高速铁路第二章.ppt

第二章 高速铁路线路主要内容第一节 概述第二节 线路的平纵断面第三节 路基与桥梁第四节 轨道第一节 概述1.1 1.1 线路整体工程线路整体工程1.2 1.2 高速铁路线路特征高速铁路线路特征1.3 1.3 列车风对安全运行的影响列车风对安全运行的影响1.1 线路整体工程广义的线路概念广义的线路概念 指除供电、接触网、通信信号以外的所有基础设施。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、桥隧以及建筑材料包括：平纵断面、路基、轨道、桥隧以及建筑材料 随着速度的提高，线路处于更为复杂的工作条随着速度的提高，线路处于更为复杂的工作条件下的工程结构，需要达到件下的工程结构，需要达到新的线路特征新的线路特征。1.2 1.2 高速铁路线路特征高速铁路线路特征 高平顺性高平顺性 高稳定性高稳定性 高精度、小残变、少维修高精度、小残变、少维修 宽大、独行的线路空间宽大、独行的线路空间 高标准的环境保护高标准的环境保护 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开通运营之日列车即可以设计速度运行其中，其中，高平顺度高平顺度是设计、建设高速铁路的控制性条是设计、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。件，也是有别于中低速铁路的最主要特点。1.3列车风对安全的影响列车风对安全的影响列车风对线路两侧的影响列车风对线路两侧的影响列车风对高架桥维修通路的影响列车风对高架桥维修通路的影响列车风对站台人员的影响列车风对站台人员的影响列车风对列车会车的影响列车风对列车会车的影响隧道内列车风的影响隧道内列车风的影响人员安全退避距离：人员安全退避距离：当当v300km/h时，车站取时，车站取2.0m,线路取线路取3.0m第二节 线路的平纵断面2.1 线路平面2.2 线路纵断面Q：1、线路平、纵断面的组成因素分别是什么？、线路平、纵断面的组成因素分别是什么？2.1 线路平面线路平面2.1.1 曲线的影响曲线的影响（1）曲线存在的意义：）曲线存在的意义：减少工程量，减少投资数减少工程量，减少投资数（2）曲线带来的缺陷：）曲线带来的缺陷：降低行车速度，增加轮轨磨耗降低行车速度，增加轮轨磨耗曲线带来的影响大小，取决于曲线带来的影响大小，取决于曲线半径曲线半径的大小的大小影响最小曲线半径的因素影响最小曲线半径的因素2.1 线路平面线路平面2.1.2 超高度超高度（1）理论超高）理论超高（2）最大超高）最大超高（3）过超高与欠超高）过超高与欠超高R8.112平vh日本日本200mm，法国，法国180mm，我国暂定我国暂定180mmu影响影响u欠超高允许值欠超高允许值hqu过超高允许值过超高允许值hg未被平衡的超高未被平衡的超高2.1 线路平面线路平面2.1.3 最小曲线半径最小曲线半径在纯高速列车运行的线路上最小圆曲线半径取决于最高在纯高速列车运行的线路上最小圆曲线半径取决于最高速度、实设超高与欠超高之和的允许值等因素速度、实设超高与欠超高之和的允许值等因素8.112maxminqhhvR纯高速线最小圆曲线半径（纯高速线最小圆曲线半径（m）最高速度（km/h）一般一般困难困难计算值计算值采用值采用值计算值计算值采用值采用值20021452200181520002503352350028373000300482750004084420035065706600556056008.112max2mingqzhhvvR高、中速共线线路最小圆曲线半径高、中速共线线路最小圆曲线半径(m)速度匹配速度匹配（km/h/km/h）一般一般困难困难计算值计算值采用值采用值计算值计算值采用值采用值200/1202746280021562200250/1404602460036163700300/16069087000542855002.1 线路平面线路平面2.1.3 最小曲线半径最小曲线半径 在高、中速旅客列车共线运行的线路上，最小圆曲线半径主在高、中速旅客列车共线运行的线路上，最小圆曲线半径主要取决于高速列车最高运行速度、中速列车运行速度、欠超要取决于高速列车最高运行速度、中速列车运行速度、欠超高、过超高之和的允许值等因素高、过超高之和的允许值等因素曲线半径的合理选择 曲线半径的选用，首先应考虑满足规定的行车速度和舒适曲线半径的选用，首先应考虑满足规定的行车速度和舒适度要求。