CN112528386B - 地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，首先确定每一个定位点的坐标，然后在隧道内将定位点标记在隧道地面上形成线路中心在隧道地面的标记，然后将隧道地面上的线路中心标记点铅锤投影在隧道顶面上，通过公式计算该偏移量，并使偏移量以弧长的形式表示。通过程序计算不同定位点、里程的超高以及受电弓中心在隧道顶面的投影的偏移量，并将程序和Excel表格结合。在进行施工时，直接在表格中输入定位点和里程，便可得到相应的超高和受电弓中心在隧道顶面的投影相对线路中心的偏移量，量取弧长便可得到曲线段受电弓中心在隧道顶面的投影位置，得到该投影位置后，便可依据该点位置以及打孔模具进行打孔。

Description

地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法
技术领域
本发明涉及一种隧道内接触网安装技术，具体地说是一种地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法。
背景技术
目前国内城市轨道交通行业蒸蒸日上，很多城市开始修建地铁。现在国内地铁工程普遍存在工期短、多单位并进施工的特点。部分地铁采用接触网供电形式（非接触轨供电），轨道与接触网形式互不干涉，但施工存在交叉，尤其是接触网的技术参数更多地依赖轨道作为基础，然而轨道铺设进度往往不能满足接触网施工节点要求，严重制约接触网施工进度，为解决这一问题，亟需创新一套在无轨条件下精确定测隧内接触网悬挂点位置的方案。
发明内容
本发明的目的就是提供一种地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，以解决现在地铁施工时轨道铺设进度严重制约接触网施工进度的问题。
本发明是这样实现的：一种地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，包括以下步骤。
a.根据接触网平面布置图计算得到每一个定位点的里程。
b.根据设计院提供的线路信息得到线路里程与坐标的关系。
c.根据里程和坐标的关系反算得到每一个定位点的坐标数据，并将结果汇总形成定测技术资料表格。
d.对线路中心在隧道地面进行测量并标记。
e.将隧道地面上的线路中心标记垂直投影至隧道顶面。
f.对于直线段，隧道地面上的线路中心标记在隧道顶面的垂直投影即为受电弓中心在隧道顶面的投影。
g.对于曲线段，受电弓中心在隧道顶面的投影与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影之间存在偏移量，确定受电弓中心与线路中心之间的偏移量的计算公式：
EF=DF×BC÷AC
其中，EF为受电弓中心与线路中心之间的偏移量，BC 为轨道的超高，DF为受电弓垂直于轨道方向的高度，AC为轨道的宽度。
h.确定受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的弧长的计算公式：
r=arcsin(HK÷R)×R
其中，r为受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的弧长，HK为受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的水平距离，且HK= EF，R为盾构隧道的直径。
i.根据上述步骤，将弧长r、超高BC与定位点的关系基于VBA编程算法并依托于Excel表格编写程序。
g.在接触网施工时，在步骤i中得到的表格中输入定位点和对应的里程，便可自动得到该定位点的超高和弧长r。
k.使用卷尺在隧道顶面从线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点向受电弓方向量取弧长r，便得到受电弓中心在隧道顶面的投影点，并对受电弓中心在隧道顶面的投影点进行标记。
l.将打孔模具贴靠在隧道顶面上，打孔模具为弧形板，弧形板的弧度半径和盾构隧道的半径一致，在打孔模具上的中间开有中心孔，在打孔模具上中心孔的两侧分别开有限位孔，两个限位孔的直线距离等于受电弓悬挂装置的两个安装孔之间的间距，使打孔模具的中心孔和标记的受电弓中心在隧道顶面的投影点重合，在两个限位孔位置打孔便可得到所需的安装孔。
