线路圆曲线半径_缓和曲线长度和线间距标准制定依据的介绍

收稿日期:20040524作者简介:王厚雄(1938—),男,研究员,1959年毕业于唐山铁道学院选线设计及铁路航空勘察专业。

线路圆曲线半径、缓和曲线长度和线间距标准制定依据的介绍王厚雄(铁道科学研究院铁道建筑研究所　北京　100081) 摘　要:着重介绍《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(以下简称《暂规》)中3个主要线路平面设计标准的拟定原则,计算方法和参数选择的思路。

《暂规》期望,这些思路有助于提高线路平面质量,使线路有可能达到“少维修”的水平,从而满足新建时速200km 客货共线铁路安全、舒适和不间断运营的要求。

关键词:时速200km 铁路;客货共线铁路;线路圆曲线半径;线间距;缓和曲线长度 中图分类号:U412134 文献标识码:C 文章编号:10042954(2004)07003304 《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》基于我国铁路设计和运营实践多年经验教训,对线路主要平面设计标准的拟定原则、计算方法及参数选择方法,作了不同于99版国标《铁路线路设计规范》(以下简称《线规》)的一些改动。

这些改动与前苏联铁路设计规范(СНИПⅡ3976)和欧盟国家铁路设计思路基本接轨[1]。

编制者期望,由这些改动得出的相关设计标准,配合线路、轨道、路基和桥梁等设计标准,有助于提高时速200km 铁路的线路设计质量,在符合安全适用、技术先进、经济合理的前提下,有可能使线路达到“少维修”水平,从而满足新建时速200km 客货共线铁路安全、舒适和不间断的运营要求。

国外多年运营实践表明,“少维修”是时速200km 以上高速铁路所必需具备的基本条件之一。

由于新建时速200km 客货共线铁路在我国属开创性工程,既无试验数据可以利用,也无运营实践经验可遵循,故本次编制的相关规定只能是暂时性的,有待今后深入研究、实践观测和修订完善。

1　线路圆曲线半径111　圆曲线半径的划分及选用原则(1)推荐半径在定线选择圆曲线半径时,应优先选用推荐半径。

这一原则可保证线路具有良好的平面条件,从而提高客货列车通过曲线的运行品质,使线路与列车间保持良好的匹配关系,实现线路“少维修”的目标。

(2)最小半径和括号中最小半径在困难条件下允许采用最小半径,但强调了慎用原则,以期降低最小半径的出现频次,使线路养护维修工作的难度和工作量控制在适度范围之内;在特殊困难条件下,经技术经济比选,方可采用括号中最小半径,严格控制其出现频次。

《暂规》期望,线路中出现括号中最小半径只是个别的现象,使线路养护维修工作,在建议采用的养护维修体制(包括维修方式、维修时间和维修设备等)下,能够控制在可以接受的范围之内。

如果括号中最小半径选用偏多,线路养护维修工作有可能出现忙于应付的局面,致使影响铁路的正常运营,甚至埋下行车事故的隐患。

(3)限速半径在更为困难的条件下,需经技术经济比选和鉴定审批,才能选用限速半径,其选用原则更为苛刻,并要着重考虑其分布,以及对路段速度的影响等诸多因素。

(4)最大半径和括号中最大半径历版《线规》选用半径由大至小这个提法有局限性,不够完善。

运营实践和理论分析均表明,曲线半径大到某一程度,线路养护维修工作十分困难,甚至超出线路养护维修能力范围,致使线形难以保持,成为轨道不平顺的隐患。

因此,需对曲线半径给出上限值。

《暂规》建议,在困难条件下,慎用最大半径,控制其出现频次;在特殊困难条件下,经技术经济比选方可采用括号中最大半径,严格控制其出现频次。

在经济发达地区,受地物设施的限制,经技术经济比选后,可能不得不考虑采用大于括号中最大半径的特大半径,但必须经鉴定审批后方可采用。

(5)在推荐半径与最小、最大半径之间的半径这类曲线半径不属推荐使用范围,也不属慎用之列,设计人员可视具体情况灵活选用,但不能优先・设计标准・选用。

112　推荐半径R的取值范围(1)计算公式R=1118V2max-V2hh q+h g　(m)(1)式中　V max———旅客列车最高运行速度,km/h;V h———货物列车平均运行速度,km/h;h q———欠超高,mm;h g———过超高,mm。

(2)参数选择V max取200km/h;V h取100km/h。

h q,“少维修”是取值的主要依据。

h q的下限值,目前只能参考广深准高速铁路的养护维修经验,即h q 不大于60mm,曲线属于易于养护维修范围,故h q的下限值取55mm;h q的上限值,根据广深线经验,取35mm。

h g,“少维修”同样是h g取值的主要依据。

h g取值范围具体考虑的依据有:我国繁忙干线铁路多年运营经验;《线规》规定,一般地段最小半径的允许过超高值30mm。

综合分析后建议,h g下限值取25mm。

其值约为h q取值之半;据此关系,h g上限值建议取15mm。

(3)推荐半径的建议范围将上述各参数建议取值代入式(1),计算取整后,推荐半径上、下限值分别取7000m和4500m。

113　最小半径R min和括号中最小半径(R min)(1)计算公式当R=R min时,式(1)可转换为R min=1118V2max-V2hh q+h g　(m)(2) (2)[h q+h g]的选择如果取欠、过超高之和的允许值[h q+h g]等于欠超高允许值[h q]与过超高允许值[h g]之和,即[h q+ h g]=[h q]+[h g],则式(2)就和历年各版《线规》计算R min的公式相同。

