高速鐵路概論 第2版 課件 項(xiàng)目二 任務(wù)1高速鐵路線路的平面和縱斷面

項(xiàng)目二

高速鐵路線路與車站

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

高速鐵路線路是高速鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾夹g(shù)設(shè)備之一，線路任何一個(gè)組成部分都應(yīng)保證良好的狀態(tài)，才能保證高速列車安全、平穩(wěn)、舒適地運(yùn)行。高速鐵路車站是旅客集散的場所，其主要作用是完成旅客輸送任務(wù)，生產(chǎn)活動(dòng)主要包括客運(yùn)作業(yè)、行車技術(shù)作業(yè)。本項(xiàng)目主要介紹高速鐵路線路平面和縱斷面、高速鐵路線路的路基與橋隧建筑物、高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)及高速鐵路車站。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有不怕困難、不畏艱險(xiǎn)、勇于勝利的艱苦創(chuàng)業(yè)精神；尊重科學(xué)，依靠科學(xué)的創(chuàng)新精神。任務(wù)一

高速鐵路線路的平面和縱斷面

【能力目標(biāo)】

能正確認(rèn)識(shí)高速鐵路線路平面和縱斷面的組成要素。【知識(shí)目標(biāo)】

掌握高速鐵路線路的平面和縱斷面的技術(shù)參數(shù)?！鞠嚓P(guān)知識(shí)】

為了達(dá)到安全運(yùn)營要求，高速鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施既要為動(dòng)車組運(yùn)行提供高平順性和高穩(wěn)定性的軌面條件，又要保證線路各組成部分具有一定的強(qiáng)度與耐久性，使其在運(yùn)營條件下保持良好狀態(tài)。一、高速鐵路線路的平面和縱斷面設(shè)計(jì)要求

1.高速鐵路線路以提高線路的平順性為主，盡可能地降低列車的橫向和豎向加速度，減小列車各種振動(dòng)疊加的可能性，提高旅客乘坐的舒適度。

2.在考慮安全的前提下，減小工程量、降低造價(jià)、便于施工、運(yùn)營、維修等。二、高速鐵路線路平面

線路中心線在水平面上的投影稱為線路的平面，反應(yīng)線路的直、曲變化情況。高速鐵路線路平面涉及的技術(shù)參數(shù)包括曲線半徑、緩和曲線、超高、欠超高等。

1.最大超高

列車在曲線上運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，使外股軌道承受較大的壓力，發(fā)生嚴(yán)重的側(cè)面磨損，并使旅客感到不適。為了平衡這種離心力，可將外軌抬到一定高度，借助因車體內(nèi)傾所產(chǎn)生的重力內(nèi)向分力來平衡這種離心力，外軌比內(nèi)軌高出的部分稱為超高，如圖2-1-1所示。圖2-1-1外軌超高原理s-軌距；h-超高；θ-傾斜角度；G-車輛重力；O-車輛重心

計(jì)算曲線外軌的理論超高，通常采用下列公式。

式中：h—超高，單位為mm；v平—通過曲線的各次列車的平均速度，單位為km/h；

R—曲線半徑，單位為m。(mm)（2-1-1）

從式（2-1-1)可以看出，在曲線半徑固定時(shí)，超高的理論值取決于通過曲線的各次列車的平均速度，但超高不能太大，否則會(huì)造成內(nèi)側(cè)鋼軌承受較大的橫向力，不利于行車安全及養(yǎng)護(hù)維修，還會(huì)使旅客感到不適等。高速鐵路線路的最大超高應(yīng)保證列車在曲線上能安全、平穩(wěn)地停車，列車在大風(fēng)的情況下不會(huì)傾覆，乘客感到舒適。有砟軌道超高最大值一般不得超過150mm，無砟軌道超高最大值不得超過175mm。

2.欠（過）超高

超高主要是按照各次列車的平均速度設(shè)置的，但通過同一曲線路段的列車速度是不一定相等的。當(dāng)大于平均速度的列車通過某曲線路線時(shí)，其實(shí)際產(chǎn)生的超高大于設(shè)置的超高，大于的這部分稱為欠超高；當(dāng)小于平均速度的列車通過該曲線路段時(shí)，其實(shí)際產(chǎn)生的超高小于設(shè)置的超高，小于的這部分稱為過超高。外軌超高是一個(gè)定值，對(duì)于速度較高的列車，由于外軌超高不足（欠超高），會(huì)產(chǎn)生未被平衡的離心加速度；對(duì)于速度較低的列車，外軌超高過大（過超高），則又會(huì)產(chǎn)生多余的向心加速度。減少欠超高值應(yīng)作為平面曲線設(shè)計(jì)的一個(gè)原則。我國客運(yùn)專線采用的欠超高允許值見表2-1-1。舒適度條件良好較好一般較差欠超高最大允許值（mm）406070100過超高最大允許值（mm）406070100表2-1-1

