第二章-高速铁路线路

第二章高速铁路线路主要内容第一节概述第二节线路的平纵断面第三节路基与桥梁第四节轨道第五节轨道技术监测及维修管理第一节概述1.1线路整体工程1.2高速铁路线路特征1.3列车风对安全运行的影响1.1线路整体工程（1）广义的线路概念指除供电、接触网、通信信号以外的所有基础设施。包括：平纵断面、路基、轨道、桥隧以及建筑材料（2）线路承受力•附加竖直力•纵向水平力•横向水平力•内部温应力随着速度的提高，线路处于更为复杂的工作条件下的工程结构，需要达到新的线路特征。1.2高速铁路线路特征高平顺性高稳定性高精度、小残变、少维修宽大、独行的线路空间高标准的环境保护严格的轨道状态检测和严密的防灾安全监控开通运营之日列车即可以设计速度运行其中，高平顺度是设计、建设高速铁路的控制性条件，也是有别于中低速铁路的最主要特点。高平顺性速度的影响导致振动和轮轨动作用力增加（1）线路平顺性对旅客的影响波长40m，幅值10mm的连续不平顺波长40m，幅值5mm的方向不平顺散点式局部不平顺（2）对轮、轨及路面环境的影响高稳定性区别：“强度”控制Vs“形变”控制导致经常维持，恶化路况导致道床厚度不一致，残余变形积累不均匀法：路基铺轨后，5年内最大允许沉降量5cm防止挠度变形限制预应力徐变上拱温差结构变形墩台处的纵向位移（1）路基：稳定、沉降小且沉降均匀（2）桥梁：足够大的刚度宽大、独行的线路空间高精度、小残变、少维修严格控制轨道铺设精度保证小的残余变形列车风的存在，要求宽大的行车空间动能和惯性力的大幅增加，线路采用全封闭形式高标准的环境保护（1）高速铁路文化（2）防止噪声污染严格的轨道状态检测和严密的防灾安全监控开通运营之日列车即可以设计速度运行（1）及时校正位移、变形（2）实时监测灾害信息1.3列车风对安全运行的影响1.3.1列车绕流的基本气动特征（1）现象（2）影响1.3.2正线间距221BBYD式中：D——正线间距；Y——会车压力波允许值要求的距离；B1、B2——两列交会车的宽度。实质上在于Y值的合理确定会车压力波其大小与速度、列车头型系数、列车长度、线路环境、列车观测点位置等有关列车头型系数列车头部变高范围长度与列车车宽之比会车压力波的允许值国外状况日本、法德具有不同特征我国规定高速列车：1.8kpa中速列车：1.5kpa正线间距D值表设计最高速度（km/h）200250300D值（m）4.44.65.0线间距的取值受行车速度、头形系数r和会车压力波允许值的影响京沪高速线间距5.0m，车辆宽3.1mQ:普通线路线间距是如何规定的？京沪按线间距不变的并行双线设计曲线地段以左线为基准（下行线），右线设计为左线同心圆。区间正线按5m设计，曲线地段线间距不予加宽，站内、桥、隧同速度与工程造价的关系不同速度目标值工程造价差别速度目标值影响因素200km/h250km/h300km/h正线间距（m）4.44.65.0路基宽度1.01.031.08道床、基床厚度1.01.021.06桥梁宽度1.01.101.30隧道断面积1.01.01.25最小曲线半径1.01.021.04其它1.01.021.04折算每公里价差1.01.121.21注：其他为防震、降噪、用地等。1.3.3列车风对安全的影响列车风对线路两侧的影响列车风对高架桥维修通路的影响列车风对站台人员的影响列车风对列车会车的影响隧道内列车风的影响人员安全退避距离：当v≥300km/h时，车站取2.0m,线路取3.0m建筑限界建筑限界①——规面高程；②——客运专线铁路机车车辆限界；③——区间及站内正线（无站台）建筑限界；④——有站台时车站建筑限界；⑤——轨面以上最大高度；⑥——接触网立柱跨中利用承力索驰度时的规面以上高度；⑦——股道中心至建筑限界的最大宽度；⑧——站内正线股道中心至站台边缘的宽度；⑨——站内侧线股道中心至站台边缘的宽度。