线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

2020年9月12日00:00:34
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线路在勘测、设计、施工、竣工乃至后期的运营阶段中,断链均经常使用。通常只要线路(包括单线和复线)某处由于某种原因产生里程不连续,以致影响线路实际长度时,都称为“断链”。

一、断链分类

断链按其形成原因不同,可分为外业断链与内业断链。

1.1.内业断链

内业断链是在设计阶段产生的。在线路设计中,常需要调整线路曲线参数或增减曲线(交点)或生成第二线等,使得线路局部长度发生变化,这时,需要“插人”断链,以方便线路局部调整,减少对其他部分的影响,该断链俗称“内业断链" ,施工时先按此施工,竣工时再统一排里程。因第二线与第一线(基准线) 比较而产生的特殊内业断链,属永久断链,则不可以通过“顺里程”而消除。

1.2.外业断链

单线铁路一般不存在外业断链问题,复线铁路长短链是绝对会用到的,复线地段里程要求上下行要统一,并行地段上下行里程相同很容易,但碰到复线非并行地段就没法做到统一了,这时候一般以其中一条线为基准(一般以下行线为准)其里程一直顺延,另一条线里程丈量时从分线开始直到再次并线时所量出的里程和基准线里程不是同一个值,有可能长有可能短,长了就设置长链,短了就设置短链,但是长短链的设置要避开桥梁、隧道、曲线。

外、内业断链的具体表示方法如图1和图2所示。

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图1 设计图中外业断链的表示方法                                         图2 设计图中内业断链的表示方法

断链按里程分为长断链(前里程-后里程>0)和短断链(前里程-后里程<0)。短链示意图如图3所示。

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图3 短链示意图

记为:K3+105.21=K3+110(短链4. 79 m)

二、外业断链的产生原因及设置方法

2.1.外业断链的产生原因

外业断链是设计中的线路对基准线进行(基准线可以是其他线路也可以是其自身)里程投影,从产生里程不连续处开始,其一般设置在线路直线段,具体产生原因有:

(1)在选线设计阶段,常常因为某些原因造成线路局部改线,而改线段改线后的线路长度与改线前的线路走向与长度均不同,需要设置外业断链消除这个长度差值。此情况下断链通常设在改线地段里的直线段。

(2)在线路设计阶段,常常采用分段定测来进行线路勘测,但后期数据汇总时在相邻测量段的接口处必会产里程不连续,需要设置外业断链消除的此处里程不连续。此情况下断链通常设在相邻测量段接口附近。

(3)在设计二线时,新设计线路里程一般以并行段既有线为基准线进行里程投影,但投影里程与自身实际里程存在差值,需要使用外业断链消除这个差值。此情况下断链通常设置在里程差积累值较大处。

以上几种情况若不采用外业断链的方法,所有已经设计好的数据就要全部修改里程,这样工作量十分巨大。所以采用设计时先使用外业断链过渡,竣工时再统一消除的方法处理。

2.2.外业断链的分类及计算

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图3 外业断链分类方法

假设外业断链的值为|A|,A=改线后线路长度一改线前线路长度。若A<0则该断链为短断链(简称短链),若A>0则该断链为长断链(简称长链),长短链的主要作用是消除改线后前后投影里程的差值;若A=0则该断链为假断链,A≠0则该断链为真断链,假断链的作用是表示出改线地点的起终点(具体划分方法如图3)。

2.3.外业断链的设置方法

以兰新铁路一处改线段为例(图4),因某种原因在D1K64+200~D1K70+900段线路需改线,改线前L'=6700m,改线后L=6696.48m,投影前里程X'=DK68+796.48,假设断链值为A,投影后里程为X,则设置方法如下。

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图4 D1K64+200~D1K70+900改线段断链示意图

(1)为使除DK64+200~DK70+900段以外线路里程均不受此次改线影响,则必须使DK64+200和DK70+900处里程与改线前相同,需设置两个假断链DK64+200=D1K64+200和D1K70+900=DK70+900;
(2)由(1)可以确定,断链A必产生在D1K64+200~D1K70+900段之间;已知L'=6700m,L=6696.48m,X=D1K68+796.48,选定在D1K68+796.48处设置断链(该处为直线段)。

A=L-L'=-3.52 m<0(短链)