我國客運(yùn)專線鐵路的欠（過）超高最大允許值

3.曲線半徑

曲線包括圓曲線和緩和曲線，設(shè)置曲線可以使線路更好地適應(yīng)地形變化，減少工程量。最小曲線半徑是線路平面設(shè)計(jì)時(shí)允許選用的曲線半徑最小值，最小曲線半徑的選定主要應(yīng)考慮行車速度、地形條件和機(jī)車牽引種類等因素。其中行車速度是選定最小曲線半徑的主要依據(jù)。

高速客運(yùn)專線最小曲線半徑的選擇由下式確定。

（2-1-2）

式中：Rmin——最小曲線半徑(m)；

Vmax——列車最大速度(km/h)；

hm——實(shí)設(shè)超高值(mm)；

hq——允許的欠超高值(mm)。。與設(shè)計(jì)速度匹配的平面曲線半徑見表2-1-2。

表2-1-2平面曲線半徑表（mm）設(shè)計(jì)行車速度（km/h）350300250最小值有砟軌道一般700050003500困難600045003000無砟軌道一般700050003200困難550040002800最大值12000

4.緩和曲線

緩和曲線是在直線與圓曲線之間設(shè)置的曲率變化的曲線（如圖2-1-2所示）。緩和曲線的作用是當(dāng)列車由直線（或圓曲線）駛向圓曲線(或直線)時(shí)，使列車的離心力逐漸產(chǎn)生或消失，并減緩?fù)廨唽?duì)外軌的沖擊，保證行車平順。緩和曲線線型要力求簡單，便于鋪設(shè)與養(yǎng)護(hù)。圖2-1-2緩和曲線

5.夾直線與圓曲線最小長度

夾直線是指兩相鄰曲線之間的直線段。兩相鄰曲線轉(zhuǎn)向相同叫作同向曲線（如圖2-1-3(a)所示)，轉(zhuǎn)向相反則稱為反向曲線（如圖2-1-3(b)所示）。圖2-1-3相鄰曲線間夾直線示意圖

車輛運(yùn)行在同向曲線上，由于相鄰曲線半徑不同、超高高度不同，因此，車體內(nèi)傾角度也不同；車輛運(yùn)行在反向曲線上，由于相鄰曲線超高方向相反，車體左右傾斜。這兩種情況會(huì)造成車體搖晃振動(dòng)，夾直線越短，搖晃振動(dòng)越大。

相鄰兩曲線間的夾直線和兩緩和曲線間的圓曲線最小長度應(yīng)根據(jù)下列公式計(jì)算確定。一般條件下：L≥0.8V（2-1-3）困難條件下：L≥0.6V（2-1-4）式中

L—夾直線或圓曲線長度（m）；

V—設(shè)計(jì)速度數(shù)值（km/h）。圓曲線或夾直線最小長度見表2-1-3。表2-1-3

圓曲線或夾直線最小長度設(shè)計(jì)行車速度（km/h）350300250圓曲線或夾直線最小長度（m）280（210）240（180）200（150）注：括號(hào)內(nèi)為困難條件下采用的最小值。

6.線路間距

線間距是指相鄰兩股線路中心線之間的最短距離（如圖2-1-4所示），線間距的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)主要受列車交會(huì)時(shí)空氣動(dòng)力作用的影響。在高速鐵路雙線線路上，當(dāng)兩列車交會(huì)時(shí)，會(huì)引起氣流的劇烈擾動(dòng)，產(chǎn)生巨大的壓力波，繼而影響列車行駛的安全性和旅客乘坐的舒適性。當(dāng)兩列車相遇時(shí)，最初的風(fēng)壓力使列車相互排斥，到接近列車尾部時(shí)變?yōu)橄嗷ノ?。圖2-1-4線間距示意圖

高速鐵路線間距越大，列車交會(huì)時(shí)空氣動(dòng)力作用越小，會(huì)車壓力波也越小。相應(yīng)的列車運(yùn)行穩(wěn)定性、平穩(wěn)性、舒適性等指標(biāo)越高。