在步骤d中，使用全站仪根据定测技术资料表格中定位点的坐标确定定位点位置，并在隧道地面上对定位点位置进行标记；对于直线段，每隔一个定位点使用全站仪进行定位点的测量，并在隧道地面上对应位置将测量得到的定位点进行标记，通过多线激光仪确定两个定位点之间的定位点的位置，使多线激光仪的激光同时经过两个定位点，使用直尺沿着隧道地面上的激光线量取两个定位点中间的位置便得到中间的定位点。
在步骤e中，在隧道顶面设置铅锤线坠，使线坠正好指向地面上的线路中心标记点，线坠在隧道顶面的一端即为线路中心标记点的铅锤投影点。
对于直线段，使用多线激光仪将地面上多个线路中心标记点贯穿在一条激光线上，此时激光在隧道顶面上的投影线即为线路中心在隧道顶面的投影。
本发明首先确定每一个定位点的坐标，然后在隧道内将定位点标记在隧道地面上形成线路中心在隧道地面的标记，然后将隧道地面上的线路中心标记点铅锤投影在隧道顶面上，对于直线段，隧道地面上的线路中心标记在隧道顶面的垂直投影即为受电弓中心在隧道顶面的投影，对于曲线段，受电弓中心在隧道顶面的投影与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影之间存在偏移量，通过公式计算该偏移量，并使偏移量以弧长的形式表示，这样只需计算得到弧长。通过程序计算不同定位点、里程的超高以及受电弓中心在隧道顶面的投影的偏移量，并将程序和Excel表格结合。
在进行施工时，直接在表格中输入定位点和里程，便可得到相应的超高和受电弓中心在隧道顶面的投影的偏移量，然后在隧道顶面上从线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点向受电弓方向量取弧长，便可得到曲线段受电弓中心在隧道顶面的投影位置，得到该投影位置后，便可依据该点位置以及打孔模具进行打孔，得到安装孔的位置。
本发明解决了轨道铺设进度对接触网悬挂施工的制约，为接触网后续安装施工赢得宝贵时间，创造了先决条件，极大的提高了经济效益。本发明在无轨条件下进行，可大幅减少交叉施工的影响，相对基于未静调轨道的定位测量，测量效率和精度都有很大提升。
附图说明
图1是本发明直线段受电弓中心在隧道顶面投影位置确定示意图。
图2是本发明曲线段受电弓中心在隧道顶面投影位置确定示意图。
图3是图2上部的局部放大图。
图4是受电弓中心在隧道顶部投影的偏移量计算表格界面。
图中：1、隧道；2、受电弓；3、轨道。
具体实施方式
本发明包括以下步骤。
首先进行技术资料的编制，根据接触网平面布置图计算得到每一个定位点的里程，根据设计院提供的线路信息（如曲线要素、断链以及岔道位置等）得到线路里程与坐标的关系，根据里程和坐标的关系反算得到每一个定位点的坐标数据，并将结果汇总形成定测技术资料表格。
然后对线路中心在隧道1地面进行测量并标记。全站仪操作员根据定测表中定位点的坐标X和Y实时观测棱镜，指导执杆员移动到精确位置，助手在此位置处做好标记（地面线路中心标记M）。实际施工中，两定位点间距为8米，为提高定测效率，在直线区段测量组每隔一个定位点使用全站仪进行定位点的测量，并在隧道1地面上对应位置将测量得到的定位点进行标记，通过多线激光仪确定两个定位点之间的定位点的位置，使多线激光仪的激光同时经过两个定位点，使用直尺沿着隧道1地面上的激光线量取两个定位点中间的位置便得到中间的定位点。
将隧道1地面上的线路中心标记垂直投影至隧道1顶面。在隧道1顶面设置铅锤线坠，使线坠正好指向地面上的线路中心标记点，线坠在隧道1顶面的一端即为线路中心标记点的铅锤投影点。对于直线段，可以使用多线激光仪将地面上多个线路中心标记点贯穿在一条激光线上，此时激光在隧道1顶面上的投影线即为线路中心在隧道1顶面的投影。
如图1对于直线段，轨道3不存在超高，线路中心和受电弓2中心连线垂直于两轨连线，隧道1地面上的线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影即为受电弓2中心在隧道1顶面的投影。
如图2、图3所示，对于曲线段，轨道3存在超高，轨道3与水平面存在一定夹角，受电弓2中心位置随导高不同偏离地面线路中心铅垂线，受电弓2中心在隧道1顶面的投影与线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影之间存在水平偏移量。
图1中的A、C为轨道3等效剖面点，BC为超高，F为受电弓2中心，H为受电弓2中心在隧道1顶的铅垂投影，M为线路中心在隧道1地面上的标记点，K为线路中心在隧道1顶的铅垂投影，接触网悬挂点施工前，我们需要测量得到H点。
