摘要：在CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实层灌注完毕后需要进行对已铺设完毕的轨道板进行复测评估，提前预判整体线路线形，对偏移值不满足设计要求的轨道板提前预处理。这就需要在线路平、竖曲线计算过程中提高计算精度，探讨高精度计算方法并程序化。本文就如何利用C# WinForm程序语言对CRTSⅢ型板式无砟轨道轨道板复测评估软件的设计实现探讨。
关键词：无砟轨道；轨道板；轨道板复测评估
1 引言
随着我国人民生活水平的逐步提高，保障国家安全和为改善人民出行条件是当今社会快速发展的需要，CRTSⅢ型板式无砟轨道已成为当今高铁领域的主题，轨道的高平顺性使得对线路平、纵断面设计和施工精度要求越来越高。同时目前计算机发展水平较高，计算速度较快，利用计算机平台进行计算分析，大大提高效率，提高计算准确度。在CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实层灌注完毕后需要进行对已铺设完毕的轨道板进行复测评估，提前预判整体线路线形，对偏移值不满足设计要求的轨道板提前预处理。
2 CRTSⅢ型板式无砟轨道轨道板复测评估软件的研发
轨道板复测软件利用C# WinForm程序语言进行编写，主要包括非对称型缓和曲线曲线要素精确计算、坐标反算计算模型、线路任意里程点高程高精度计算模型、利用Graphics类进行最后偏差值的线型图绘制、将偏差数据导出至表格将线型图导出成图片格式等功能。本软件目的在于方便快速的将轨道板整体线形直观的展示给用户，用户能够预判轨道板偏移值。
2.1 轨道板复测软件的功能
（1）录入平曲线及竖曲线曲线参数并计算曲线要素
（2）导入全站仪轨道板逐轨枕复测数据
（3）分析测点所在线形段落
（4）利用Gauss-Legendre积分反算测点实际里程及偏距
（5）根据测点实际里程利用竖曲线高程严密计算模型计算出测点设计高程
（6）测点实际偏距及高程与设计偏距及高程进行对比求得偏差值
（7）根据偏差值生成偏差表格并绘制偏差线型图，可将结果导出成文件。
2.2 软件主要思路及主要模块
2.2.1 软件的主要思路
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软件设计思路流程
2.2.2 软件的主要模块
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软件主要功能模块
（1）项目管理模块主要是储存项目信息、项目储存位置及项目线路参数等数据。
（2）平竖曲线和断链等数据录入模块
主要用于录入平、竖曲线参数等其它线路参数，并计算曲线要素。
（3）平曲线计算模块
根据测点坐标反算测点实际里程及偏距，根据实际里程及设计偏距计算出轨道板测点横向偏差值。
（4）竖曲线计算模块
根据测点实际里程计算测点设计高程，设计高程与实测高程进行对比，计算出轨道板测点高程偏差值。
（5）数据统计模块
将轨道板横向与高程偏差值统计汇总进行表格显示。
（6）绘图模块
根据汇总的横向与高程偏差值生成偏差线形曲线图，直观反映整体轨道板线形。
（7）成果输出模块
可将偏差结果导出至表格及图片，方便用户将评估数据整理成报告。
2.3 轨道板复测的主要功能
2.3.1 缓和曲线曲线要素计算通用模型
由于对称型缓和曲线属于非对称型缓和曲线的特例情况，故考虑通用性原则，计算通用模型采用非对称型缓和曲线形式。曲线要素计算方法主要有平移圆心法和几何解析法，通过对比发现几何解析法几何意义明确便于理解，计算过程需要考虑线路偏角不对称分配问题，计算较复杂；平移圆心法不需要考虑线路偏角不对称分配问题，易于编程实现。平移圆心法原理：根据第一缓和曲线长和第二缓和曲线长的长短，将较短的半段平曲线沿切向往远离交点方向滑动距离ΔT，同时将较长的半段平曲线沿切线往靠近交点方向滑动ΔT，直至前后两段缓和曲线所在圆曲线圆心重合。只要m，p截取足够级数展开项，均可满足施工精度要求。故曲线要素通用计算模型采用平移圆心法编程实现。
2.3.2研究线路任意里程点平面坐标反算通用模型
研究表明5节点Gauss-Lagendre计算模型即可满足铁路施工要求，但由于高速铁路设计时速快的特点，这就对轨道的高平顺性使得对线路平、纵断面设计和施工精度有着很高的要求。目前由于计算机计算速度快，计算精度高特性，本软件在线路任意里程点平面坐标反算通用模型中采用7节点Gauss-Lagendre公式模型计算，加大计算精度，满足未来的需求。故本程序所采用的7节点Gauss-Lagendre模型计算计算精度完全满足施工要求，并且利于程序化实现。
2.3.3研究线路任意里程点高程通用计算模型
由于传统近似法设计算竖曲线高程在较小半径的竖曲线上误差较大，无法达到设计计算的精度和控制施工的目的。抛物线型竖曲线和圆曲线形竖曲线两者在使用范围上几乎没有区别，而圆曲线具有规则的线形和统一的数学表达式，故可采用数学解析几何方法建立竖曲线高程严密计算模型。采用竖曲线严密计算模型，无需考虑线路纵坡和竖曲线半径大小的影响并且计算结果准确。该模型不需要从两端分别推算竖曲线设计标高，可以从一端起推至另一端，且计算精度满足要求。将中桩高程计算完毕后若测点在平曲线上需要根据测点轨道超高参数将中桩高程换算成测点轨枕高程。此方法便于编程实现同时计算精度满足施工要求。
2.3.4 利用Graphics类绘制轨道板轨枕横向及竖向偏差线型图
将轨道板轨枕测点偏差值计算汇总完毕后，需要直观的将结果展示出来，线型图是一种非常好的选择，本软件采用Graphics类进行绘制线型图，首先绘制网格刻度，其次绘制轨道板两侧轨枕横向偏移值及高程偏移值.通过线形变化反映出轨道板的偏差值，直观的指示出偏差过大的轨道板及偏差值，通过轨道板编号迅速对应到现场实际轨道板，从而进行偏移轨道板后续的处理工作。
3 结语
本软件采用C# WinForm程序语言，功能强大，运行速度快，结合Graphics类进行绘制线型图，直观的展示给用户。根据轨道板复测软件评估结果，预判需要调整的轨道板，偏差过大需要提前进行揭板处理，偏差相对较小时，需要提前订购对应偏差值扣件，减少了在扣件安装中更换扣件次数，提高了后期扣件安装及轨道铺设的工作效率，同时减少施工单位成本损失，提高经济效益。
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论文作者:李小玉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
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