CN103761401A - Crtsⅲ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法。CRTSIII型无砟轨道板在布板设计、安装定位、维护过程中没有合适的数据处理方法进行数据计算与组织。本发明建立线路基础数据库，以线路里程为索引进行数据的统一管理；确定布板设计数据，确定固定区间内沿线轨道板的数量及类型；对工厂预制轨道板的模具进行尺寸调整；考虑设计荷载引起的变形，计算出安装定位坐标数据和沿线路中线布设的轨道基准网点三维坐标。本发明统一对轨道板布板、制板调模与施工安装数据进行结构化设计，实现了空间坐标数据与线路里程的结合，使设计阶段所采用的线路基础数据可直接转入轨道板预制及施工安装阶段使用，实现设计与施工数据的一体化。

Description

CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法

技术领域

    本发明属于轨道交通建设技术领域，具体涉及一种CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法。

背景技术

CRTSIII板式无砟轨道是一种新型的无砟轨道结构，是根据CRTSI型和CRTSII型板式无砟轨道的设计、施工、维护技术体系的成熟经验，结合我国客运专线特有的技术路线，不断提高认识，历经反复修改和完善进行研发的具有中国自主知识产权的新型高铁无砟轨道技术体系形。在CRTSIII型板式无砟轨道系统中，轨道板的布置与线路设计相结合，轨道板在工厂进行预制，采用先进的数控可调模具来调整预制轨道板上的承轨槽位置，施工中使用快速方便的测量系统完成定位测量安装。CRTSIII板式无砟轨道轨道板从生产到现场安装全部实现自动化控制，轨道板铺设完成后的轨道状态调整工作量少，轨道铺设精度高，具有高精度、高平顺性、高稳定性、少维修等显著特点。在该系统中，轨道板布板设计与制板调模、施工断面计算、轨道基准网定位测量、板精调数据计算以及轨道板精调成果评估是保证最终轨道板安装精度的关键测量技术。

由于CRTSIII型无砟轨道板是一种新近出现的无砟轨道技术，在无砟轨道布板设计、安装定位、维护过程中没有合适的数据处理方法进行数据计算与组织，公知的CRTSIII型无砟轨道布板设计与定位测量中，设计、制板施工数据是由不同的单位进行组织和管理的，还没有实现设计与施工数据组织、管理、计算一体化的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，将设计阶段的布板设计、制板调模数据计算，及施工阶段的考虑设计荷载的断面计算、轨道基准网数据采集与处理、轨道板精调数据的计算进行统一组织，实现设计与施工的数据组织一体化。

本发明所采用的技术方案是：

CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：采集线路设计参数，建立线路基础数据库，以线路里程为索引进行数据的统一管理；

步骤二：根据主型板类型、简支梁梁跨长度以及板缝确定布板设计数据，确定固定区间内沿线轨道板的数量及类型，同时每块轨道板的空间位置也通过线路里程唯一确定；

步骤三：根据步骤二得到的布板设计数据，对工厂预制轨道板的模具承轨槽位置进行调整；

步骤四：根据CRTSⅢ型无砟轨道的结构建立CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，以线路基础数据库为定位基准，考虑设计荷载引起的变形，计算出CRTSⅢ型无砟轨道结构安装定位坐标数据；

步骤五：根据CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，计算对沿线路中线布设的轨道基准网点三维坐标，用于布设轨道基准网时作为放样点位；对采集的轨道基准网平面数据及高程数据进行严密平差，获取轨道基准网平面坐标及高程，用于后续轨道板精确安装定位；

步骤六：根据CRTSⅢ型无砟轨道结构数据和布板设计数据，结合轨道板制板时的检测数据，计算每个承轨台钢轨支点的理论空间三维位置坐标；轨道板铺设灌注自密实混凝土完毕后，采集承轨台数据，基于线路基础数据库，对轨道板空间实际位置进行偏差计算。