京沪客专建筑限界基本尺寸及轮廓图建筑限界hHRW1500405001RW440002曲线内侧加宽：（mm）曲线外侧加宽：（mm）hH式中：——曲线外轨超高值(mm)；——建筑限界高度(m)。在确定客运专线铁路建筑限界的最大宽度时，各种横向偏移量已按最不利情况组合，并增加150m的安全裕量，因此车体横向偏移量的加宽已无必要。客运专线铁路曲线上的限界，只须因超高车体倾斜的内侧加宽量，即hHW1500（mm）RhRh≥8000m时值可采用150mm，≤7000m时内侧曲线地段限界加宽范围为全部圆曲线和缓和曲线及部分直线。值可采用180mm。第二节线路的平纵断面2.1线路平面2.2线路纵断面Q：1、线路平、纵断面的组成因素分别是什么？2、线路出现平、纵断面的原因是什么？2.1线路平面2.1.1曲线的影响（1）曲线存在的意义：减少工程量，减少投资数（2）曲线带来的缺陷：降低行车速度，增加轮轨磨耗曲线带来的影响大小，取决于曲线半径的大小影响最小曲线半径的因素最小圆曲线半径与高速铁路的运行最高速度和运输模式相关，要满足旅客舒适度、行车安全及经济合理等条件。在纯高速列车运行的线路上，最小圆曲线半径取决于最高速度maxV、实设超高（h）与欠超高（qh）之和的允许值][qhh等因素。在高、中速旅客列车共线运行的线路上，最小圆曲线半径主要取决于高速列车最高运行速度maxV、中速列车运行速度zV、欠超高（qh）、过超高（gh）之和的允许值][gqhh等因素。2.1线路平面2.1.2超高度（1）理论超高（2）最大超高（3）过超高与欠超高R8.112平vh日本200mm，法国180mm，德国85mm我国暂定180mm影响欠超高允许值[hq]过超高允许值[hg]未被平衡的超高欠超高（qh）、过超高（gh）允许值（mm）舒适度良好一般困难maxv（km/h）250、300、350200250、300、350200250、300、350qh、gh40608080110超高与欠超高之和][qhh的允许值设计超高与欠超高之和的允许值一般困难maxV(km/h)200250、300、350200、250、300][qhh2402202602.1线路平面2.1.3最小曲线半径在纯高速列车运行的线路上最小圆曲线半径取决于最高速度、实设超高与欠超高之和的允许值等因素][8.112maxminqhhvR纯高速线最小圆曲线半径（m）最高速度（km/h）一般困难计算值采用值计算值采用值2002145220018152000250335235002837300030048275000408442003506570660055605600][8.112max2mingqzhhvvR高、中速共线线路最小圆曲线半径(m)速度匹配（km/h/km/h）一般困难计算值采用值计算值采用值200/1202746280021562200250/1404602460036163700300/16069087000542855002.1线路平面2.1.3最小曲线半径在高、中速旅客列车共线运行的线路上，最小圆曲线半径主要取决于高速列车最高运行速度、中速列车运行速度、欠超高、过超高之和的允许值等因素曲线半径的合理选择曲线半径的选用，首先应考虑满足规定的行车速度和舒适度要求。并结合地形地貌、工程地质、重大桥渡、跨越条件和车站设置等因素，选用适应的曲线半径，尽量减少工程，减少各种设施及房屋建筑物的拆迁或改移。求取速度与工程经济的合理结合。就速度、舒适度和运行条件而言，平面设计应优先采用以下曲线半径：速度350km／h，R——7000-12000m；速度250km／h，R——3500-12000m；速度200km／h，R——2200-12000m。2.1.4缓和曲线（1）线型选定直线超高型：三次抛物线曲线超高型：一波正弦、半波正弦、七次四项式理论分析：影响舒适性的主要指标①未被平衡的横向加速度qxxhsghsgva2未dldhsvgdtdhsgdtdaqxqx未②未被平衡的横向加速度时变率β③车体倾斜角速度wdldhsvdtdhsdtdxxx1结果分析加试验表明缓和曲线类型并不是制约行车运行速度的决定性因素，缓和曲线的长度也就是缓和曲线的动力学参数取值，才是影响行车速度的关键。