发布时间 : 星期日 文章高速铁路的线路 - 图文更新完毕开始阅读b844b1047cd184254b35355b
2 高速铁路的线路
1km。
借鉴国外高速铁路最大坡段长度的采用情况，建议采用最大坡度12‰时，对最大坡段长度暂不限制；当采用大于12‰的坡度时，例如坡度为18‰时最大坡段长度为2.5km，坡度20‰的最大坡段长度为1km。
2.3.3 坡段间的连接
1．相邻坡段的坡度差
相邻坡段的坡度差允许的最大值，主要由保证运行列车不断钩这一安全条件确定，常规铁路相邻坡段的坡度差主要受货物列车制约。由于旅客列车质量远低于货物列车，国外高速铁路对相邻坡段的的坡度差均未做规定。
2．竖曲线半径
为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒适性要求，参照国外有关规范，相邻坡段的坡度差大于1‰时，应采用圆曲线形竖曲线连接（当160km/h时，按现行铁路设计规范，相邻段的坡度差大于3‰时设竖曲线）。
竖曲线半径的大小可从竖向离心力和竖向离心加速度两个因素来考虑。当列车在凸形竖曲线上运行时，就会产生向上的离心力，使轮载减轻；当列车在凹形竖曲线上运行时，就会产生向下的离心力，使轮载增大。所以竖向离心力对列车运行的安全性产生影响；竖向离心力对旅客的乘坐舒适性产生影响。竖向离心加速度和离心力的计算式如下：
竖向加速度：
2vmax?sh?2 （2-34）
3.6Rsh竖向离心力：
2mvmaxFsh?2 （2-35）
3.6Rsh式中 vmax—最高速度(km/h)；
Rsh—竖曲线半径(m)； m —车辆质量(kg)。
(1)竖向离心力。当列车在竖曲线上制动时，制动力就会产生竖向分力，此竖向分力与竖向离心力一起形成竖向合力，计算式如下：
21mvmax?W?Fsh?Ssh?[?lS] （2-36） 2Rsh3.6 38
2 高速铁路的线路
式中 Ssh—制动力的竖向分力(kN)；
S—车辆制动力(kN)； l ——车辆钩舌距(m)。
由此可得轮重减载率为?W/W(W—车辆重力(kN))。为了保证车辆运行的安全，一般认为轮重减载率不大于10%。根据国内外的研究，认为保证列车运行安全的最小竖曲线半径为：设计目标速度250km/h时为 5200m；设计目标速度300km/h 时为7400m；设计目标速度350km/h 时为9900m。
(2)竖向离心加速度。通过国外高速铁路线路竖向离心加速度允许值的分析，认为高速铁路线路的竖向离心加速度允许值取0.4m/s2较为合适（困难为0.5m/s2）。据此可导出根据舒适度要求的高速铁路线路最小竖曲线半径：设计目标速度250km/h 时为12060m；设计目标速度300km/h 时为17370m；设计目标速度350km/h时为23640m。
从以上讨论可知，竖曲线半径显然应按照旅客舒适性的要求选择。表2-5为我国《京沪高速铁路设计暂行规定》中关于最小竖曲线半径采用标准的规定，是根据按上述理论计算后取整所得，设计时应根据所处区段远期设计最高速度选用相应的竖曲线半径值。同时，由于当竖曲线半径增大到一定程度，养护维修很难达到其设置要求，因此，根据国外内养护维修经验，最大竖曲线半径一般不大于40000m。
表2-5 最小竖曲线半径采用标准 300以下 250以下 300及以上 250及以上 160及以上 25000 20000 15000 设计速度(km/h) 160以下 10000 Rsh(m)
2.3.4 竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题
相邻的两个竖曲线重叠设置时，保证各自的竖曲线形状是很难达到的，测设工作也将更加困难。目前国外各国的标准也不允许竖曲线重叠。
