高速铁路轨道技术.

第二章高速铁路的线路第一节概述第一节概述•一、线路组成----路基、桥隧建筑物、轨道。•二、高速铁路线路的基本特点：（2）高稳定性;（3）高精度、小残变、少维修;（4）宽大、独行的线路空间。（1）高平顺性;三、列车风的影响•当列车高速行驶时，在线路附近产生空气运动，这就是列车风。当列车以200km/h速度行驶时，根据测量，在轨面以上0.814m、距列车1.75m处的空气运动速度将达到17m/s（61.2km/h，风速7级，接近8级)，这是人站立不动能够承受的风速。•当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开。空气的粘性以及气流对隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能象在隧道外那样及时，顺畅地沿列车两侧和上部流动，列车前方的空气受压缩，所引起的纵向气流速度约与列车速度成正比。•在隧道中列车风将使得道旁的工人失去平衡以及将固定不牢的设备等吹落在隧道中，这都是一些潜在的危险。•国外有些铁路规定，在列车速度高于160km/h行驶时不允许铁路员工进入隧道。列车速度稍低时，也不让员工在隧道中行走和工作。•列车风对线路两侧的影响列车高速运行时，列车风对线路两侧会产生一定压力，对沿线人员及建筑物造成一定的危害，国际铁路联盟规定：桥上栏杆至轨道中心距离3.3~3.6m，不足需设避车台。站台需要设置防护栏杆。•列车风对列车会车的影响两个列车在双线上会车时，它们的头部产生的空气压力波（列车风）相互作用在对方的侧面，可能会产生危险。高速复线的线路间距，按最高速度的不同，应在4.2米以上。第二节线路的平面和纵断面一、线路平面----直线和曲线（圆曲线和缓和曲线）一、线路平面1、曲线的影响：（1）降低行车速度。曲线会给运行中的列车造成一种附加阻力，称为曲线阻力。曲线半径越小，曲线阻力越大，运营条件越差，在其他条件相同时，运行速度也越低。（2）增加轮轨磨耗。曲线半径越小，磨耗增加越大。2、超高与曲线半径列车在曲线上运行时，车辆和旅客都要经受离心力。为了减小离心力和轮轨之间的相互作用力，采用在曲线线路上设置超高。外轨超高：211.8mmvhR平（）欠超高取值：60~130mm实置超高取值：≤200mm目前，除日本东海道新干线规定最大超高为200mm外，其余各线及法国高速干线最大超高均为180mm，德国85mm等。最小曲线半径：2maxmin11.8()mQvRmhh法国德国意大利日本TGV-PSETGV-A东海道山阳东北上越4000（3200）6000（4000）7000（5100）30002500（2000）4000（3000）40004000几个主要国家高速铁路的曲线半径（m）()内为最小半径我国高速铁路曲线半径的选用：3、缓和曲线线型及长度随着列车运行速度的提高，过去使用的三次抛物线缓和曲线难以完全满足旅客舒适的要求，轨道稳定条件也受到一定影响。为了改善这种状况，有些国家研究采用了半波正弦曲线。缓和曲线的长度的选用：——外轨超高递增坡度不致使轮对内侧车轮轮缘脱轨——轮对外侧车轮升高速度不致影响旅客的舒适——未平衡离心加速度的增长率不致影响旅客的舒适4、夹直线列车通过同向或反向曲线时，受力情况极为复杂，除因外轨超高使车辆绕线路纵轴转动外，还有缓和曲线始点和终点处的冲击以及未平衡离心加速度变化的影响等。因此，必须在同向曲线或反向曲线之间加入一段夹直线段。夹直线应尽量长些，特别是反向曲线时的夹直线更应长些，这对运营是有利的。加直线长度选用：•法国规定：夹直线最小长度为0.5v(m)。•德国规定：夹直线最小长度0.4v(m)计算。