考虑到三次抛物线线形简单、设计方便、现场运用经验丰富等特点，高铁仍以三次抛物线为首选线型。困难条件下，缓和曲线不能保证足够长度时，可采用三次抛物线圆改善型缓和曲线。2.1.4缓和曲线（2）缓和曲线的长度是对行车的安全平顺性有着直接影响的。其长度重点考虑以下因素：①外轨超高的递增坡度不致使内轮轮缘脱轨max1111ikhklfkhvkl6.31222②外轨升高速度不致影响旅客的舒适③未被平衡离心加速度的增长率不影响旅客的舒适sgkvhklQ6.3333②外轨升高速度不致影响旅客的舒适2.1.4缓和曲线（3）增加夹直线的长度夹直线)(5.06.3minmvTvl京沪：道岔与道岔：f道岔与曲线：g曲线与曲线：dmaxmin8.0vl一般条件下：困难条件下：maxmin6.0vl（3）两相邻缓和曲线间夹直线和圆曲线的最小长度理论依据：列车在缓和曲线进出口（即夹直线或圆曲线的起终点）产生的列车振动不产生叠加。实验表明：列车在缓和曲线进出口所产生的激挠振动通常在一个半至两个周期内基本衰减完，车辆振动周期约为1.0s，则夹直线或圆曲线最小长度为：6.3)0.2~5.1(maxvTL（m）式中：L——夹直线、圆曲线最小长度（m）;T——车辆振动周期为1s。国外夹直线、圆曲线最小长度，日本东海道和山阳新干线为0.42v，德国ICE线0.6v，法国TGV线0.67v，正在施工的地中海TGV线则为1.0v。我国客运专线确定一般条件下为0.8v，困难条件下为0.6v。（4）曲线与道岔、桥梁、隧道的连接曲线与道岔的连接位于车站两端的道岔连接可根据相应的设计速度按下列公式计算：一般条件下：L≥0.6v困难条件下：L≥0.4v式中：L—直线段长度（m）；V—设计速度（km/h）设计速度(km/h)V=200200＜v≤250250＜v≤300300＜v≤350直线段长度（m）一般120150180210困难80100120140最大坡度（‰）列车编组辆数（辆）10121416181213011510595911411810595908116109979181651810192836647209587694928SS9单机牵引旅客列车均衡速度表坡度与速度、牵引动力的关系纵断面对速度影响随不同种类列车而异。开行动车组的列车由于其牵引质量较轻、牵引功率大，在长大坡道运行对速度基本没有影响。SS9型电力机车是我国目前干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车，持续功率4800kW、最大功率5400kW，牵引工况恒功速度范围为99-160km／h，最高速度为170km／h。最大坡度（‰）列车编组辆数（辆）101214161812160*160*15714613514160*15814613312516160*1481341241171815413612511710820142128118109101SS9双机牵引旅客列车均衡速度表2.2.1区间正线最大坡度2.2线路纵断面坡度与地形的关系由于客运专线铁路曲线半径大，地形条件是选择最大坡度的主要因素。平原地区坡度大小对工程造价的影响不大，如京沪客运专线宁沪段曾对8‰、12‰、15‰和20‰最大坡度的工程做经济比较。其结果，四种不同坡度的工程造价差别为；8‰比12‰增加工程费1.22亿元，15‰、20‰分别比12‰增加0.25亿元和0.27亿元，15‰和20‰比12‰的投资差额不及总造价的0.5％。丘陵和低山区采用不同坡度将明显影响工程造价。如法国东南线采用35‰大坡，线路顺低山地形起伏爬行，没有出现一座隧道，桥梁也只占全线长的2.8％，消除了大量桥隧工程。其纵断面设计是成功的一例。2.2.1区间正