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摘要：在以往的铁路道岔大修施工中，一直沿用原位的设备更换方式施工，不能从根本上解决诸如上下行线路不平行、岔后线路大方向不良、咽喉岔区大方向不顺等站场咽喉设备结构病害。本文结合多年施工实践，着重提出和论述了应用全站仪坐标法测量技术和AUTOCAD計算机辅助设计软件图解施工设计方法，并在施工实践中收到了较好效果。
关键词：全站仪、坐标法、道岔大修
中图分类号： {P286+.1} 文献标识码： A 文章编号：
在以往的道岔大修施工中，往往由于既有道岔和待更换新设备型号、轨型、布置形式既有场地现状限制以及既有设备在多年的维修养护中形成的移位情况的存在，原位更新设备常常不能从根本上解决诸如上下行线路不平行、岔后线路大方向不良、咽喉岔区大方向不顺等站场咽喉设备结构病害。过去虽然也采取了一些办法，但因受测量设备、测量方法、相对落后的手工计算等因素的影响，致使站场道岔大修施工后，咽喉结构病害改善不明显，不同程度上制约了大修施工质量。
在国民经济的飞速发展的形势下，铁路也在发生着日新月异的变化，安全、快速、优质成了铁路发展和生产的主题。随着高速铁路的开通以及几次既有铁路提速改造的完成，大量新型维修养护设备和手段在铁路施工中得到了引进和应用。这也给大修施工摆脱落后的施工手段、落后的设计手段和工法，从而提高施工质量，从根本上改善线路设备结构提供了较好的前提条件。
2005年，我段引进了全站仪。这一先进的测量仪器和手段，立即引起了大修主管工程技术人员的兴趣，为了解决施工中问题，从那时就开始了在大修施工中应用全站仪提高施工质量、切实改善设备结构状况的有益探索。通过几年来上百组道岔大修施工工程的检验，积累了一定的经验，我们认为，全站仪坐标法测量技术在道岔大修施工中的应用，能够提高大修设计方案比选和方案优化的效率、节约工时减少行车干扰、切实改善既有站场设备结构病害，能够较好的提高大修施工质量。
全站仪坐标法的应用原理
坐标法测量是全站仪的一项主要功能，相对于一个固定点，它很容易就能读出另一个点的相对三维坐标（x，y，z）。这项功能对于我们既有线道岔设备大修来说具有非常重要的使用价值。我们知道点是线的基础，全站仪在道岔大修工程中的应用原理就是要把道岔的岔头、岔心、岔尾以及线路控制点放在一个平面直角坐标系中，根据现场实际和正确的线路方向进行拟合设计，从而保证更新设备处于正确位置，通过调整前后线路方向，达到通过大修施工消灭站场咽喉结构病害的目的。
为了较好的提高道岔大修施工设计质量和方案比选、优化的效率，设计方法采用autocad辅助设计软件进行图解和相应的曲线整正计算程序校正岔后曲线。
二、全站仪坐标法的测量过程
该方法的第一步就是使用全站仪配合光学测量棱镜对整个站场咽喉的道岔、线路平面情况和相关建筑物进行详细测量，将所有铁路设备和相关建筑物的控制点全部纳入一个统一的平面直角坐标系，通过按照《维规》要求进行相应的大修设计，然后再将设计结果进行现场放线，指导并控制大修施工。
1、首先利用方尺对所有施工范围内的既有道岔岔头、岔尾进行方正。
2、根据岔头的方正结果和既有道岔前长的技术数据量取既有道岔岔心的纵向位置。
3、先远观整个站场岔区咽喉区段，根据现场实际确定整体线路方向控制点。
4、选取包含整体线路方向控制点在内的适宜位置，按10米间距进行里程丈量并标划位置。
5、利用盒尺、方尺对道岔的岔头、岔心、岔尾、前后线路所有里程标记点进行分中。
6、标志所有相关建筑物及电务、供电障碍物的测量位置。
7、为减少测量时的行车干扰，提高测量效率，在线下选取视野开阔的位置设置固定点架设全站仪，按任意直角坐标系的测量方法逐点观测各测点座标并记录。
需要特别注意的是现场整体方向控制点的选取要准确，同时全站仪架设原点和各个转点要设置稳固控制点，以便测量复核和施工放样。