并结合地形地貌、工程地质、重大桥渡、跨越条件和度要求。并结合地形地貌、工程地质、重大桥渡、跨越条件和车站设置等因素，选用适应的曲线半径，尽量减少工程，减少车站设置等因素，选用适应的曲线半径，尽量减少工程，减少各种设施及房屋建筑物的拆迁或改移。求取速度与工程经济的各种设施及房屋建筑物的拆迁或改移。求取速度与工程经济的合理结合。合理结合。就速度、舒适度和运行条件而言，平面设计应优先采用以就速度、舒适度和运行条件而言，平面设计应优先采用以下曲线半径：下曲线半径：速度速度350 km350 kmh h，R 7000-12000 mR 7000-12000 m；速度速度250 km250 kmh h，R 3500-12000 mR 3500-12000 m；速度速度200 km200 kmh h，R 2200-12000 mR 2200-12000 m。2.1.4 缓和曲线缓和曲线（1）线型选定）线型选定直线超高型：三次抛物线直线超高型：三次抛物线曲线超高型：一波正弦、半波正弦、七次四项式曲线超高型：一波正弦、半波正弦、七次四项式理论分析：理论分析：影响舒适性的主要指标影响舒适性的主要指标未被平衡的横向加速度未被平衡的横向加速度qxxhsghsgva2未dldhsvgdtdhsgdtdaqxqx未未被平衡的横向加速度时变率未被平衡的横向加速度时变率车体倾斜角速度车体倾斜角速度wdldhsvdtdhsdtdxxx1结果分析加试验表明结果分析加试验表明缓和曲线类型缓和曲线类型并不是制约行车运行速度的决定性因素，并不是制约行车运行速度的决定性因素，缓和缓和曲线的长度曲线的长度也就是缓和曲线的动力学参数取值，才是影响行也就是缓和曲线的动力学参数取值，才是影响行车速度的关键。车速度的关键。考虑到三次抛物线线形简单、设计方便、现场运用经验丰富等特考虑到三次抛物线线形简单、设计方便、现场运用经验丰富等特点，高铁仍以点，高铁仍以三次抛物线为首选线型三次抛物线为首选线型。困难条件下，缓和曲线不。困难条件下，缓和曲线不能保证足够长度时，可采用能保证足够长度时，可采用三次抛物线圆改善型缓和曲线三次抛物线圆改善型缓和曲线。2.1.4 缓和曲线缓和曲线（2）缓和曲线的长度）缓和曲线的长度是对行车的安全平顺性有着直接影响的。是对行车的安全平顺性有着直接影响的。其长度重点考虑以下因素：其长度重点考虑以下因素：外轨超高的递增坡度不致使内轮轮缘脱轨外轨超高的递增坡度不致使内轮轮缘脱轨外轨升高速度不致影响旅客的舒适外轨升高速度不致影响旅客的舒适未被平衡离心加速度的增长率不影响旅客的舒适未被平衡离心加速度的增长率不影响旅客的舒适外轨升高速度不致影响旅客的舒适外轨升高速度不致影响旅客的舒适2.1.4 缓和曲线缓和曲线（3）增加夹直线的长度）增加夹直线的长度夹直线夹直线)(5.06.3minmvTvl京沪：京沪：道岔与道岔：道岔与道岔：f道岔与曲线：道岔与曲线：g曲线与曲线：曲线与曲线：dmaxmin8.0 vl一般条件下：一般条件下：困难条件下：困难条件下：maxmin6.0 vl（3）两相邻缓和曲线间夹直线和圆曲线的最小长度 理论依据：列车在缓和曲线进出口（即夹直线或圆曲线的起终理论依据：列车在缓和曲线进出口（即夹直线或圆曲线的起终点）产生的列车振动不产生叠加点）产生的列车振动不产生叠加 。实验表明：列车在缓和曲线进出口所产生的激挠振动通常在一实验表明：列车在缓和曲线进出口所产生的激挠振动通常在一个半至两个周期内基本衰减完，车辆振动周期约为个半至两个周期内基本衰减完，车辆振动周期约为1.0 s1.0 s，则夹，则夹直线或圆曲线最小长度为：直线或圆曲线最小长度为：6.3)0.25.1(maxvTL（m）式中：式中：LL夹直线、圆曲线最小长度（夹直线、圆曲线最小长度（mm）;T T车辆振动周期为车辆振动周期为1s1s。