[发明专利]一种用于桥墩沉降区段的无砟轨道平顺性控制方法

说明书

本发明公开了一种用于桥墩沉降区段的无砟轨道平顺性控制方法，本方法以轨道平顺性管理要求和桥梁设计信息为基础，优化设计了轨道纵断面线形，并构建了扣件调整量优化模型，模型通过偏差较差约束法控制周期性高低不平顺，通过中点矢距法和矢距差法控制轨道中长波不平顺，依据最优化理论求解得到符合可调范围的扣件调整量，指导无砟轨道精调作业并评估作业效果，根据评估结果进一步改进模型的优化设计参数和约束控制条件，计算得到最终扣件调整量优化方案。本方法可以充分弥补传统精调方法对桥墩沉降段轨道不平顺整治效果不佳的缺陷，可有效提高桥墩沉降段无砟轨道平顺性状态和精调作业效率。

技术领域

本发明涉及铁路工程技术领域和最优化处理，特别是涉及一种用于桥墩沉降区段的无砟轨道平顺性控制方法。

背景技术

我国高速铁路大量采用了桥梁结构，建成运营后很多桥梁基础会在多种因素综合作用下出现沉降变形，铺设在桥面上的无砟轨道为纵向连接，对桥墩沉降的抵抗性较差，也会随之发生弯曲变形，容易引起以桥跨长度为单位的周期性轨道不平顺，对轮轨接触产生干扰，恶化列车的安全性和稳定性，为了确保高速列车行车性能，有必要对无砟轨道进行精调，恢复轨道几何平顺性状态。

《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》（铁建设[2009]674号）要求轨面高程偏差为+4/-6mm，轨道中线与设计中线允许偏差为10mm，然而受桥墩沉降影响，轨道实际位置已与设计位置出现较大偏离，而且扣件调整量范围有限，若完全依照规定的允许偏差进行调整，将陷入需求调整量与实际可调量不符的困境，因此如何得到适应整体沉降变形的设计线位置成为解决问题的关键。高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南、高速铁路工程测量规范等规范中指出了轨道静态高低不平顺管理要求，位于桥梁结构的无砟轨道受桥墩沉降影响，高低不平顺呈现周期性变化规律，削弱了检测弦对不平顺的管理能力，需进一步探索更有效的调整方案，优化计算扣件调整量，提升精调作业对桥墩沉降的适应能力，改善轨道平顺性状态。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于桥墩沉降区段的无砟轨道平顺性控制方法，本发明所要解决的技术问题是：设计出可弥补桥梁基础整体沉降的轨道最优线形，结合静态平顺性管理标准，研究适应不平顺周期性变形的无砟轨道调整量优化方法，对控制桥墩沉降区段线路平顺性、改善无砟轨道精调作业效果提供参考。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于桥墩沉降区段的无砟轨道平顺性控制方法，所述方法以有效整治桥墩沉降段轨道不平顺作为目标计算扣件调整量，具体包括以下步骤：

A. 无砟轨道调整点为基准轨一侧扣件所在位置，收集轨道检测仪采集的无砟轨道基准轨的三维坐标数据，作为调整点的测量数据，利用正交最小二乘法重新拟合调整点测量数据，构建新的纵断面设计线形，获取符合桥墩沉降后实际线路状态的纵断面设计参数，并计算实测线形与设计线形之间的纵断面偏差。

B.根据扣件可调量范围、桥跨设计长度、轨道平顺性管理值和较差管理值，建立整治桥墩沉降段周期性高低不平顺的扣件调整量优化模型，计算整段待调整线路的扣件调整量，消除周期性高低不平顺，并制定扣件调整量优化方案。

C．依据扣件调整量优化方案实施精调作业，判断因桥墩沉降引起的轨道不平顺是否得到有效控制，进一步优化扣件调整量，得到最终的扣件调整量优化方案。

在上述方案的基础上，步骤A具体包括：

A-1. 计算调整点的坡度变化率，根据坡度变化率进行线形分段，初步识别变坡点位置，判断调整点类型，所述调整点类型包括：坡段调整点和竖曲线调整点，其中，坡段范围内的调整点称为坡段调整点，竖曲线范围内的调整点称为竖曲线调整点；采用正交最小二乘法拟合前后坡段，得到前后坡段函数方程，利用前后坡段函数方程计算变坡点里程、高程及前后坡段坡度；采用正交最小二乘法拟合竖曲线，得到圆心坐标和半径，并计算竖曲线设计信息，所述竖曲线设计信息包括：直圆点和圆直点的里程、高程等。