_S2——第2段缓和曲线的缩短量；

(8).轨排钢轨相错量的计算：

在曲线段范围内，轨排在现场拼装完成后为曲线状态，单在预制的过程中，不受侧向控制，处于自由状态，表现为直线型，两股钢轨头相应于轨道中心线的纵向距离即为钢轨相错量，

a.轨排曲线状态下的相错量的计算：

k_i＝k_i-1+Δl_i，

其中：k_i——曲线上i段轨排末端的钢轨相错量，k_i-1——曲线上i段轨排前端的钢轨相错量，Δl_i——钢轨在第i段、长度为l的轨排的缩短量，l为左右股钢轨之和的一半，标准轨排采用2根25m钢轨组装，长度计为25m；

b.轨排直线状态下的相错量的计算：

K_i＝k_i±Δl_i÷2，设定曲线右转为正，相反为负

其中：K_i——直线状态下i段轨排末端的钢轨相错量；

(9).轨枕间距分配

在曲线段内，轨枕呈扇形分布，以中线间距为准，外侧间距增大，内侧间距减小，因缩短量数值较小，全为曲线段的轨排按中心向两侧分布，含部分直线部分的轨排按曲线侧分布，接头段的轨枕间距为设计给定值d，

a.轨枕间距计算：

$dw=d(1+\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{2l}),dn=d(1-\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{2l}),$

其中：dw——曲线外侧轨枕间距值，dn——曲线内侧轨枕间距值，d——设计给定轨枕间距值Δl_i——钢轨在第i段、长度为l的轨排的缩短量；

b.轨枕至轨端距离计算：

ai＝dw–bi-1，

aii＝dn–bii-1，

bi＝(Li–ai)÷dw的余数

bii＝(Lii–aii)÷dn的余数，

其中：ai——左端上股钢轨轨头至轨枕中心的距离，bi——右端上股钢轨轨头至轨枕中心的距离，aii——左端下股钢轨轨头至轨枕中心的距离，bii——右端下股钢轨轨头至轨枕中心的距离，Li——上股钢轨长度，Lii——下股钢轨长度。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1.轨排配制数据精确，轨排制作拼装快捷、简单、准确；

2.避免了轨排现场拼装后轨缝较大的问题，减少轨道车对轨头的撞击损伤；

3.不使用厂制缩短轨，避免了在曲线内需要锯轨的问题，减少原料浪费，节约成本；

4.轨枕在曲线上排列整齐、均匀、美观、无倾斜。

[附图说明]

图1是本发明中圆曲线缩短量计算示意图；

图2是本发明中缓和曲线任意点间缩短量的计算示意图；

图3是本发明中缓和曲线缩短量计算示意图；

图4是本发明中轨排曲线状态下的相错量的计算示意图；

图5是本发明中轨排直线状态下的相错量的计算示意图；

图6是本发明中轨枕间距计算示意图；

图7是本发明中轨枕至轨端距离计算示意图；

参见图1，其中：11.钢轨  12.线路起算点  13.轨道中线点；

参见图2，其中：21.钢轨  22.线路直缓点  23.轨道中线点；

参见图3，其中：31.钢轨  32.线路直缓点  33.轨道中线点；

参见图4，其中：41.钢轨  42.轨枕，需要说明的是：在曲线段范围内，轨排在现场拼装完成后为曲线状态，单在预制的过程中，不受侧向控制，处于自由状态，表现为直线型，两股钢轨头相应于轨道中心线的纵向距离即为钢轨相错量；

参见图5，其中：51.钢轨  52.轨枕；

参见图6，其中：61.钢轨  62.轨枕；

参见图7，其中：71.钢轨  72.轨枕；

需要说明的是，在图6及图7中，在曲线段内，轨枕呈扇形分布，以中线间距为准，外侧间距增大，内侧间距减小。因缩短量数值较小，全为曲线段的轨排按中心向两侧分布，含部分直线部分的轨排按曲线侧分布，接头段的轨枕间距为设计给定值d；

指定图1作为本发明的摘要附图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明在保密协议下，该方法已在各地的轨道工程中成功试用。现以无锡地铁2号线ZJD7为例：

已知对称缓和曲线左转，R＝300,l₀＝60,曲线总长L＝207.742，ZH点里程为ZDK4+112.314,起配里程为ZDK4+104.5,起配点相错量为35mm，轨道中心距1508mm，钢轨长度均为25m，轨枕间距为625mm，轨枕至左股轨头305mm，请配置曲线段轨排。

1.缩短量计算：

①曲线缓和曲线缩短量： ${\mathrm{\Δl}}_S=\frac{{\mathrm{sl}}_0}{2R}=1508\×60\÷2\÷300=151mm$

②圆曲线缩短量： ${\mathrm{\Δl}}_c=\frac{{\mathrm{Sl}}_c}{R}=1508\×(207.742-60\×2)\÷300=441mm$

③曲线总缩短量：Δl＝Δl_S1+Δl_c+Δl_S2＝151+441+151＝743mm

2.第1副轨排配置：

①轨排进入曲线长度：起配点+钢轨长-直缓(圆)点里程，即104.5+25-112.314＝17.186m，在第1段缓和曲线内。

②曲线部分的缩短量：

${\mathrm{\Δl}}_{Si}=\frac{S({l_2}^2-{l_1}^2)}{2{\mathrm{Rl}}_0}=1505\×{17.168}^2\÷2\÷300\÷60=12mm$

③轨排曲线状态下的相错量：

k_i＝k_i-1+Δl_i＝35+12＝47mm

④轨排直线状态下的相错量：

K_i＝k_i±Δl_i÷2＝47-12/2＝41mm(曲线左转为“-”)