步骤一中，线路结构参数包括线路平面曲线参数、线路纵断面参数、线路断链参数和线路结构分段数据。

步骤二中，布板设计数据包括以下两部分：

（1）根据线路所采用的主要的简支梁梁跨长度，确定整条线路轨道板布置的主型板长度，通过调整主型板数量及板缝生成固定桥梁的布板设计数据；

（2）路基、隧道、连续梁则采用多种主型板组合、板缝调整的方式生成相关的布板设计数据。

步骤三中，对工厂预制轨道板的模具承轨槽位置调整具体表现为承轨台横向的调偏与竖向的调高，将板缝分界线与轨道板中心线的交点布设在轨道中心线上，轨道板两侧的承轨台与预埋套管按所计算平面调整量，相对于直线轨道板的承轨台中心线同时向曲线外侧偏移；轨道板上设置承轨台，在缓和曲线地段通过调高曲线外侧承轨台满足超高变化引起的外轨抬高，制板时要保证接地端子及承轨台调高方向和位置正确。

本发明具有以下优点：

1、建立具有统一性、贯穿性的CRTSIII板式无砟轨道结构设计、制造与安装定位的线路基础数据，以线路里程为索引衔接各阶段，一套数据多次使用，避免了传统无砟轨道建设期间计算数据在不同机构间流转带来的误差，实现了设计与施工的数据管理一体化，提高了数据精度；

2、根据CRTSIII板式无砟轨道结构组成，建立了通用断面计算模型，实现了任意里程点无砟轨道结构任意断面点的理论三维坐标计算。在制板调整量计算、施工安装放样及轨道板精调中，由里程及断面，可唯一确定所需理论数据；

3、建立了CRTSIII板式无砟轨道线路平顺性评估模型，以线路基础数据库为理论基准，采集灌注后的轨道板承轨台实际空间坐标，通过钢轨断面，计算实际线路平差，对线路平顺性各项指标进行评估，实现了铺轨前对线路平顺性的超前估计。 

附图说明

图1是本发明布板设计与制板调模数据计算流程图。

图2是本发明轨道板施工定位安装数据计算流程图。

图3是本发明CRTSIII板式无砟轨道板横断面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明提供了一种高效、简洁的数据管理模型与布板设计、制板调模及施工安装中数据组织、管理、计算一体化方法，可用于CRTSIII型无砟轨道板设计与定位测量，将设计阶段的布板设计、制板调模数据计算，及施工阶段的考虑设计荷载的断面计算、轨道基准网数据采集与处理、轨道板精调数据的计算进行统一组织，实现了空间坐标数据与线路里程的有效结合，使设计阶段所采用的线路基础数据，可直接转入轨道板预制及施工安装阶段使用，实现设计与施工的数据组织一体化，具体由以下步骤实现：

步骤一：采集线路结构参数，建立线路基础数据库，以线路里程为索引进行数据的统一管理。

线路结构参数包括线路平面曲线参数、线路纵断面参数、线路断链参数和线路结构分段数据。

步骤二：根据主型板类型、简支梁梁跨长度以及板缝确定布板设计数据，确定固定区间内沿线轨道板的数量及类型，同时每块轨道板的空间位置也通过线路里程唯一确定。

布板设计数据包括以下两部分：

（1）根据线路所采用的主要的简支梁梁跨长度，确定整条线路轨道板布置的主型板长度，通过调整主型板数量及板缝生成固定桥梁的布板设计数据；

（2）路基、隧道、连续梁则采用多种主型板组合、板缝调整的方式生成相关的布板设计数据。

步骤三：根据步骤二得到的布板设计数据，对工厂预制轨道板的模具进行尺寸调整。

对工厂预制轨道板的模具进行尺寸调整具体表现为承轨台横向的调偏与竖向的调高，将板缝分界线与轨道板中心线的交点布设在轨道中心线上，轨道板两侧的承轨台与预埋套管按所计算平面调整量，相对于直线轨道板的承轨台中心线同时向曲线外侧偏移；轨道板上设置承轨台，在缓和曲线地段通过调高曲线外侧承轨台满足超高变化引起的外轨抬高，制板时要保证接地端子及承轨台调高方向和位置正确。

步骤四：根据CRTSⅢ型无砟轨道的结构建立CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，以线路基础数据库为定位基准，考虑设计荷载引起的变形，计算出安装定位坐标数据，实现CRTSⅢ型无砟轨道结构精确安装。