在较大站场测设过程中，由于现场建筑物的影响，常常存在一镜不能通视的情况，需要设置转点。为了保证所有测点均在一个坐标系中，转点的设置尤为重要，应尽量按如下步骤进行转站：
1、设置作业→增加作业→设置初始测站→输入初始测站坐标（x=0,y=0）→保存→按‘F4’开始测量
2、测量转点坐标→起名并保存
3、转站后，重新开始作业→选择原作业→设置该转点→输入该转点名→输入该转点坐标→确认并保存→进行坐标定向→检索上一测站号并确认→照准上一测站→测存→按‘否’→按‘F4’继续测量并复核转站前最后一测点→复核无误继续
测量过程中，还有一个值得注意的重要问题，就是岔后连接曲线的测量问题：
两曲线相距较近时，最好是连测连算；当测设曲线外的直线部分伸入岔区时，进行曲线计算时，一定要注意保证至少有两个直线控制点在道岔主线上。
三、平面设计
道岔大修的平面设计的目的是改变道岔大修只解决设备更新，不注重整体设备结构质量提高的问题，尽可能的利用大修施工契机，消灭设备病害，使站场咽喉区段设备结构质量得到整体提高是其最终目标。
为了克服手工计算、制图的繁琐过程，提高方案比选效率，站场咽喉道岔大修平面设计，采用AUTOCAD软件进行。
（一）现场既有平面
在AUTOCAD环境中，首先应根据现场设备种类进行图层设置，而后在相应图层中逐点输入各测点二维坐标（x,y），为了方便、直观设计拟合过程，各测点坐标值，直接化为以毫米为单位的数值进行描画。连接各测点得到现场既有设备平面布置图。
（二）图解拟合设计
1、连接设计区段整体线路方向控制点，得到一条直线，即为该线路的设计中线，以此作为该次设计的控制基线。
2、若为双线线路，结合待换新设备技术参数（例如，交叉渡线的间距）确定线间距，并以此为间隔数据，通过偏移得到另一条线路的设计中线。
3、确定控制道岔（例如交叉渡线）位置，以此为中心，结合《设规》、《维规》的相关规定，按新设备参数描画摆放新设备。
4、利用AUTOCAD软件的“距离”工具，对应量取图示设备的线段长度，和既有设备与设计设备对应点间的距离，得到首次设计结果。
5、为了达到既改善和提高站场咽喉区段的设备结构质量，又能使工程量尽可能小的目的，我们可以将设计道岔的岔心参数沿设计基线进行适当的移动，也可以适当微量旋转基线中线外的另一条线路中线进行拟合设计。
6、通过几次图解拟合，直到满足设计条件和“既改善设备整体结构，又使工程量最小”的原则为止，比选出最优设计方案。
7、图上直接量取既有设备和设计设备对应各点之间的距离，和设计设备之间的距离，可直接得到线路拨距，配轨长度以及新道岔位置信息等设计数据。
8、根据既有建筑物位置分布情况，选定新道岔的预铺位置和移动径路。
9、根据既有设备类型和待更换设备类型，得出相应的过渡施工方案。
四、现场放样和施工控制
经过平面图解拟合设计，我们已取得了大修设备的位置信息和其他施工范围内的其他设备拨移调整量数据。除了配轨、过渡措施和相关轨料等都已可据设计结果进行实施外，还要根据设计结果进行施工放样。
放样可据施工单位情况任选钉桩或相邻设备标记控制方法进行。考虑现场施工习惯和控制简便的情况，一般均采用相邻设备标记控制方法进行。
1、道岔岔头、岔心、岔尾的纵向位置信息可直接标划于待换设备的线路钢轨上。
2、道岔岔头、岔心、岔尾以及线路和线路的曲线部分的横向拨移量，在用测量既有两线间距的前提下，结和拨移量和拨动方向，直接计算出控制间距标划于邻线钢轨上。
3、施工过程中，要选派专人进行施工控制，及时量测控制数据，指导施工。
在施工控制方面，我们应该同时关注过渡方案的落实情况，严格按设计进行施工，把行车安全放在首位。
五、结语
全站仪坐标法和利用AUTOCAD软件进行图解拟合设计的方法，是方便、快捷、高效解决现场实际问题的有效手段。经过几年中上百组道岔大修的施工实践，应用全站仪坐标法进行辅助设计，在提高大修后设备整体结构质量方面确实取得了满意效果，施工后的线路技术状态得到了设备维修人员的认可。尤其在去年津山上唐山东站下行发车口40组道岔大修施工中得到了一致好评。