盾构隧道1内，一般线路中线和隧道1中心之间有一定的偏移量d，但d值很小，可以忽略不计。
列车在轨道3上运行，所以DF垂直于AC，根据相似三角形原理，机车中心线与线路中心的偏转角与AC和AB夹角β相等。
∵Sinβ=BC÷AC
∴β=Arcsin（BC÷AC）
受电弓2高度为DF，受电弓2中心到线路中心的水平距离
EF=DF×Sinβ
联立上边三个算式可得受电弓2中心与线路中心之间的偏移量的计算公式为：
EF=DF×BC÷AC
其中，EF为受电弓2中心与线路中心之间的偏移量，BC 为轨道3的超高，DF为受电弓2垂直于轨道3方向的高度，AC为轨道3的宽度。AC长度一般取目前常用轨距1435mm。
确定受电弓2中心在隧道1顶面的投影点与线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影点之间的弧长的计算公式，受电弓2中心在隧道1壁上的投影点H到线路中心的水平距离HG=EF，若要得到点H到点K之间的弧长r，则需要得到弦长HK，在三角形HGK中，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
在实际施工中，由于HG与GK相差较大，使用勾股定理计算HK意义不大，可以近似取HK=HG，已知HK求弧长r，我们可以利用如下公式：
r=arcsin(HK÷R)×R
其中，r为受电弓2中心在隧道1顶面的投影点与线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影点之间的弧长，HK为受电弓2中心在隧道1顶面的投影点与线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影点之间的水平距离，且HK= EF，R为盾构隧道1的直径。
根据上述步骤，将弧长r、超高BC与定位点的关系基于VBA编程算法并依托于Excel表格编写程序，得到如图4所示表格，该程序的核心算法代码如下：
For i = 3 To nLR ’3到总行数执行本代码
If Sheets("超高计算").Range("C" & i) <> 0 Then
bcg = Sheets("超高计算").Range("C" & i)
pianyi = R *WorksheetFunction.Asin(4050 * (bcg * 2 / 1435) / R)
Sheets("超高计算").Range("D" & i) = pianyi
Else
Sheets("超高计算").Range("D" & i) = "直线区段不偏移"
End If
Next
在接触网施工时，在得到的表格中输入定位点和对应的里程，便可自动得到该定位点的超高和弧长r。
使用卷尺在隧道1顶面从线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影点向受电弓2方向量取弧长r，便得到受电弓2中心在隧道1顶面的投影点，并对受电弓2中心在隧道1顶面的投影点进行标记。
将打孔模具贴靠在隧道1顶面上，打孔模具为弧形板，弧形板的弧度半径和盾构隧道1的半径一致，在打孔模具上的中间开有中心孔，在打孔模具上中心孔的两侧分别开有限位孔，两个限位孔的直线距离等于受电弓2的悬挂装置的两个安装孔之间的间距，使打孔模具的中心孔和标记的受电弓2中心在隧道1顶面的投影点重合，在两个限位孔位置打孔便可得到所需的安装孔。
本发明首先确定每一个定位点的坐标，然后在隧道1内将定位点标记在隧道1地面上形成线路中心在隧道1地面的标记，然后将隧道1地面上的线路中心标记点铅锤投影在隧道1顶面上，对于直线段，隧道1地面上的线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影即为受电弓2中心在隧道1顶面的投影，对于曲线段，受电弓2中心在隧道1顶面的投影与线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影之间存在偏移量，通过公式计算该偏移量，并使偏移量以弧长r的形式表示，这样只需计算得到弧长r，然后通过卷尺直接在隧道1顶部量出该弧长r，便可确定受电弓2中心的投影点，以用于下一步进行受电弓2的安装。