•日本规定：一般应大于100m，列车速度低于110km/h时，可大于50m。•我国高速铁路最小夹直线按下式确定：maxminmaxmin6.08.0vlvl困难条件下：一般条件下：1、最大坡度：•东海道新干线的正线最大坡度为15‰。•我国高速铁路区间最大坡度的选用二、线路纵断面---平道和坡道我国最大坡度的选用2、坡段间的连接•直线连接与竖曲线连接•高铁竖曲线设置条件：∣坡度a‰-b‰∣≥△i‰•竖曲线半径一般采用圆曲线竖曲线半径的选用：法国：TGV东南线采用25000m，TGV大西洋线采用16000m；日本：除东海道新干线采用10000m；其余各线均采用15000m。我国：最高时速（km/h)竖曲线半径(m)160～25015000250～30020000注意：三、线路间距•日本铁路曾对此做过研究与试验。在区间线路上，当两列时速250km的列车交会时，作业人员站在两车距离为0.8m的中间还是安全的，从而规定线路中心距至少为4.2m。在站内线间距4.6m。•法国以TGV动车组进行空气动力试验后，认为在300km/h情况下，4m线路间距是可行的。但考虑未来发展和便于设置渡线，此值规定为4.2m。德国则规定为4.5m。我国高速铁路线间距的选用•线路间距：第三节路基与桥梁路基基床由表层和底层组成：表层厚度应为0.7m，底层厚度应为2.3m，总厚度为3.0m。0.7m二、桥梁高速铁路桥梁的特点：2.刚度大、整体性好高速铁路桥梁，梁高梁重均超过普铁。3、耐久性高主要承重结构按100年使用要求设计，结构要易于检查维修以保证桥梁的安全使用等（设计、施工、维护三个阶段共同来保障）。墩台基础的沉降控制严格工后沉降容许值：（1）墩台均匀沉降量：对于有碴桥面桥梁：30mm对于无碴桥面桥梁：20mm（2）相邻墩台沉降量之差：对于有碴桥面桥梁：△=15mm对于无碴桥面桥梁:△=5mm对于沉降难以控制区段的桥梁，采用可调支座。4.上部结构优先采用预应力混凝土结构：刚度大、噪音低，受温度影响变形小。5.大跨度的特殊孔跨结构多：跨越交通干线或通航河流，大量采用钢混结合梁、连续梁、斜拉桥、钢桁拱等特殊结构大跨度梁式桥，技术复杂，施工难度大。三、隧道三大空气动力效应：瞬变压力，洞口微气压波，行车阻力措施：A、采用大断面：低阻塞比，洞口设缓冲结构。以减轻瞬间气压变化气压波和噪声污染。200km,单线:52双线：80m²250km,单线:52双线：80m²300km,单线:70双线：100m²B、安全空间---内设把手、护栏等。隧道内安全空间距线路中心3.0米以外，单线设在电缆槽一侧，双线在两侧，宽度0.8米，高度2.2米。C、在长度大于8km的电气化铁路隧道，设置运营通风设备。D、照明与防灾救援设备设有防火设施、隧道内外检测通报技术及避难、通风、排烟设施等。第四节高速铁路轨道1.铺轨的平顺性，稳定性----必须对轨道结构、轨道基础进行系统优化。一、高速铁道对轨道结构的要求（3）合理的道床结构和几何尺寸；（4）有碴轨道需要优质的特级道碴等。（1）采用大型养路机械作业；（2）对钢轨精确打磨。第四节高速铁路轨道2、合理的刚度、合理的弹性铺设500m长钢轨技术难度大，对技术和工艺有新要求(1)厂制标准轨长100米或50米；(2)工厂焊接并铺设300～500米长轨；(3)现场采用移动接触焊工艺。3、质量良好的养护与维修二、高速铁路轨道结构与类型（一)有砟轨道（二)无砟轨道三、高速铁路轨道结构组成第五节轨道技术监测与维修管理1、预防性计划维修2、日常养护管理3、线路大修思考题：•无砟轨道的经济技术优势分析•高速铁路线路平纵断面技术特点•高铁轨道施工技术特点•高铁维护与保养机械化及必要性分析