作者信息：
北京铁路局秦皇岛工务段 王玉国、男、工程师
关键词：全站仪、坐标法、道岔大修
中图分类号： {P286+.1} 文献标识码： A 文章编号：
在以往的道岔大修施工中，往往由于既有道岔和待更换新设备型号、轨型、布置形式既有场地现状限制以及既有设备在多年的维修养护中形成的移位情况的存在，原位更新设备常常不能从根本上解决诸如上下行线路不平行、岔后线路大方向不良、咽喉岔区大方向不顺等站场咽喉设备结构病害。过去虽然也采取了一些办法，但因受测量设备、测量方法、相对落后的手工计算等因素的影响，致使站场道岔大修施工后，咽喉结构病害改善不明显，不同程度上制约了大修施工质量。
在国民经济的飞速发展的形势下，铁路也在发生着日新月异的变化，安全、快速、优质成了铁路发展和生产的主题。随着高速铁路的开通以及几次既有铁路提速改造的完成，大量新型维修养护设备和手段在铁路施工中得到了引进和应用。这也给大修施工摆脱落后的施工手段、落后的设计手段和工法，从而提高施工质量，从根本上改善线路设备结构提供了较好的前提条件。
2005年，我段引进了全站仪。这一先进的测量仪器和手段，立即引起了大修主管工程技术人员的兴趣，为了解决施工中问题，从那时就开始了在大修施工中应用全站仪提高施工质量、切实改善设备结构状况的有益探索。通过几年来上百组道岔大修施工工程的检验，积累了一定的经验，我们认为，全站仪坐标法测量技术在道岔大修施工中的应用，能够提高大修设计方案比选和方案优化的效率、节约工时减少行车干扰、切实改善既有站场设备结构病害，能够较好的提高大修施工质量。
全站仪坐标法的应用原理
坐标法测量是全站仪的一项主要功能，相对于一个固定点，它很容易就能读出另一个点的相对三维坐标（x，y，z）。这项功能对于我们既有线道岔设备大修来说具有非常重要的使用价值。我们知道点是线的基础，全站仪在道岔大修工程中的应用原理就是要把道岔的岔头、岔心、岔尾以及线路控制点放在一个平面直角坐标系中，根据现场实际和正确的线路方向进行拟合设计，从而保证更新设备处于正确位置，通过调整前后线路方向，达到通过大修施工消灭站场咽喉结构病害的目的。
为了较好的提高道岔大修施工设计质量和方案比选、优化的效率，设计方法采用autocad辅助设计软件进行图解和相应的曲线整正计算程序校正岔后曲线。
二、全站仪坐标法的测量过程
该方法的第一步就是使用全站仪配合光学测量棱镜对整个站场咽喉的道岔、线路平面情况和相关建筑物进行详细测量，将所有铁路设备和相关建筑物的控制点全部纳入一个统一的平面直角坐标系，通过按照《维规》要求进行相应的大修设计，然后再将设计结果进行现场放线，指导并控制大修施工。
1、首先利用方尺对所有施工范围内的既有道岔岔头、岔尾进行方正。
2、根据岔头的方正结果和既有道岔前长的技术数据量取既有道岔岔心的纵向位置。
3、先远观整个站场岔区咽喉区段，根据现场实际确定整体线路方向控制点。
4、选取包含整体线路方向控制点在内的适宜位置，按10米间距进行里程丈量并标划位置。
5、利用盒尺、方尺对道岔的岔头、岔心、岔尾、前后线路所有里程标记点进行分中。
6、标志所有相关建筑物及电务、供电障碍物的测量位置。
7、为减少测量时的行车干扰，提高测量效率，在线下选取视野开阔的位置设置固定点架设全站仪，按任意直角坐标系的测量方法逐点观测各测点座标并记录。
需要特别注意的是现场整体方向控制点的选取要准确，同时全站仪架设原点和各个转点要设置稳固控制点，以便测量复核和施工放样。
在较大站场测设过程中，由于现场建筑物的影响，常常存在一镜不能通视的情况，需要设置转点。为了保证所有测点均在一个坐标系中，转点的设置尤为重要，应尽量按如下步骤进行转站：
