(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221094383 3.6 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 中铁第一勘察设计院集团有限公司 地址 710043 陕西省西安市雁塔区西影路2 号 (72)发明人 徐冲　史先伟　王飞　杨木高　 吕存杰　 (74)专利代理 机构 西安唐知 知识产权代理事务 所(普通合伙) 61284 专利代理师 奇敏　马睿 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/12(2006.01) (54)发明名称 铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法 (57)摘要 本发明涉及铁路隧道锚段内轮廓 的三心圆 拟合方法， 该方法包括： 建立基于结构中线与水 平内轨轨面线构成的笛卡尔坐标系， 依据自上而 下、 由左至右的拟合原则， 采用多圆相交平面方 程组解析方式确定内轮廓关键控制点坐标， 最终 拟合单线铁路隧道接触网锚 段的拱部、 边墙及仰 拱的内轮廓。 本发明方法可用于160km/h单线铁 路隧道锚 段内轮廓的三心圆拟合方法， 引入多圆 相交平面方程组解析手段， 实现弧线过共切过 渡、 面积优化， 避免了因接触网锚段加高高度频 繁变化而产生的大量试设计工作， 形成用于有 砟、 无砟两种不同铺轨方式下不同加高时， 隧道 锚段衬砌内轮廓拟合普适 性方法。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115357977 A 2022.11.18 CN 115357977 A 1.铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特征在于， 建立基于结构中线与水平内 轨轨面线构成的笛卡尔坐标系， 依据自上而 下、 由左至右的拟合原则， 采用多圆相交平面方 程组解析方式确定内轮廓关键控制点坐标， 最终拟合单线铁路隧道接触网锚段的拱部、 边 墙及仰拱的内轮廓。 2.根据权利要求1所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特征在于， 拱部与边 墙的内轮廓弧线保证共切及圆顺过渡， 仰拱的内轮廓弧线保证矢跨比满足 1/6～1/8。 3.根据权利要求2所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 所述拱部内轮廓拟合具体包括以下步骤： 通过给定拱部内弧半径r1、 拱部圆心角α； 即以半径r1和圆心角α作拱部内轮廓圆弧， 并 确定圆心O1， 圆弧起点为C点， 圆弧终点 为D点。 4.根据权利要求3所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 所述边墙内轮廓拟合具体包括以下步骤： 以圆心O1为起点向下引出线段O1O； 以O点引出水平线， 并分别沿水平左向和水平右向截 取线段OA、 OB， 继而建立以O1O为竖轴、 以AB为横轴和O点为原点的笛卡尔坐标系； 线段AB即 为水平轨面线， O1O即为内轮廓中线， 由整体隧道基本限界控制； 令OA＝OB＝a+b 其中， a为道床宽度； b为水沟盖 板顶面宽度。 连接拱部圆弧起点C点和横轴上A点， 作线段CA的中垂线l1； 并反向延长 与线l1相交 于O2； 以O2为边墙圆弧的圆心， 过C点和A点做以CO2为半径的圆弧， 即 为左边墙圆弧， 对应 圆心角为β1； 重复上述 步骤， 确定右边墙圆弧 5.根据权利要求 4所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 无砟轨道铺设时为道床宽度a取190 cm， 有砟道床铺设时道床宽度a取2 20cm； 无砟轨道铺设时水沟盖板顶面宽度b取125cm， 有砟轨道铺设时水沟盖板顶面宽度b取 115cm。 6.根据权利要求 4所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 所述仰拱内轮廓拟合具体包括以下步骤： 以坐标轴原点O向下引出线段OE， OE为矢高， 满足 以E点为基点， 向上取线段EO3， 并以O3为圆心， 以EO3为半径画圆， 与边墙圆弧 和 的 延长线交于F和G点； 连接F和G点 形成以EO3的仰拱圆弧 对应圆心角为γ； 对应圆心角 为β2。 7.根据权利要求6所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 依据自上而下、 由左至右的拟合原则， 即得隧道锚段内轮廓各控制参数：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115357977 A 2其中， H为轨面至拱顶高度； r1、 r2、 r3为圆O1、 O2、 O3的半径； r1、 r3和O1O为预先给定尺寸； h 为拱脚至拱顶的垂直距离； α 为圆O1的圆心角； β1为弧 的圆心角； β2为弧 的圆心角； γ 为 圆O3的圆心角； θ为弦CA与竖直线夹角； xF和y2分别为F点的横坐标和O2的横坐标， 由控制点 坐标计算可求得。 8.根据权利要求7 所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 内轮廓关键控制点A、 B、 C、 D、 T、 P的坐标为： 9.根据权利要求8所述铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合方法， 其特 征在于： 根据O2、 O3的圆方程， 拟合 边墙圆弧与仰拱圆弧的交点F和G坐标： 其中， OE为预 先设定长度； F和G点 坐标为方程组的一对有理解。 10.一种铁路隧道锚段内轮廓的三心圆拟合的电子设备， 其特 征在于， 包括： 至少一个处理器； 以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器， 其中： 所述存储器存 储有可被所述处理器执行的程序指 令， 所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115357977 A 3