CRTSⅢ型无砟轨道的结构分为两种：

（1）路基、隧道地段的工况下，从下到上为支撑层、砂浆填充层、预制轨道板、弹性扣件、钢轨；

（2）桥地段的工况下，从下到上为底座板、砂浆填充层、预制轨道板、弹性扣件、钢轨。

步骤五：根据CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，计算对沿线路中线布设的轨道基准网点三维坐标，用于布设轨道基准网时作为放样点位；对采集的轨道基准网平面数据及高程数据进行严密平差，获取轨道基准网平面坐标及高程，用于后续轨道板精确安装定位。

步骤六：根据CRTSⅢ型无砟轨道结构数据和布板设计数据，结合轨道板制板时的检测数据，计算每个承轨台钢轨支点的理论空间三维位置坐标；轨道板铺设灌注自密实混凝土完毕后，采集承轨台数据，基于线路基础数据库，对轨道板空间实际位置进行偏差计算。

参见图1，布板设计（步骤二）与制板调模数据计算（步骤三），按照如下步骤进行：

（1）以具体的某条客运专线线路或线路某标段区间为单元建立数据计算与组织基本项目单元，本方法以项目为单元进行数据组织计算。

（2）利用设计单位提供的线路设计数据建立线路基础数据库。将设计单位提供的交点格式的线路平纵断面、断链表转换成本方法定义的标准数据格式，并进行线路特征点坐标计算，检核线路基础数据库的完备性。

（3）确定主型号板结构及简支梁配板方案。综合考虑布板区间主要梁型梁跨长度及制造、运输的实际状况，确定出主型板结构参数、简支梁配板方案、补偿板数据库及板缝调节量范围。主型板的确定遵循常见简支梁上尽量不设置补偿板，同一区段布设轨道板块数越少越好，轨道板长度兼顾考虑制造运输难度，板缝调整应满足承轨槽间距规范要求。

（4）固定区间轨道板分布计算。常见简支梁地段，采用（3）配置的配板方案，适当做板缝调整。路基、隧道、连续梁区段则采用多种主型板组合、板缝调整的方法实现轨道板的布置。布板结果数据为轨道板沿线路里程的分布及轨道板之间的间隔，是后续制板承轨台调整量计算、断面计算、布板图形绘制的依据。

（5）制板调模数据计算。利用布板结果数据确定来每块轨道板控制点的线路里程，根据主型板结构尺寸确定每个承轨槽线路里程，根据线路曲线要素，计算承轨槽曲线超高、矢距的精确调整量。承轨槽调整量计算原则如下:

 （a）圆曲线地段只进行横向调偏而不进行竖向调高计算；

（b）缓和曲线地段横向调偏、竖向调高两项均要计算；

（c）横向调偏量计算以直线板承轨台中心为基准，相对于直线轨道板的承轨台中心线同时向曲线外侧偏移。

（d）竖向调高量计算以轨道板上靠近ZH或HZ点的首个承轨台为基准，首个承轨台调高量为0。

（e）模具调整以距板端第一个承轨台为控制基准点，轨道板铺设时以距板端第二个承轨台为控制基准点。

参见图2，轨道板施工安装数据计算（步骤四-六），按照如下步骤进行：

（1）以具体的某条客运专线线路或线路某标段区间为单元建立数据计算与组织基本项目单元，本方法以项目为单元进行数据组织计算，可以打开布板设计与制板调模数据计算中建立的项目。

（2）利用设计单位提供的线路设计数据建立线路基础数据库，可直接利用布板设计与制板调模数据计算中的同一线路基础数据库。将设计单位提供的交点格式的线路平纵断面、断链表转换成本方法定义的标准数据格式，并进行线路特征点坐标计算，检核线路基础数据库的完备性。

（3）断面计算前参数配置。导入布板设计与制板调模数据计算出的轨道板分布数据、轨道板制板检测数据、结构荷载定义数据。轨道板布板数据确定CRTSIII板式无砟轨道板空间位置，轨道板制板检测数据为消除轨道板成品偏差提供依据，结构荷载定义考虑提前考虑结构荷载引起的变形。