高速鐵路區(qū)間正線線間距見表2-1-4，曲線地段可不加寬。正線與聯(lián)絡(luò)線、動(dòng)車組走行線并行地段的線間距，應(yīng)根據(jù)相鄰線路的行車速度、高程關(guān)系、線間各種建（構(gòu)）筑物以及養(yǎng)護(hù)維修條件綜合確定，不應(yīng)小于5.0m。正線與既有鐵路并行地段線間距不應(yīng)小于5.3m。兩線不等高或線間設(shè)置其他設(shè)備時(shí)，最小線間距應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求計(jì)算確定。隧道雙洞單線地段兩線間距應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)及防災(zāi)與救援要求綜合分析研究確定。表2-1-4

區(qū)間正線線間距設(shè)計(jì)速度（km/h）350300250最小線間距（m）5.04.84.6

三、線路縱斷面

線路中心線縱向展直后在鉛垂面上的投影稱為線路的縱斷面。反應(yīng)線路的起伏變化與高程。高速鐵路線路縱斷面是由坡段及連接相鄰坡段的豎曲線組成，涉及的技術(shù)參數(shù)有最大坡度、豎曲線半徑、最小夾坡段長度等。

1.最大坡度

在一個(gè)區(qū)段上，決定一臺(tái)某一類型機(jī)車所能牽引列車質(zhì)量的坡度最大值稱為最大坡度。高速鐵路動(dòng)車組列車具有功率高、速度快的特點(diǎn)，運(yùn)營時(shí)可以為爬坡提供強(qiáng)勁的動(dòng)能，線路設(shè)計(jì)中允許采用較大的坡度值。

我國高速鐵路區(qū)間正線的最大坡度不大于20‰，困難條件下經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后不應(yīng)大于30‰。動(dòng)車組走行線的最大坡度不宜大于30‰，困難條件下不應(yīng)大于35‰。動(dòng)車組走行線的最大坡度大于30‰時(shí)，宜鋪設(shè)無砟軌道。

2.豎曲線半徑

豎曲線是鐵路線路縱斷面上的曲線。線路縱斷面上坡度的變化點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。相鄰變坡點(diǎn)間的距離稱為坡段長度。由于列車在經(jīng)過變坡點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力和附加加速度，其值與坡度代數(shù)差成正比。

為了保證行車的安全平順，高速鐵路正線相鄰坡段的坡度差大于或等于1‰時(shí)，應(yīng)采用圓曲線型豎曲線（如圖2-1-5所示）來連接兩個(gè)相鄰的坡段。

豎曲線半徑的大小，除應(yīng)保證列車經(jīng)過變坡點(diǎn)時(shí)車鉤不脫鉤、車輪不脫軌外，還應(yīng)考慮在豎曲線上產(chǎn)生的豎向離心加速度和離心力對(duì)旅客舒適度的影響。豎曲線半徑與行車速度有關(guān)，行車速度越高，豎曲線半徑也應(yīng)越大。圖2-1-5豎曲線示意圖

豎曲線的半徑通常按下式確定。（2-1-5）式中：Rs——豎曲線半徑(m)；．

V——列車速度(km／h)；

最小豎曲線半徑見表2-1-5。設(shè)計(jì)速度（km/h）350300250最小豎曲線半徑（m）250002500020000表2-1-5最小豎曲線半徑

3.最小坡段長度

高速鐵路最小坡段長度應(yīng)計(jì)算確定且取50m的整倍數(shù)，并符合下列規(guī)定。

（1）正線最小坡段長度一般條件下不應(yīng)小于900m，困難條件下不應(yīng)小于600m，列車全部停站的車站兩端不應(yīng)小于400m。

（2）最小坡段長度不宜連續(xù)采用，困難條件下不應(yīng)連續(xù)采用。

（3）動(dòng)車組走行線最小坡段長度不宜小于200m，且豎曲線不應(yīng)重疊。

（4）最大設(shè)計(jì)坡度采用15‰時(shí)，坡段長度不宜大于10km；

最大設(shè)計(jì)坡度采用20‰時(shí)，坡段長度不宜大于6km；最大設(shè)計(jì)坡度采用25‰時(shí)，坡段長度不宜大于4km；最大設(shè)計(jì)坡度采用30‰時(shí)，坡段長度不宜大于3km。

4.最小夾坡段長度

高速鐵路線路除