摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，铁路工程建设越来越多。依据铁路跨区间无缝线路设计理论及规范要求，基于Python语言对AutoCAD进行二次开发，按照数据输入、数据处理、数据输出、绘制图形、界面设计的思路编制了铁路跨区间无缝线路自动设计软件。软件实现了铁路跨区间无缝线路复杂车站及区间范围内位移观测桩、道岔焊接接头、单元轨节接头、设计锁定轨温等无缝线路信息的自动分析计算，并按照规范要求自动绘制无缝线路轨条布置图和单元轨节布置表。应用结果表明：程序界面友好、操作简单、运行稳定，大幅提高了无缝线路设计的效率和正确率。
关键词：铁路轨道；无缝线路；AutoCAD二次开发；单元轨节；焊接接头
引言
在我国高速铁路系统建设过程中，无缝轨道线路结构技术较为先进，是未来高铁规定结构的最优选择，更是奠定铁路现代化发展的根本所在。无缝线路相较于传统铁路线路结构具有非常大的优势，不仅大大减少轨道接头，提升列车行驶的舒适性、平稳性，而且减少了整体的养护维修成本，延长了铁路沿线设备、设施的使用寿命。
1无缝线路概述
无缝线路属于长钢轨线路的一种，即焊联多根标准长度的钢轨。对比普通线路此种轨道结构形式最大的特点是减少线路钢轨接头，减少联接钢轨接头及线路接头养护工作，提高轮、轨部件的使用寿命，同时还可提高运行平面的平滑性，优化行车条件，这不仅符合高速行车的基本要求，同时能够让乘客获得舒适的体验，由此成为铁路轨道的发展方向。近年来，我国积极加大力度建设轨道，提升线路运行速度，增加轮轨的相互作用力，这会导致同线路系统的机车车辆存在较大的振动，列车不可避免地影响线路动力。轮轨会形成过大的动力，直接影响轨道的使用寿命与列车运行环境。由于列车高频振动荷载的影响，所以如果未改变铁路路基客观条件，极易出现反复变形的情况，继而损害钢轨，影响列车运行。铺设无缝道岔是跨区间无缝线路施工的重要环节。其可无缝焊接钢轨，从而提升道岔的平稳性，有效延长零部件的使用寿命，减少日常养护、维修的费用。
2系统设计思路
2.1总体思路
双线铁路按照左、右线分别进行跨区间无缝线路设计。无缝线路布置图需要站前工程各个专业提供输入资料，其中包含线路、站场、路基、桥梁、隧道、地质等专业的接口资料。各个专业提供的数据格式不同，均需要进行相应处理后使用，车站和区间无缝线路布置遵循的原则不同，数据处理方式也不同，因此车站和区间无缝线路设计均按照数据输入、数据处理、数据输出、绘制图形这四个模块开展，并针对车站和区间无缝线路设计分别依据其设计流程进行界面设计。
2.2做好钢轨整修，提升系统性能
对存在曲线的钢轨地段要及时进行润滑涂覆，以便延长钢轨使用寿命。需要打磨部位要进行预防性打磨，针对可能存在的病害问题，如钢轨谐振、波纹等要及时分析、处理，结合现场实际情况确定磨轨方案，及时消除钢轨病害，保障行车安全。对于焊头的焊接质量、平直度要重点关注，做好人员的培训，不断提升焊工操作人员自身素质，提升整体作业水平及工艺质量。针对钢轨、零部件等部分的防锈处理，要定期按照计划检查、处理，提升整个无缝线路的使用性能。
2.3做好线路管理，关注探伤情况
无缝线路技术资料的交接及管理是基础性较强的工作，
在此过程中确保各类参数、数据准确、完善是必须解决的问题。确保锁定轨温与现场相同，若因外部因素造成轨温变化，要及时调整基数资料内的数据，各个断轨再焊的焊接处要建立专门的技术档案，并确保严格依照现场情况进行详细记录。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于各个区段的技术资料、设备台账要及时进行完善，现场生产技术管理、日常维护管控要确保有序开展。在无缝线路巡检、探伤工作期间，注意线路变化，及时发现可能出现的问题，采取有效措施予以应对，保证现场巡查人员工作安全，在轨检车上安装钢轨断面、线路外貌摄像等设备，逐步取代人员巡查，对于特殊气候条件或探伤工作开展期间要确保现场巡查工作力度不断加大。
