经纬仪定位测量法在更换组合交叉渡线道岔更换中的应用
摘 要：组合交叉渡线道岔是两条相邻线路上互相交叉过渡的铁路线路转换设备，机车车辆可以通过该設备按信号引导方式进出指定位置及车站股道停靠及调车作业，该设备由单开道岔和菱形交叉、复式交分道岔连接组合而成；本文以昆明东站既有线三渡四交分组合道岔更换为例，应用该方法解决施工中的技术难题，提高施工效率，降低对铁路生产运输的影响。
关键词：组合道岔更换；经纬仪；定位测量；应用
一、前言
目前由于铁路运输比较繁忙，施工天窗与运输效率矛盾日益突出，新增旅客列车对数较多，从而导致施工时间较紧张，特别是整组更换交叉渡线道岔在一个大“天窗”时间内给点较为困难。因此施工单位必须优化施工组织方案，严格把控施工技术，以精确的施工技术来满足运输给点需求。
组合交叉渡线道岔通常位于在大型枢纽站场，由于目前运量增大，设备老化，导致道岔维修保养难度加大，设备状况较差，给行车安全带来安全隐患。特别是木枕线路道岔轨枕失效较多，钢轨伤损严重，维修成本增加。因此为保证铁路运输安全，提高设备保安全的能力，对大型站场的木枕道岔逐步进行更换，本文就更换交叉渡线道岔过程中的技术难点和重点环节进行探讨和研究，以指导施工，确保施工顺利进行。
既有线车站站场设备较多，场地狭窄，因此给施工增加很大难度；施工前对方案的研究尤为重要，大多站场不具备整组预铺更换条件，须进行拆分交叉渡线道岔整体结构，提前选取合适位置进行预铺组装后分步进行更换；因新岔为P60砼枕道岔，旧岔为P50木枕结构，因此施工过程中要严格遵循《铁路线路修理规则》中线路几何尺寸（高低、方向、轨距顺坡）以及插入短轨长度及组装场地、新岔横纵移路径、新旧道岔接头联接类型等控制条件；通常情况下交叉渡线道岔可拆分为5个部分，即交叉渡线菱形部分、4个尖轨部分。更换顺序为先中间后两端即先里后外。
整组交叉渡线道岔前后共计8个接头连接，拆分后，菱形部分变为16个接头，配轨工作量增加一倍，16个接头与32根钢轨是否能够成功连接，成为更换菱形部分施工内容的重中之重，配轨的准确性直接决定施工能否顺利进行。以成组更换1组单开道岔（须全段面换砟）为例，天窗点210分钟，交渡道岔（须全段面换砟）天窗点300分钟；应用该方法后，成组更换1组单开道岔（换砟）时间为180分钟，交渡道岔（换砟）时间为240分钟，其中含电务调试30分钟，天窗时间较之前压缩近30分钟，减小了对运输的影响。若因配轨技术问题导致16个接头不能顺利连接，将影响道岔区段卸砟、门式道岔起道机拆除、道岔捣固车捣固等作业，将造成施工延点，从而影响正常运输秩序。
昆明东站118#-166#三渡四交分组合道岔更换施工首次采用该方法，顺利按计划完成任务。通过不断的总结，查找以往更换交渡道岔配轨中存在的问题，认真分析，总结出了一套简单、实用、精准的配轨方法，即经纬仪定位配制交叉渡线道岔钢轨方法。
二、工作原理
根据经纬仪测量竖直角和水平角的原理，将道岔直股的中轴位置投影到两个钝角辙叉部分及与之对应的直股。定制出道岔中轴位置，从而进行交渡道岔菱形部分配轨。
三、实用范围
1）既有线更换砼枕新道岔（横纵移施工法）：
①成组更换交叉渡线道岔配轨。
②复式交分道岔配轨。
③交叉渡线道岔与复式交分道岔组成的组合道岔配轨。
2）新线上同时插入多组交渡道岔的配轨。
