列车类型、线路坡度、最小曲线半径,线间距与设计速度的关系

最近铁路建设的力度大大加强，许多新线的设计速度达到了 250km/h甚至350km/h，各种针对铁路速度的争吵日益剧烈，似乎是非250不要，最好一步上350……所以，有必要了解一下铁路速度的秘密，减少无谓的争吵，加深对铁路的了解。

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个人认为，今后主要建设的铁路有以下三种类型：

1.最高设计速度300~350km/h的客运专线线路，肯定是电气化，采用无碴轨道，精度要求高、承重能力低，一般不走机车牵引的客车，更不走货车。这样的线路，只会建在经济条件好、既有铁路网密集的地区，一句话，沿线地区的货运任务必须由其他线路承担。不运货发展不了地区经济！

2.最高设计速度200~250km/h的高等级客货混运线路，肯定是电气化，采用有碴轨道，允许货车运行，今后将大量建设以完善铁路网，因此，原先没有铁路的地区，摊到这样的一条线路，是很幸运的，别瞧不起200~250km/h的速度！这样的线路，如果今后有平行货运通道分流速度低的货车，具有提速到 300km/h的潜力。

? 3.最高速度120~160km/h的次要型线路，在陡峭山区可能一次性电气化，大部分为单线，主要用于向边疆延伸，以及某些区域内部的路网完善。即使有这样的铁路，一天之内，也能从最遥远的边疆走到繁华的大都市。

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※至于最近炒得很火的“城际铁路”，受到京津城际的影响，设计速度也越拔越高。关于城际铁路的问题，由于站点密集，需要结合动车加速性能来研究

第二节．简述列车速度与线路坡度的关系:

写一段列车速度与坡度的关系，为的是明确什么样的车型/机车能够跑出什么样的速度：并不是说设计速度120km/h就不管拉什么车、不管什么线路都能跑出这样的速度。现在论坛中这方面的知识非常欠缺！

" c, D3 a??C$ O+ ~; g? ? 在没有限速因素的线路上，列车能达到的速度与线路坡度密切相关，列车匀速爬坡时，发出的牵引力必须能克服摩擦阻力、空气阻力，以及自身重力在沿下坡方向的下滑分力——这正是坡道导致的。

一般货车运行时，摩擦和空气阻力之和（即为基本阻力）只相当于列车在2~3‰上坡道上的下滑分力；120~160km/h客车的基本阻力相当于5~7‰上坡道的下滑分力；因此，对于机车牵引的列车，哪怕是6‰这么小的上坡道，都能显著改变列车的受力情况，直接结果就是列车受到减速度，速度逐渐降低。在平原地区，坡道有起有伏，问题不大；在山区，往往会遇到很长的坡道，列车速度必然受到影响。

% t7 Y* i- K+ x5 Y' z$ `1.动车组。

现有的A型动车组，具体型号为CRH1、CRH2A、CRH2B、CRH2E、CRH5，最高速度250km/h（CRH1被做了手脚只跑200km/h 是例外），在相应的无限长上坡道上可以达到的速度：

( \/ |) d+ X9 [7 C2 N! T6‰——250km/h；

12‰——不小于200km/h；) :

18‰——CRH1和CRH2约170~180km/h，CRH5约165km/h；

可知，在石太、宜万、渝利、贵广等限制坡度达18‰的线路上，A型动车仍然能达到很高的速度。实际线路中除了爬山路段，坡度不会连续这么大，动车速度还能进一步提高；而且动车有强大的再生制动性能，下坡制动问题不大。可以说，新建线路中A型动车运行速度达到200km/h是很容易的。

6 ^! w- k+ z# L/ q??L& N- L现有的C型动车组，具体型号为CRH2C、CRH3，最高速度350km/h，在相应的无限长坡道上可以达到的速度如下：% E& U; t3 _4 R

6‰——310km/h；

% p; N7 R# @??b; U+ _12‰——270km/h；

3 k! m% K& \3 F2 }18‰——CRH2C约 235~240km/h，CRH3约230km/h；

这类动车单位功率比A型车大了50%，因此爬坡能力更强。如果铁道部能够区分线路类型，在坡度较大的线路采用增强功率的A型车，即可充分利用线路设计速度。

# f) C8 j: M* z' Y! e( H2.机车牵引的客车

选取3种机车进行比较，一是现有的SS7E/9G即6轴4800千瓦机车，二是4轴6400千瓦机车，三是6轴9600千瓦机车；牵引重量一律按长途客车的1000~1100吨计算。

4800千瓦机车：2‰~160km/h，4.5‰~140km/h，12或13‰~90km/h，18‰必须双机；

D; N. ^7 v( M. h6 M& n" a6400千瓦机车：5或6‰~160km/h，12‰~120km/h，18‰需要双机；

4 H0 R8 J7 q. O! E) q$ U0 S9600千瓦机车：12‰~155km/h，18‰~不小于120km/h；

$ Z. _' [8 w1 A' e? ? 可知，现有直流客运机车只能在坡度平缓的路段跑出较高的速度，最大坡度能适应到12~13‰，再高就需要双机牵引，双机的效果可以参考9600千瓦机车的数据。

+ D" _8 |5 Z0 Q4 r, c' H6 c? ? 另外，机车牵引客车下坡时制动能力不如动车，速度不会很高，暂时认为与爬坡时相同。由于机车牵引客车的速度介于动车与货车之间，所以对曲线半径的选取影响不大。

3.货物列车

* S% u; S$ G1 M# f8 \/ }" S? ? 一般要求货车以不低于机车持续速度通过限制坡道，我国铁路货运任务繁重，货车重量巨大，机车负荷高，遇到不长的大坡道速度就可能接近持续速度，尤其是功率较低的机车。

6 `0 G. d0 g??e9 ^3 O) Y- L4 X目前轴功率 800千瓦的直流货运电力机车，持续速度约50~55km/h；

: i9 Q7 Q1 {6 _& u轴功率1200千瓦的货运机车，如HXD1、2、3，持续速度约65~70km/h；轴功率1600千瓦的货运机车，如HXD1B、2B、3B等，持续速度约76~80km/h；

? 综合制动性能考虑，可以认为，采用直流机车或HXD1/2/3型机车的线路，货车最低速度为60km/h，最高速度80~120km/h；采用最新电力机车的线路，货车最低速度80km/h。

第三节．列车通过曲线的相关概念

列车在曲线上做圆周运动，必须受到向心力才行，这个向心力由钢轨针对车轮提供。曲线路段的轨道，外侧钢轨高于内侧钢轨，形成“超高”，列车走行其上，向曲线内侧倾斜。列车受到轨道的力，总的来看是垂直两根钢轨形成的平面，方向为斜向上，对这个力做正交分解，可以得到：

$ l??|??e, M4 \6 B? ?? ?1.垂直地面方向的力，与列车的重力平衡；

( a) h% }3 T7 s? ?? ?2.水平指向曲线内侧的力，提供了列车的向心加速度（可能只是一部分）；

?由轨道支持力与铅垂方向的夹角，就能算出轨道给予列车的向心加速度，而这个夹角可由“超高值”算出。

" O- Q2 d6 ]. R1 G+ K根据物理公式，向心加速度=速度的平方÷曲线半径6 H: M8 g7 t6 { 曲线的超高，按照两侧车轮滚动圆之间的距离1500mm（稍大于轨距）来计算。按照国际标准的米.千克.秒单位制，计算式子为：

b- E5 r" y& x2 [7 _3 y) I& B% uarctan[sin(超高值÷1.5)]×9.81=速度×速度÷曲线半径