X'=X-A

=68796. 48-(-3.52) = 68800

所以在D1K68+796.48处设置断链D1K68+796.48=D1K68+800为3.52m的短链。

其中,A为外业断链值;L'为投影前线路长度;L为投影后线路长度;X'为投影前里程;X为投影后里程。

三、永久内业断链的产生原因及设置方法

3.1.永久内业断链产生的原因

永久内业断链是复线铁路上行线对基准线进行里程投影时(基准线是线路内部上下行其中一条,通常选取下行线为基准线)而产生的断链。

永久内业断链只出现在复线铁路曲线段上,由于复线铁路要求,上下行里程统一。直线段里程很容易统一,但曲线段上下行半径不同而造成曲线长度不同,因此上行线曲线段在里程投影后就形成了内业断链。

3.2.永久内业断链的计算方法

根据上下行ZH点与HZ的法线重合与否分为两种设置方法具体如下:

(1)当,上下行ZH点与HZ的法线重合时,其值B(内业断链)=L'(上行线曲线长)-L(下行线曲线长)+100。计算公式如下:

B=L'-L+100

(2)当上下行ZH点与HZ的法线不重合时,内业断链B的值为最外侧两条法线所夹上行线长度(H')与下行线长度(H)之差与100的和。具体计算公式如下:

$$B={L}'-L-2×\left ({T}'-T+\tan \frac{1}{2} ×D\right )$$

式中

L'----上行线曲线长;

L----下行线曲线长;            T'----上行线切线长;              T----下行线切线长;

α----曲线转向角;               D----线间距。

3.3.上、下行线实际长度计算

(1)下行线实际长度计算公式如下:

S=(Xn-X0)+∑A

式中

∑A----断链值总和,长链值为正,短链值为负。             Xn----线路结束里程;

X0----线路开始里程;                                                n----外业断链的序号。

(2)上行线实际长度计算:

S=(Xn-X0-n×100)+∑A+∑B

式中

∑B----内业断链值总和;

Xn,X0,n,∑A意义同上。

3.4.内业断链的设置方法

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图5 内业断链的设置方法

以包神铁路瓷至巴段某处内业断链为例(图5),图中上下行线HZ与HZ'的法线不重合,其垂距离为d,线间距D=5 m。为使上行线里程在HZ'后与下行里程统一,则须设内业断链,假设内业断链为B,则设置方法如下。
根据式(B=L'-L+100),计算断链B值如下:

$$B={L}'-L-2×\left ({T}'-T+\tan \frac{1}{2} ×D\right )$$

$$=398.06-379.46-2×[199.93-190.61+\tan \left (\frac{15.4389}{2} \right )×5]=98.6m$$

故在上行线路圆曲线段设置外业断链B=98.6m可使线路在HZ点以后里程相同。

五、实际施工中的应用

以胶济线客运专线K175+100~K195+500段为例,该段线路长20400m,有外业断链6条,内业断链9条,通过计算上、下行线路实际长度得出内、外业断链,线路里程及线路长度之间的关系。见表1表2。

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

表1 胶济客专上、下行线外业断链

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

表2 胶济客专上行线内业断链表

5.1.下行线实际长度计算

根据式(4-12)计算下行线实际长度:
S=(Xn-X0)+∑A=195500-175100+[(-5.33)+(-0.03)+(-39.94)+(-0.29)]
=20354.41m
即下行线消除断链后实际长度为20354.41m.

5.2.上行线实际长度计算

∑A=[(-5.33)+(-0.03)+(-39.94)+(-0.29)]=-45.59m

∑B=101.624+99.837+100.56+101.03+99.88+97.91+100.55+100.97+99.49=901.851m

S=(Xn-X0-n×100)+∑A+∑B=(195500-175100-9×100)+(-45.59)+901.851=20356.261m

即上行线消除断链后实际长度为20356.261m。

六、断链标记

断链的标记,一般在平面图、直曲表、纵断面图等图表中均有表示,如图6~图8所示,见表3。

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图6 平面图中断链表示(一)

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图7 平面图中断链表示二

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

图8 断链在纵断面上的表示

线路断链产生的原因及设置方法(含应用实例)

表4 断链在直曲表上表示

文献引用:

《铁路选线与计算机辅助设计实例教程》吕希奎,王明生编著

铁路选线与计算机辅助设计实例教程

第一篇是铁路选线设计基本理论、方法和地理信息系统、遥感等信息技术在选线中的应用与实例分析。在阐述铁路选线设计的基本理论和方法基础上,对每部分内容都给出了选线设计实例,旨在通过实例更加明了的阐述铁路选线的基本理论和方法的实际应用。第二篇以德国IB&T公司CARD/1系统为例,详细介绍了基于CARD/1系统的铁路线路设计方法、流程和应用实例。

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