铁路线路平面曲线(圆曲线及缓和曲线)与纵断面竖曲线重叠设置一直是铁路工作者感到头痛的问题。两种曲线的重叠不但给线路测设工作带来一定的难度，对行车的安全性、平稳性和舒适度也会有一定的影响，更主要的是给线路的养护维修工作增加了难度。
竖曲线与缓和曲线重叠有如下不利影响：
39
2 高速铁路的线路
（1）增加线路测设工作量：竖曲线与缓和曲线重叠设置的情况下，平面曲线的内轨在立面上要维持竖曲线的几何状态，而外轨又要叠加进缓和曲线超高的变化量，这时线路的测设工作要求更加严格。特别是对于高速铁路，由于竖曲线半径大、换算曲线超高顺坡率小，每10m的轨道高程变化量很微小，以致测设仪器的分辨率难于保证精度的要求。
（2）对行车安全和乘坐舒适度的影响：竖曲线与缓和曲线重叠设置，将造成缓和曲线平、立面形不相适应。因为外轨叠加了超高顺坡量，其结果既不是标准的缓和曲线线形，又不是标准的竖曲线线形，因而对轮轨相互作用将会有一定的影响。此外，当列车运行在凸型竖曲线与圆曲线重叠的地段时，列车产生竖向离心加速度，减少重力加速度对未被平衡离心加速度的抵消作用，相对加大横向未被平衡离心加速度，也就是加大了列车运行时产生的欠超高，降低了旅客舒适度。附加欠超高连同平面曲线上产生的欠超高之和大于一定值时，还将带来不安全因素。
（3）增加了养护维修工作的难度：由于缓和曲线很长，其曲率及其变化率均甚微，轨道检测精度已难于保证其检测结果的真实性，若加上竖曲线的重叠设置，检测仪器更难分别提取竖曲线和缓和曲线的不平顺值了。
同时考虑到缓和曲线长度相对圆曲线较短，避免重叠设置容易处理，我国京沪高速铁路规定竖曲线与缓和曲线不得重叠。
竖曲线与圆曲线重叠设置，同样增加线路测设工作量，对行车安全和乘坐舒适度产生不利的影响，增加养护维修工作的难度，但由于高速铁路平面圆曲线半径较大，圆曲线长度较长，一般可达1～2km以上，为避免竖曲线与圆曲线重叠设置而增加的工程投资巨大，同时此项重叠可通过采取适当措施减轻其不利影响。因此，我国京沪高速铁路规定困难条件下竖曲线与圆曲线可重叠设置，但竖曲线半径不应小于25000m，圆曲线半径不应小于7000m。
在法国高速铁路线上(包括vmax=350km/h的地中海线)以及既有线上，都允许竖曲线与圆曲线和竖曲线与缓和曲线重叠。例如，在地中海的瓦朗斯—阿维尼翁段的施工设计图中，见到如图2-5的情况。
竖曲线与道岔重叠设置时，由于高速道岔总长度较长，一方面道岔全长不在一个坡度上，列车通过道岔过程中，车轮对尖轨及导曲线将产生较大的冲击力，导曲线未被平衡的加速度对车体产生横向作用，同时叠加竖向作用力后，降低了乘客的舒适度和安全度；另一方面，为保证竖曲线形状，道岔铺设时的测设工作及养护维修时的检测工作都更加困难，增加了测设和检测工作量和更多的维修工作量。根据对京沪高速铁路上三个竖曲线及道岔重叠与否工程分析，由于京沪高速铁路全线地形比较平坦，不重叠时平均每个站仅增加约70万元投资。因此，我国京沪高速铁路规定竖曲线与
40
2 高速铁路的线路
道岔不得重叠设置。
图2-5 法国高速铁路竖圆、竖缓重叠设置示意图
RSH=21000m
RSH=23000m
复习思考题
1．试推导单一高速列车运行条件下最小曲线半径Rmin的计算公式。
2．试推导本线与跨线旅客列车共线运行条件下最小曲线半径Rmin的计算公式。 3．为什么京沪高速铁路规定了最大曲线半径的标准？ 4．如何确定高速铁路缓和曲线的长度？请简要说明。
5．高速铁路对夹直线及圆曲线最小长度有何要求？请简要说明。 6. 高速铁路对最小坡段长度和最大坡段长度有何要求？请简要说明。 7.什么情况下高速铁路需设置竖曲线？竖曲线半径如何确定？
8.请简要分析高速铁路竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题。
41