（4）断面定义。断面模型确定轨道结构任意点三维坐标计算方法。轨道板的横断面主要见图3所示。根据断面中主要存在三个不同的倾斜度，定义：轨道顶面基准面、板顶面基准断面以及承轨台基准面。与此对应3个基准点，见图中的P1、P2、M。所有的数据计算都是以给定的断面为基础进行计算，隧道或路基支承层、桥梁底座板、轨道基准网、轨道板精调断面按照CRTSIII板式无砟轨道板施工的具体结构尺寸进行定义。

（5）断面数据计算。根据定义的断面数据及（3）中的配置参数，计算任意里程断面数据，包括隧道或路基支承层、桥梁底座板及、道基准网施工放样坐标数据及轨道板精调数据计算。通过以上断面定义可知，要计算断面点，首先需要求出基准点的坐标，进而求出各个断面点的坐标，所有断面计算都是由这两种计算方式演化而来，这两种计算方式为： P ₁—>P ₂（在断面方向上距离基准点一定高程的点的计算）；P ₁—> M ₁、M ₂（在断面方向上距离基准点一定水平距离的点的计算）。

（7）轨道板精调平顺性评估计算。轨道板铺设灌注自密实混凝土完毕，对承轨台数据进行采集，基于线路基础数据库及轨道板精调断面模型，计算轨道板实际铺设空间位置偏差，检测轨道实际位置与设计理论位置的差异，对线路平顺性进行评估。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：采集线路设计参数，建立线路基础数据库，以线路里程为索引进行数据的统一管理；

步骤二：根据主型板类型、简支梁梁跨长度以及板缝确定布板设计数据，确定固定区间内沿线轨道板的数量及类型，同时每块轨道板的空间位置也通过线路里程唯一确定；

步骤三：根据步骤二得到的布板设计数据，对工厂预制轨道板的模具承轨槽位置进行调整；

步骤四：根据CRTSⅢ型无砟轨道的结构建立CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，以线路基础数据库为定位基准，考虑设计荷载引起的变形，计算出CRTSⅢ型无砟轨道结构安装定位坐标数据；

步骤五：根据CRTSⅢ型无砟轨道断面结构模型，计算对沿线路中线布设的轨道基准网点三维坐标，用于布设轨道基准网时作为放样点位；对采集的轨道基准网平面数据及高程数据进行严密平差，获取轨道基准网平面坐标及高程，用于后续轨道板精确安装定位；

步骤六：根据CRTSⅢ型无砟轨道结构数据和布板设计数据，结合轨道板制板时的检测数据，计算每个承轨台钢轨支点的理论空间三维位置坐标；轨道板铺设灌注自密实混凝土完毕后，采集承轨台数据，基于线路基础数据库，对轨道板空间实际位置进行偏差计算。

2.根据权利要求1所述的CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，其特征在于：

步骤一中，线路结构参数包括线路平面曲线参数、线路纵断面参数、线路断链参数和线路结构分段数据。

3.根据权利要求2所述的CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，其特征在于：

步骤二中，布板设计数据包括以下两部分：

（1）根据线路所采用的主要的简支梁梁跨长度，确定整条线路轨道板布置的主型板长度，通过调整主型板数量及板缝生成固定桥梁的布板设计数据；

（2）路基、隧道、连续梁则采用多种主型板组合、板缝调整的方式生成相关的布板设计数据。

4.根据权利要求3所述的CRTSⅢ型无砟轨道布板与施工一体化的数据处理方法，其特征在于：

步骤三中，对工厂预制轨道板的模具承轨槽位置调整具体表现为承轨台横向的调偏与竖向的调高，将板缝分界线与轨道板中心线的交点布设在轨道中心线上，轨道板两侧的承轨台与预埋套管按所计算平面调整量，相对于直线轨道板的承轨台中心线同时向曲线外侧偏移；轨道板上设置承轨台，在缓和曲线地段通过调高曲线外侧承轨台满足超高变化引起的外轨抬高，制板时要保证接地端子及承轨台调高方向和位置正确。

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