⑤曲线轨枕间距计算：

外侧： $dw=d(1+\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{2l})=625\×(1+12\÷2\÷25000)=625.15mm$

内侧： $dn=d(1-\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{{}^{2l}})=625\×(1-12\÷2\÷25000)=624.85mm$

因施工精度为毫米，固按轨枕分配原则轨枕间距调整至曲线侧。

⑥接头轨枕间距计算：

轨排左端左股：625-305＝320mm,轨排左端右股：625-305-35＝285mm；

轨排右端左股：625-320+6＝311mm,轨排右端右股：625-285-6＝334mm。

Claims (1)

1.一种关于城市轨道施工曲线段轨排配制的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1).轨道轨排状态还原：轨道轨排在制作时为直线状态，曲线段轨排制作时需要将轨排从曲线状态还原到直线状态进行制作，主要方法是将曲线段轨排以轨排中心线的切线方向，将轨排从中间像两端自然展开为直线状态；

(2).轨枕布设：圆曲线段轨枕按轨排中心线向轨排两端扇形均匀分布，曲线外侧轨枕分布增加该轨排缩短量的一半，曲线内侧轨枕分布减少该轨排缩短量的一半，保证轨道中心线上的轨枕间距为标准值，缓和曲线段轨枕从缓圆点至直缓方向分布，曲线外侧轨枕分布增加该轨排缩短量的一半，曲线内侧轨枕分布减少该轨排缩短量的一半；

(3).预制轨排钢轨接头相错量：轨排从直线状态调整至曲线状态时，两端钢轨接头的相错量将会逐渐增大至该付轨排在曲线上的缩短量，施工时该段增大的相错量由中间平均向两端延伸，其中一段的延伸量为该段轨排在曲线上的相错量，利用钢轨在现场曲线状态下的接头相错量，根据曲线要素及轨距推算该段钢轨在直线状态下的相错量即为预制轨排钢轨接头相错量，本付轨排钢轨接头相错量等于本付轨排所对应的曲线缩短量的一半加上本付以前的曲线缩短量；

(4).曲线缩短量的计算：

在曲线范围内，相对于轨道中心线，相同长度的外侧钢轨缩短，内侧钢轨伸长，其对应到中线上的曲线长即为缩短量，

${\mathrm{\Δl}}_c=\frac{{\mathrm{Sl}}_c}{R},$

其中：Δl_c——圆曲线缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l_c——曲线长度，R——圆曲线半径；

(5).缓和曲线任意点间缩短量的计算：

${\mathrm{\Δl}}_{Si}=\frac{S({l_2}^2-{l_1}^2)}{2{\mathrm{Rl}}_0},$

其中：Δl_Si——缓和曲线任意段缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l₂——缓和曲线起点至任意段终点的距离，l₁——缓和曲线起点至任意段起点的距离，l₀——缓和曲线长度，R——对应圆曲线半径；

(6).缓和曲线缩短量的计算：

${\mathrm{\Δl}}_S=\frac{{\mathrm{Sl}}_0}{2R},$

其中：Δl_S——缓和曲线段的缩短量，S——曲线内外股钢轨中心距，l₀——缓和曲线长度，R——对应圆曲线半径；

(7).曲线段总缩短量的计算：

Δl＝Δl_S1+Δl_c+Δl_S2,

其中：Δl——曲线段的总缩短量，Δl_S1——第1段缓和曲线的缩短量，Δl_c——曲线段内圆曲线的缩短量，Δl_S2——第2段缓和曲线的缩短量；

(8).轨排钢轨相错量的计算：

在曲线段范围内，轨排在现场拼装完成后为曲线状态，单在预制的过程中，不受侧向控制，处于自由状态，表现为直线型，两股钢轨头相应于轨道中心线的纵向距离即为钢轨相错量，

a.轨排曲线状态下的相错量的计算：

k_i＝k_i-1+Δl_i，

其中：k_i——曲线上i段轨排末端的钢轨相错量，k_i-1——曲线上i段轨排前端的钢轨相错量，Δl_i——钢轨在第i段、长度为l的轨排的缩短量，l为左右股钢轨之和的一半，标准轨排采用2根25m钢轨组装，长度计为25m；

b.轨排直线状态下的相错量的计算：

K_i＝k_i±Δl_i÷2，设定曲线右转为正，相反为负

其中：K_i——直线状态下i段轨排末端的钢轨相错量；

(9).轨枕间距分配

在曲线段内，轨枕呈扇形分布，以中线间距为准，外侧间距增大，内侧间距减小，因缩短量数值较小，全为曲线段的轨排按中心向两侧分布，含部分直线部分的轨排按曲线侧分布，接头段的轨枕间距为设计给定值d，

a.轨枕间距计算：

$dw=d(1+\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{2l}),$ $dn=d(1-\frac{{\mathrm{\Δl}}_i}{2l}),$

其中：dw——曲线外侧轨枕间距值，dn——曲线内侧轨枕间距值，d——设计给定轨枕间距值Δl_i——钢轨在第i段、长度为l的轨排的缩短量；

b.轨枕至轨端距离计算：

ai＝dw–bi-1，

aii＝dn–bii-1，

bi＝(Li–ai)÷dw的余数

bii＝(Lii–aii)÷dn的余数，

其中：ai——左端上股钢轨轨头至轨枕中心的距离，bi——右端上股钢轨轨头至轨枕中心的距离，aii——左端下股钢轨轨头至轨枕中心的距离，bii——右端下股钢轨轨头至轨枕中心的距离，Li——上股钢轨长度，Lii——下股钢轨长度。