四、工具配备及使用方法
1）经纬仪的使用：
a.对中，对中的目的是使经纬仪水平度盘的中心（仪器的竖轴）与测站点位于同一垂线上，常用的对中方法有垂球对中和光学对中两种。在使用过程中，为减少对中时间和对中误差，通常先用垂球对中后，再使用光学对中（用垂球对中的精度小于3mm，用光学对中器的对中精度可达到1mm）。
b.整平，整平的目的是使仪器的竖轴位于铅垂线方向上，使水平度盘处于水平位置。
c.复核仪器是否对中，整平后，需再次复核仪器是否对中，若仪器与测站点有偏差，需进行重复对中和整平。
d.照准，照准的目的是使要照准的目标点在望远镜中的影像与十字丝的交点重合。
2）支距尺的使用：如图1所示，把支距尺E、F两点紧靠在钢轨作用边一侧，在图中C点一侧对应的A、B两点做好标记，即完成了把A点方正到B点。
3）轨温计的使用：常用的轨温计有ADT-Ⅱ型、SGW-Ⅱ型两种。使用时将轨温计的测头吸附在钢轨轨腰上，待轨温计上数值无变化时，即可完成钢轨轨温测量。有列车通过时，要控制好轨温计的摆放位置。
4）钢卷尺的尺长改正值计算。
五、交渡道岔菱形部分中轴定位
（一）传统定位方法
1）人工丈量新岔，如图2所示。
2）利用勾股定理将A点方正到B点。
3）如图2，以A、B两点定位一条直线，使用弦线将A、B两点投影到C、D、E、F点。
4）优缺点：
a.优点：方法简单，用时较少，作业程序较少。
b.缺点：误差较大，受轨距、轨向变化影响较大，定位新旧岔中轴准确率不高。
（二）使用经纬仪定位方法
1）使用支距尺将A点方正到B点。如图2所示。
2）按照经纬仪使用步骤，在A点架设经纬仪，瞄准B点，将A、B两点投影到C、D、E、F点。
3）优缺点：
a.优点：
①测量误差小，误差可以忽略不计。由于之前使用弦线将A、B两点投影到C、D、E、F点，相比使用经纬仪进行此项工作误差较大，配轨的准确性不高，配轨准确率存在认为误差。使用此方法，误差比较小，精确度高。
②操作方法简单，容易操作，操作人员只需2～3人即可完成。会进行经纬仪对中、整平、照准这3个步骤的人员，均可完成此项作业。新旧岔使用同一把支距尺方正，误差等同，定位新旧岔中轴准确率高。
b.缺点：
①作业时，必须将经纬仪架设在线路上，用时较长，作業程序较多，并需要指定专人防护。
②容易受行车影响，邻线行车时造成经纬仪整平时间增加。作业时，需作业地点线路及邻线线路有10分钟以上的空闲时间。
六、利用经纬仪定位配制交叉渡线道岔钢轨方法配轨的具体步骤
（一）交渡道岔菱形部分新岔丈量，如图2所示
①严格按照道岔铺设图，对钢轨长度尺寸进行复核，复核接头相错量，切除多余的钢轨（部分钢轨接头为铝热焊头，因焊接前，防止焊接失败，钢轨加长），对钢轨断面、眼孔尺寸及轨缝进行复核。
②根据铺设图，计算出交渡道岔菱形部分的总长，找到交渡道岔直股的中轴位置（图2中A点或F点，此处以A点为例）。
③用支距尺将A点方正到相邻的钢轨上，即为B点。
④在A点架设好经纬仪，瞄准到B点上，以A、B两点为基准，分别放样出C、D、E、F点。
⑤用20米弦线从A点拉到F点，检查A、B、C、D、E、F共6个点是否重合于弦线。