1、设置作业→增加作业→设置初始测站→输入初始测站坐标（x=0,y=0）→保存→按‘F4’开始测量
2、测量转点坐标→起名并保存
3、转站后，重新开始作业→选择原作业→设置该转点→输入该转点名→输入该转点坐标→确认并保存→进行坐标定向→检索上一测站号并确认→照准上一测站→测存→按‘否’→按‘F4’继续测量并复核转站前最后一测点→复核无误继续
测量过程中，还有一个值得注意的重要问题，就是岔后连接曲线的测量问题：
两曲线相距较近时，最好是连测连算；当测设曲线外的直线部分伸入岔区时，进行曲线计算时，一定要注意保证至少有两个直线控制点在道岔主线上。
三、平面设计
道岔大修的平面设计的目的是改变道岔大修只解决设备更新，不注重整体设备结构质量提高的问题，尽可能的利用大修施工契机，消灭设备病害，使站场咽喉区段设备结构质量得到整体提高是其最终目标。
为了克服手工计算、制图的繁琐过程，提高方案比选效率，站场咽喉道岔大修平面设计，采用AUTOCAD软件进行。
（一）现场既有平面
在AUTOCAD环境中，首先应根据现场设备种类进行图层设置，而后在相应图层中逐点输入各测点二维坐标（x,y），为了方便、直观设计拟合过程，各测点坐标值，直接化为以毫米为单位的数值进行描画。连接各测点得到现场既有设备平面布置图。
（二）图解拟合设计
1、连接设计区段整体线路方向控制点，得到一条直线，即为该线路的设计中线，以此作为该次设计的控制基线。
2、若为双线线路，结合待换新设备技术参数（例如，交叉渡线的间距）确定线间距，并以此为间隔数据，通过偏移得到另一条线路的设计中线。
3、确定控制道岔（例如交叉渡线）位置，以此为中心，结合《设规》、《维规》的相关规定，按新设备参数描画摆放新设备。
4、利用AUTOCAD软件的“距离”工具，对应量取图示设备的线段长度，和既有设备与设计设备对应点间的距离，得到首次设计结果。
5、为了达到既改善和提高站场咽喉区段的设备结构质量，又能使工程量尽可能小的目的，我们可以将设计道岔的岔心参数沿设计基线进行适当的移动，也可以适当微量旋转基线中线外的另一条线路中线进行拟合设计。
6、通过几次图解拟合，直到满足设计条件和“既改善设备整体结构，又使工程量最小”的原则为止，比选出最优设计方案。
7、图上直接量取既有设备和设计设备对应各点之间的距离，和设计设备之间的距离，可直接得到线路拨距，配轨长度以及新道岔位置信息等设计数据。
8、根据既有建筑物位置分布情况，选定新道岔的预铺位置和移动径路。
9、根据既有设备类型和待更换设备类型，得出相应的过渡施工方案。
四、现场放样和施工控制
经过平面图解拟合设计，我们已取得了大修设备的位置信息和其他施工范围内的其他设备拨移调整量数据。除了配轨、过渡措施和相关轨料等都已可据设计结果进行实施外，还要根据设计结果进行施工放样。
放样可据施工单位情况任选钉桩或相邻设备标记控制方法进行。考虑现场施工习惯和控制简便的情况，一般均采用相邻设备标记控制方法进行。
1、道岔岔头、岔心、岔尾的纵向位置信息可直接标划于待换设备的线路钢轨上。
2、道岔岔头、岔心、岔尾以及线路和线路的曲线部分的横向拨移量，在用测量既有两线间距的前提下，结和拨移量和拨动方向，直接计算出控制间距标划于邻线钢轨上。
3、施工过程中，要选派专人进行施工控制，及时量测控制数据，指导施工。
在施工控制方面，我们应该同时关注过渡方案的落实情况，严格按设计进行施工，把行车安全放在首位。
五、结语
全站仪坐标法和利用AUTOCAD软件进行图解拟合设计的方法，是方便、快捷、高效解决现场实际问题的有效手段。经过几年中上百组道岔大修的施工实践，应用全站仪坐标法进行辅助设计，在提高大修后设备整体结构质量方面确实取得了满意效果，施工后的线路技术状态得到了设备维修人员的认可。尤其在去年津山上唐山东站下行发车口40组道岔大修施工中得到了一致好评。
作者信息：
北京铁路局秦皇岛工务段 王玉国、男、工程师