第2章-高速铁路线路设施(平纵断面)

高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 4、最大曲线半径
最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否达到要 求的精度。当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小，测设和 检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而成为轨道 不平顺的因素。因此，对圆曲线的最大半径加以限制：
F 0
直线
F m
v2

v2 F m R
缓和曲线
圆曲线
ρ=∞
ρ=R
为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线 (或由圆曲线运行到直线） 而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 5、缓和曲线线型和长度
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
v v平 h h 11.8 R 一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。
2 v平 理论超高度： h 11.8 R
式中 : h——超高，mm, v平 ——过曲线各列车的平均速度，km/h, R——曲线半径，m。
最大超高允许值[h]主要取决于列车在曲线上停车时的安全、 稳定和旅客乘坐舒适度要求。（我国新建客专最大超高采用170mm）
确定设计速度及运行速度 确定实设超高 （影响舒适度的参数） 与欠(过)超高
G v2 cos G sin g R v2 tan gR
F cos G sin
v2 G v2 F m R g R
F
F cos
G sin
在 5时， sin tan
h v2 S1v 2 tan sin h S1 gR gR
高平顺性
高 铁 设 备
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
高 铁 设 备
（1）路基：稳定、沉降小且沉降均匀 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
v2 F m R
F
F cos
G sin
为了平衡离心力，使内 外两股钢轨受力均匀，垂 直磨耗均等，旅客不因离 心加速度而感到不适，将 外轨抬高一定程度。
G
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 曲线地段的特点？？？
*外轨超高 ？ *轨距加宽 ？
[ h hq ] [ h ] [ hq ]
根据《高速铁路设计规范（试行）》标准，实设、过超高之和允许值如下表所示：
舒适度条件 实设超高与欠超高 有砟轨道 优秀 200 220 良好 220（220） 235 一般 250（260） 265
之和允许 值 [h+hq] （ mm ） 无砟轨道
用它的中心线来表示线路在空间的位置。
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 2.2.2线路平面
线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线 AB与两路肩边 缘水平连线CD交点O的纵向连线。如下图所示：
L
A
L/2
C
D
O
B
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 2.2.2线路平面
线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面(俯视)， 表明线路的直、曲变化状态,包含直线和曲线组成； 线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面 （侧视），表明线路的坡度变化，包含平道、坡道及竖曲线。
推荐4500～7000； 一般最小3500； 个别最小3000
推荐4500～7000； 一般最小3200； 个别最小2800 12 000
推荐4500～7000； 一般最小4000； 个别最小3500
推荐4500～7000； 一般最小4000； 个别最小3500 12 000
无砟轨道 最大半径
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（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。
2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
高 铁 设 备
一、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。
• 要求高速线路具有高平顺性、 高稳定性、高可靠性及一定的 耐久性。
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§2.1 概述
• 高速铁路的平纵断面设计的标准 要以提高线路的平顺性为主。 • 高技术要求、高标准地建设高速 铁路路基、桥梁、隧道、轨道结 构等重要基础设施设备。
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§2.1 概述
（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
为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小 半径曲线的轨距要适当加宽，以使机车车辆 能顺利通过曲线，减少轮轨间的磨耗。
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 1、最大超高
2 v平 理论超高度： h 11.8 R
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
对跨线旅客列车的过超高允许值[hg]，目前国内没有试验 资料，只能采用类比方法确定。 考虑到客运专线铁路的本线与跨线旅客列车共线运营模 式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度， 因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。
2、欠(过)超高
2 平
理论超高
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
v v平 h h 11.8 R 一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。
1993年在中国铁道科学院环形铁道进行的广深准高速客车运 行中，专家对舒适度和欠超高关系的评价意见，以及京津城际铁 路测试结果等，欠超高取值如下：
高标准的环境保护
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（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
（1）及时校正位移、变形 （2）实时监测灾害信息 开通运营之日列车即可以设计速度运行
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 2.2.2线路平面
如何表示这条线路？
何谓线路中心线？
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 5、缓和曲线线型和长度 何谓缓和曲线？？？
F 0
直线
v2 F m R
圆曲线 圆曲线
R
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 5、缓和曲线线型和长度 何谓缓和曲线？？？
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 2、欠(过)超高
一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。 高速列车运行时设计超高与欠超高之和允许值 [h+hq]：
欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度； 欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使 内外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗。 限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的 高平顺性和高舒适度。
2、欠(过)超高
2 平
理论超高
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
2、欠(过)超高
2 平
理论超高
舒适度良好：[hq]=40mm； 舒适度一般：[hq]=80mm； 舒适度较差：[hq]=110mm。
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
v v平 h h 11.8 R 一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。
线路平面
线路纵断面
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 2.2.2线路平面
高速铁路线路平面标准包括超 高（欠超高,过超高）、最小曲线 半径、缓和曲线长度等； 线路纵断面标准包括最大坡度 值和竖曲线等。
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 曲线地段的特点？？？ *外轨超高 ？ *轨距加宽
S1取1500mm, v 由km / h m / s, 则
2 v平 h 11.8 R 式中 : h ——超高，mm,
G
v平 ——平均行驶速度，km / h, R ——曲线半径，m。
外轨超高
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 1、最大超高
设计行车速度
（ km/h ）
有砟轨道
350/250
300/200
250/200
250/160
推荐8000～10000； 一般最小7000； 个别最小6000
推荐8000～10000； 一般最小7000； 个别最小5500 12 000
推荐6000～8000； 一般最小5000； 个别最小4000
推荐6000～8000； 一般最小5000； 个别最小4000 12 000
考虑为适应（20~50mm）。
根据《高速铁路设计规范（试行）》标准，欠、过超高之和允许值如下表所示：
舒适度条件 欠、过超高之和允许值[hq+hg] （mm）
优秀 100
良好 140（110）
一般 180（140）
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
法：路基铺轨后，5年内最大允许沉降量5cm
（2）桥梁：足够大的刚度 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
高精度、小残变、少维修
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严格控制轨道铺设精度 保证小的残余变形
宽大、独行的线路空间 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
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• 第二章 高速铁路基础设施
高 铁 设 备
§2.1 概述
高速铁路基础设施是个系统工
程，只有其任何一个组成部分都保 证了良好的状态，才能保证高速列
车安全、平稳、舒适的运行。
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§2.1 概述
• 高速铁路与普速铁路相比有很大的 不同，其运营特征概括为高速度、 高舒适性、高安全性、节能环保和 高密度。
最小曲线半径与运输组织模式、速度目标值、旅客乘坐舒适 度和列车运行平稳度等有关： （1）只运行高速或快速旅客列车的专线： 2 11.8vmax Rmin h hq （2）在客货混跑的高速线路上： 2 2 11.8(vmax vmin ) Rmin hq hg
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§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 3、最小曲线半径
线路上设置曲线是为了更好地适应地形的变化，减少工程量。曲 线包括圆曲线和缓和曲线。曲线地段会增加轮轨的磨耗，影响列车 的安全与稳定运行。最小曲线半径是限制列车最高速度的主要因素 之一，且对工程费和运营费都有很大影响，需要限制曲线的半径。
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 2、欠(过)超高
一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。
高、低速列车共线允许时欠、过超高之和的允许值[hq+hg] ： [ hq hg ] [ hq ] [ hg ]