国外夹直线、圆曲线最小长度，日本东海道和山阳新干线国外夹直线、圆曲线最小长度，日本东海道和山阳新干线为为0.42v0.42v，德国，德国ICEICE线线0.6v0.6v，法国，法国TGVTGV线线0.67v0.67v，正在施工的，正在施工的地中海地中海TGVTGV线则为线则为1.0v1.0v。我国客运专线确定一般条件下为我国客运专线确定一般条件下为0.8v0.8v，困难条件下为，困难条件下为0.6v0.6v。最大坡度最大坡度（）列车编组辆数（辆）列车编组辆数（辆）10121416181213011510595911411810595908116109979181651810192836647209587694928SS9SS9单机牵引旅客列车均衡速度表单机牵引旅客列车均衡速度表坡度与速度、牵引动力的关系坡度与速度、牵引动力的关系纵断面对速度影响随不同种类列车而异。开行动车组的列车由于其牵纵断面对速度影响随不同种类列车而异。开行动车组的列车由于其牵引质量较轻、牵引功率大，在长大坡道运行对速度基本没有影响。引质量较轻、牵引功率大，在长大坡道运行对速度基本没有影响。SS9SS9型电力机车是我国目前干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车，持型电力机车是我国目前干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车，持续功率续功率4800kW4800kW、最大功率、最大功率5400kW5400kW，牵引工况恒功速度范围为，牵引工况恒功速度范围为99-160km99-160kmh h，最高速度为，最高速度为170km170kmh h。最大坡度最大坡度（）列车编组辆数（辆）列车编组辆数（辆）101214161812160*160*15714613514160*15814613312516160*1481341241171815413612511710820142128118109101SS9SS9双机牵引旅客列车均衡速度表双机牵引旅客列车均衡速度表 2.2.1 区间正线最大坡度区间正线最大坡度2.2 线路纵断面线路纵断面 坡度与地形的关系坡度与地形的关系由于客运专线铁路曲线半径大，地形条件是选择最大坡度的由于客运专线铁路曲线半径大，地形条件是选择最大坡度的主要因素。主要因素。平原地区坡度大小对工程造价的影响不大，如京沪客运专线平原地区坡度大小对工程造价的影响不大，如京沪客运专线宁沪段曾对宁沪段曾对8 8、1212、1515和和2020最大坡度的工程做经济比较。最大坡度的工程做经济比较。其结果，四种不同坡度的工程造价差别为；其结果，四种不同坡度的工程造价差别为；8 8比比1212增加工程增加工程费费1.221.22亿元，亿元，1515、2020分别比分别比1212增加增加0.250.25亿元和亿元和0.270.27亿元，亿元，1515和和2020比比1212的投资差额不及总造价的的投资差额不及总造价的0.50.5。丘陵和低山区采用不同坡度将明显影响工程造价。如法国东丘陵和低山区采用不同坡度将明显影响工程造价。如法国东南线采用南线采用3535大坡，线路顺低山地形起伏爬行，没有出现一座大坡，线路顺低山地形起伏爬行，没有出现一座隧道，桥梁也只占全线长的隧道，桥梁也只占全线长的2.82.8，消除了大量桥隧工程。其纵，消除了大量桥隧工程。其纵断面设计是成功的一例。断面设计是成功的一例。2.2.1 区间正线最大坡度区间正线最大坡度 区间正线的最大坡度应根据牵引种类和工程情况，经牵区间正线的最大坡度应根据牵引种类和工程情况，经牵引计算检算并经过比选后确定。引计算检算并经过比选后确定。动车组适应坡道上的加速性能动车组适应坡道上的加速性能 2.2.1 区间正线最大坡度区间正线最大坡