2.4程序处理流程
为了方便用户使用，程序采用了界面化输入和表格输入两种方式作为数据输入方式，数据的处理和输出则采用提示对话框、xls格式文件及dwg格式图形等方式展示。图形界面采用Tkinter模块开发。铁路无缝线路布置图作为无缝线路设计的最终成果，需要包含钢轨焊接接头、轨缝、道岔、位移观测桩及其百米标，这些设计数据在程序中均采用数组的形式存储，并按照无缝线路设计原则进行计算分析。无缝线路设计时首先准备车站站场布置图及各类项目输入数据。
2.5数据存储
在初始数据中，包含无缝线路设计基础数据库和其他专业提供的数据。基础数据如道岔参数表、全线设计锁定轨温表等。不同专业的数据格式有所不同，如线路断链表、桥梁工点表等，但是不同专业的数据也有共通之处，如桥梁、隧道工点表的数据格式可以统一为一种格式。将初始数据按照格式进行统一、固定。中间数据作为程序处理初始数据或者读入图纸型数据得到的结果保存，如读取站场平面图中所有图元信息形成的元数据文件以及处理形成的道岔信息表，方便用户核查数据的正确性。结果数据指车站和区间范围内无缝线路设计的成果性数据，如车站无缝线路布置信息以及为区间无缝线路提供接口的车站单元轨节起讫点表。
2.6作业辅助定位系统
辅助定位系统通过成像数据，控制作业机构横向油缸位置，使新旧钢轨起轨、入槽在指定位置，横向油缸采用智能控制方式。车辆作业时，辅助定位系统检测出其监控的钢轨收放装置位置，相对承轨槽的横向偏移量，控制系统通过偏移量值，来控制作业机构横向油缸的运动方向和行程，从而实现机构智能控制钢轨位置的目的。
2.7养护无缝线路
首先，如需维护无缝线路，减少道床纵横向阻力、温度应力状态的因素，需要提前向有关部门申请，只有得到相关部门的批准才可切开轨条，分散应力。其次，需要焊接修补道岔、钢轨，则建议在轨道温度为5℃~35℃间进行，以保证焊接质量。再次，在季节转变时期，比如严寒的冬季以及炎热的夏季，需要全面检查道岔的饱满程度、无缝道岔爬行位移、长轨节无缝线路以及线路状态等，及时解决所出现的问题。如环境条件特殊，还需要定期巡查线路、道岔。研究表明，轨道在凌晨五点半（冬季）、下午14点（夏天）为温度最值，这一期间建议增加巡查次数。最后，加大力度检查重要路段，比如无碴桥面、无缝道岔等均属于需要重点盘查的区域。这些路段的钢轨承受较大的附加温度，需加大巡查力度以保证轨道安全性，确保其可正常运行。夏季，需要重点检查桥头、道岔前端线路的横向阻力，预防线路胀轨跑道；冬季，检查的重点是焊接桥头、道岔轨钢轨点，避免这些部位发生断裂。
结语
综上所述，铁路跨区间无缝线路自动设计软件能够分析处理线路、站场、路基、桥梁、隧道等多专业数据，并绘制符合铁路相关标准的无缝线路布置图。相较于国内其他无缝线路设计软件可实现普速及高速铁路中复杂车站及区间内不同线下基础类型的跨区间无缝线路设计，并将设计成果保存为xls、dwg格式等常用格式文件，便于设计人员校核及修改。
参考文献
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论文作者:靳建伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
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