⑥用50米钢卷尺分别丈量出A-1、B-3、C-2、C-5、D-4、D-7、E-6、F-8、A-9、B-11、C-10、C-13、D-12、D-15、E-14、F-16的直线距离（如图2所示），丈量的同时用轨温计测量钢轨的温度，并同钢轨长度一起认真记录好。丈量时需根据钢卷尺的温度，通过尺长改正值，计算出钢轨实际长度。在丈量时应安排2～3人配合，保证钢卷尺摆在钢轨顶面正中心及提高丈量速度。
⑦对丈量过的钢轨进行二次丈量，保证丈量的准确性。
（二）交渡道岔菱形部分旧岔丈量
旧岔丈量，即根据换岔时的温度及时间，结合旧岔丈量时的温度差异，通过计算每条钢轨的伸缩量，以及既有道岔前后轨缝、道岔更换后接头位置的接头类型（冻结、焊接、胶结），综合考虑各方面的因素，将新岔丈量的尺寸标记在旧岔上。
旧岔丈量过程与新岔丈量过程一致，需要注意以下几方面：
①在确定旧岔直股的中轴位置（A点或F点）时，必须与新岔A点或F点一致，架设经纬仪时，也必须按照新岔的位置架设。
②将A点方正到B点时，必须保证使用的是同一把支距尺（不同钢卷尺、支距尺误差不一致），使用同一把支距尺方正，也同样存在一定的误差，但是新岔、旧岔两次方正的结果，误差是相同或偏差极小（可忽略）。
③丈量旧岔时应与新岔丈量一致，丈量时钢卷尺末端读数人员读数时应保证拉钢卷尺的力度与丈量新岔时的一致（一般情况，新旧岔丈量、读数人员均为同一个人负责）。
七、配轨时应注意的安全事项
目前工地上使用的切割机均为内燃式切割机，使用时转速可达到5000转/分钟，因此操作人员须培训合格才能操作。
①做好防火及人身安全防范措施。切割人员必须按照规定佩戴好劳动保护用品，配备好灭火器和挡火设备。
②提前调试好切割机，更换新切割片及油料加满。
③切割时，切割片摆放于标记切割的位置（留线、切线），由专人进行卡控，切割时按照预先做好的标记进行。
④加强对切割设备的检修和保养，保证切割精度，以免由于切割设备轴承偏斜引起钢轨断面不垂直，影响配轨质量。
八、应急措施
更换交渡道岔前期的准备工作中，必须提前把新岔钢轨切割到位，并把新岔的长度在旧岔上丈量出来，在旧岔上做好切口标记。若施工中，旧岔钢轨切割后，由于气温急剧变化（气温升高或下降）导致轨温急剧变化，则会导致钢轨长度与之前丈量的不一致，施工时，以交渡道岔菱形的一端对位，保证一端的8个接头能够正常连接。施工之前，应做好应急准备措施，需在交渡道岔的一端准备好4根长6.25米的同型钢轨和不同规格尺寸的短轨头、花夹板作为应急备用，防止突发事件的发生。
九、实施情况
通过不断的总结，利用经纬仪定位测量进行交叉渡线道岔岔外精确配轨，节约天窗时间，配轨成功率达98%以上，为安全优质施工打下良好的基础，此方法后续大量用于昆明局管内各条线路施工，得到部分专家及同行的一致认可。
十、结语
更换道岔最大的难点是组装场地受限，不能整组预铺更换，天窗时间有限，配轨技术要求高，应用该方法已经成功解决了昆明铁路局枢纽心脏道岔的大修施工，特别是沪昆线昆明东站三渡四交分（118#-166#）、一渡二交分（1069#-1087#）、一渡三交分（407#-431#）、昆明站两渡二交分（5#-11#）、昆明东站两渡六交分组合道岔的更换以及驼峰对称交渡道岔（209#-215#）的更换， 500多根配轨成功率达98%，施工正点率达98%以上。
参考文献：
[1] 铁路线路修理规则.
[2] 工程测量规范.
[3] 佟立本.铁道概论.