这个公式存在的问题是:与R min对应的超高值是唯一的。

运营经验表明,这个超高值不能适应实际的运营的要求。

工务部门按照《铁路线路维修规则》(以下简称《维规》)规定,根据实际运行列车的加权均方根速度设置超高,多年运营实践表明基本合理。

按《维规》设置的超高往往低于《线规》给出的超高值,两者之间存在一个差值Δh。

其值在线路不同地段有所差别,在不同运营阶段也会有所出入。

为了使R min标准能够适应日后运营的要求,《暂规》建议[h q+h g]=[h q]+[h g]-Δh　(mm)(3) [h q],广深线多年养护维修的经验是,h q>90 mm,曲线线路难于养护维修。

因此,从线路养护维修层面考虑,[h q]的取值区间宜为(60mm)、[90mm]。

用乘坐舒适度试验结果,检验这一范围,准高速列车的90mm和60mm欠超高所对应的乘坐舒适度与普速客车的75mm和58mm欠超高所对应的乘坐舒适度相当[2]。

可以预期,新型时速200km客车的性能将优于时速160km准高速列车。

因此,养护维修对[h q]的要求严于乘坐舒适度的要求。

综上分析,《暂规》建议,最小半径和括号中最小半径的[h q]值分别取70mm和90mm。

[h g],1996年德、法、日等6国专家对我国《高速铁路线桥隧设计参数的研究》报告评议时,德国专家介绍,德国客货共线高速铁路过超高控制在50～60 mm,其养护维修工作量很小。

据了解,运行其上的货车牵引定数小,轴重轻,通过总重少;我国繁忙干线几十年的运营经验是,50～60mm过超高养护维修工作量大。

据此,《线规》规定,Ⅰ级干线一般条件和困难条件下最小半径的[h g]分别为30mm和50mm;广深线运营经验表明,以客运为主的铁路,其[h g]取值可比《线规》取值适度放大。

新建时速200km客货共线铁路的特点在总则第11015条文说明中有详细论述:“客运量所占比重大,但又有一定数量的货物列车和速度较低的跨线列车运行。

”由此可以看出,它的特点不同于德国客货共线高速铁路,更不同于我国的繁忙干线铁路,相比之下,似与广深线较为近似。

据此《暂规》建议,最小半径和括号中最小半径的过超高允许值取40 mm和60mm,是否合理有待实践检验。

Δh,理论分析表明,Δh涉及因素较多。

可以根据这些因素绘制出一组图表,问题是,其中涉及的运营时实际的加权均方根速度在编制规范时难以确定,从而无法利用这组图表选取合理的Δh值。

故《暂规》转而采用现场调研方法。

《暂规》建议,最小半径和括号中最小半径的Δh值分别取10mm和20mm。

依据上述各项建议值,可以得到[h q+h g]的建议值:最小半径,100mm;括号中最小半径,130mm。

(3)最小曲线半径建议值将各参数代入式(2),求得最小曲线半径为3540 m;括号中最小曲线半径为2723m。

按跨线货物列车平均速度80km/h检算3500m和2800m半径,检算结果列于表1。

检算结果表明,最小半径可取3500m,括号中最小半径可取2800m。

・设计标准・表1　最小半径检算曲线半径/m h/mm h q/mm h g/mm 280080～8589～8453～58350060～6575～7038～43114　最大半径R max和括号中最大半径(R max)R max和(R max)建议值的大小取决于轨检车所能达到的检测精度。

目前,全路配备的最好轨检车属于世界上较为先进之列,当它们通过大于8000m半径的曲线时,轨检车常会打印出“F”标记,表示对检测结果有疑问,即检测大于8000m半径以上的曲线时,难以判断是曲线还是轨道不平顺。

根据研发轨检车的专家们分析,在目前轨检车的基础上,采取一些改进措施,提高检测系统的处理功能,还是可以准确检测半径为12000m左右曲线的方向和曲率的。

但是,更大半径的曲线,由于曲率太小,外界干扰信号可能大于测试信号,要准确提取真实信号有技术难度。

根据以上讨论,《暂规》建议:最大半径取10000m,括号中的最大半径取12000m。

这个建议标准与时速250、350km/h 高速客运专线的相关标准能够相互衔接。

2　缓和曲线长度《暂规》对同一半径圆曲线的缓和曲线长度的划分和选用原则,以及缓和曲线长度的计算参数的取值方法均有别于《线规》。

缓和曲线长度的划分和选用原则与圆曲线半径的划分和选用原则相同,建议的出发点也一致。

211　计算公式《暂规》建议的缓和曲线长度受超高时变率控制。

其计算公式如下L=hd hd l・V max316=hf・V max316　(m)(4) U IC和我国工务部门判断缓和曲线长度是否合理,习惯以1/(x×V max)表示,相应的计算缓和曲线长度的公式为L=V max・h・x1000　(m)(5) 212　计算参数的选择(1)超高h的计算值最小半径和括号中最小半径的h,应选取圆曲线超高日后可能调整到的上限值,以便工务部门在调整圆曲线超高时不致受到缓和曲线长度的控制。

这也是既有干线提速过程中所遇到的一个突出的线路改造问题。

其余半径圆曲线超高计算值的选用原则是:使列车通过圆曲线时的欠、过超高均能维持在一个令人满意的水平之上,并稍留有调整裕量。

(2)f值(或x值)推荐长度,缓和曲线应属于易于养护维修之列;旅客的乘坐感觉应是平缓的、满意的。