本发明通过程序计算不同定位点、里程的超高以及受电弓2中心在隧道1顶面的投影的偏移量，并将程序和Excel表格结合。在进行施工时，直接在表格中输入定位点和里程，便可得到相应的超高和受电弓2中心在隧道1顶面的投影的偏移量，然后在隧道1顶面上从线路中心标记在隧道1顶面的垂直投影点向受电弓2方向量取弧长r，便可得到曲线段受电弓2中心在隧道1顶面的投影位置，得到该投影位置后，便可依据该点位置以及打孔模具进行打孔，得到安装孔的位置。利用程序和表格能够节省大量的计算，只要知道定位点的编号和里程，便能够直接得到该定位点处的超高和弧长r。
本发明解决了轨道3铺设进度对接触网悬挂施工的制约，为接触网后续安装施工赢得宝贵时间，创造了先决条件，极大的提高了经济效益。本发明在无轨条件下进行，可大幅减少交叉施工的影响，相对基于未静调轨道3的定位测量，测量效率和精度都有很大提升。

Claims (4)

1.一种地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.根据接触网平面布置图计算得到每一个定位点的里程；
b.根据设计院提供的线路信息得到线路里程与坐标的关系；
c.根据里程和坐标的关系反算得到每一个定位点的坐标数据，并将结果汇总形成定测技术资料表格；
d.对线路中心在隧道地面进行测量并标记；
e.将隧道地面上的线路中心标记垂直投影至隧道顶面；
f.对于直线段，隧道地面上的线路中心标记在隧道顶面的垂直投影即为受电弓中心在隧道顶面的投影；
g.对于曲线段，受电弓中心在隧道顶面的投影与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影之间存在偏移量，确定受电弓中心与线路中心之间的偏移量的计算公式：
EF=DF×BC÷AC
其中，EF为受电弓中心与线路中心之间的偏移量，BC 为轨道的超高，DF为受电弓垂直于轨道方向的高度，AC为轨道的宽度；
h.确定受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的弧长的计算公式：
r=arcsin(HK÷R)×R
其中，r为受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的弧长，HK为受电弓中心在隧道顶面的投影点与线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点之间的水平距离，且HK= EF，R为盾构隧道的直径；
i.根据上述步骤，将弧长r、超高BC与定位点的关系基于VBA编程算法并依托于Excel表格编写程序；
g.在接触网施工时，在步骤i中得到的表格中输入定位点和对应的里程，便可自动得到该定位点的超高和弧长r；
k.使用卷尺在隧道顶面从线路中心标记在隧道顶面的垂直投影点向受电弓方向量取弧长r，便得到受电弓中心在隧道顶面的投影点，并对受电弓中心在隧道顶面的投影点进行标记；
l.将打孔模具贴靠在隧道顶面上，打孔模具为弧形板，弧形板的弧度半径和盾构隧道的半径一致，在打孔模具上的中间开有中心孔，在打孔模具上中心孔的两侧分别开有限位孔，两个限位孔的直线距离等于受电弓悬挂装置的两个安装孔之间的间距，使打孔模具的中心孔和标记的受电弓中心在隧道顶面的投影点重合，在两个限位孔位置打孔便可得到所需的安装孔。
2.根据权利要求1所述的地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，其特征在于，在步骤d中，使用全站仪根据定测技术资料表格中定位点的坐标确定定位点位置，并在隧道地面上对定位点位置进行标记；对于直线段，每隔一个定位点使用全站仪进行定位点的测量，并在隧道地面上对应位置将测量得到的定位点进行标记，通过多线激光仪确定两个定位点之间的定位点的位置，使多线激光仪的激光同时经过两个定位点，使用直尺沿着隧道地面上的激光线量取两个定位点中间的位置便得到中间的定位点。
3.根据权利要求1所述的地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，其特征在于，在步骤e中，在隧道顶面设置铅锤线坠，使线坠正好指向地面上的线路中心标记点，线坠在隧道顶面的一端即为线路中心标记点的铅锤投影点。
4.根据权利要求1所述的地铁隧内接触网悬挂点位置无轨化精测方法，其特征在于，对于直线段，使用多线激光仪将地面上多个线路中心标记点贯穿在一条激光线上，此时激光在隧道顶面上的投影线即为线路中心在隧道顶面的投影。
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