热点职称论文：城际轨道最小半径的选取与研究__墨水学术,论文发

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:149

副标题#e#     摘要：城际轨道最小半径的选取会直接影响到行车的舒适度及安全等问题，笔者根据自己的工作经验，阐述了影响轨道曲线半径取值的因素，并结合一个工程实例对轨道最小半径的取值进行了分析。
     关键字：城际轨道；最小半径；因素；计算
0 引言
     曲线半径是铁路主要技术标准之一，它不仅影响行车安全、旅客舒适等行车指标，而且影响行车速度、运营时间等运营技术指标和工程投资、运营支出、经济效益等经济指标。线路平面设计中曲线半径的选用，并不是越大越好。曲线半径过大，曲率变化很小，曲线线形难于保持，反而成为线路不平顺的隐患。在一般情况下，选用的曲线半径应与列车运行速度有良好的匹配关系，既保证列车有良好的运行品质和旅客乘坐舒适性，又能达到“少维修”的目标，下面本文就结合一个工程实例来对如何选取轨道最小半径进行研究及阐述。
1 影响轨道曲线半径的因素
      影响曲线半径标准制定的因素主要有运输性质、运行安全、地形条件及经济因素等四个方面。城际铁路是旅客出行的快速通道，具有轴重小、车流密度大、行车速度高、站间距离较短的特点。因此，曲线半径标准的制定要从运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度以及列车运行平稳度等方面进行考虑，同时为保证机车车辆在曲线上的运行安全及在曲线上运行的列车不倾覆，在计算最小曲线半径选取时，也应从车辆安全性、稳定性及抗倾覆安全系数等方面进行综合考虑。在保证上述要求的前提下，曲线半径应尽量与沿线的地形条件相适应。在一定的地形条件和运输需求下，存在经济合理的最小曲线半径(经济半径)，故应全面权衡得失，经技术经济比选确定最小曲线半径标准。
2.工程概况
      珠三角城际轨道交通广佛环线位于珠三角城际网的核心区，它将周围八条城际轨道交通衔接起来，继而成为珠三角城际轨道交通网络“三环八射”中重要的一环。广佛环线佛山西至广州新客站段，线路起点为贵广铁路的佛山西站，沿途经佛山地铁二号线、佛山大道、潭洲水道，再由地下穿过陈村水道直至广州新客站。线路长37.80km，其中高架线长27.20km，地下线长8.60km，敞开段长2.0km，桥隧比占94.7％。本线共设7座车站，平均站间距6.30km，最大站间距为佛山西站至张槎站9.5km，最小站间距为北滘站至陈村站3.8km。
      根据投资方的有关要求，本项目拟采用的运营组织模式为：大站停快速旅客列车（简称大站停列车）和站站停普通旅客列车（简称站站停列车）共线运营模式，大站停快速旅客列车需越行站站停普通旅客列车。大站停列车的最高运行速度为 200km/h，站站停列车的最高运行速度为 140km/h。车辆拟采用 200km/h 及 140km/h 两种速度等级的车辆，初、近、远期分别采用 6 辆编组。
3 轨道线路曲线半径的计算
3.1计算公式
(1)旅客列车最高行车速度要求的最小曲线半径。当满足曲线设置最大超高且旅客列车以最高行车速度通过曲线时所产生的欠超高不大于允许值时，曲线半径应满足下列不等式：
RK≥11.8                                               
式中:  Rk——旅客列车最高行车速度要求的曲线半径(m)；
      VG——旅客列车最高行车速度(km/h)； 
   &#p#副标题#e#nbsp;  hmax——最大超高(mm)；
      hqy——允许欠超高(mm)。
(2)旅客舒适度与内外轨均磨条件要求的最小曲线半径。城际铁路，最小曲线半径要同时满足高、低速行驶旅客列车舒适条件，曲线半径应符合下列不等式；
Rsj≥11.8                                            
式中: Rsj——舒适与均磨半径(m)；
    VD——货物列车设计速度(km/h)，与路段旅客列车设计速度相对应。
    hgy——允许过超高 (mm)。
3.2计算参数的取值
⑴最大超高hmax：最大超高与线路的运输性质及列车速度有关，受横向倾覆安全条件、轨道横向稳定条件和曲线停车舒适条件等因素控制。有关研究表明，当列车停在超高为200mm的曲线上时，旅客会有站立不稳、行走困难及头晕现象发生，且根据《铁路线路设计规范》GB50091的有关规定，160km/h客货共线铁路最大超高值为150mm，其用于制订、检算缓和曲线长度和曲线线间距加宽标准的曲线超高值，在路段速度 160、140、120、100、80km/h 时的最大计算超高分别为 110、110、125、125及130mm，均小于其最大超高 150mm，即不受最大超高的控制。借鉴京津城际铁路的运营实践，《高速铁路设计规范（送审稿）》确定的最大超高允许值确定城际铁路hmax为170mm。
⑵最小超高 hmin：国外铁路大都没有对最小超高作明确的规定，仅《联邦德国铁路新线设计规范》（DS800-02）中规定不能设置小于 20mm 的超高。我国铁路没有对最小超高作明确的规定，《铁路线路设计规范》按超高取整值 5mm 。
综合考虑，城际轨道交通线的最大超高允许值hmax采用170mm，限速 120km/h及以下地段采用 150mm。城际轨道交通一般为无砟轨道，可不规定最小超高。
⑶允许欠超高hqy：允许欠超高反映高速旅客舒适度要求，也反映外股钢轨磨耗，它与客车结构、转向架构造及其悬挂方式有关。铁科院建议客货共线铁路允许欠超高常用为70mm，困难为 90mm，允许最大为 110mm。1993年在铁科院环行铁道进行的广深准高速客车运行试验得出旅客乘坐舒适度N与欠超高的关系式：
N=0.0053hqy +0.560，
当hqy =50mm，N=0.825；当hqy =80mm，N=0.984；当hqy =120mm，N=1.196；此评价标准是在机车牵引、有碴轨道环境下进行测试所总结的经验公式。
⑷允许过超高hgy：城际铁路是大站停和站站停两种速度等级的列车共线运行的线路，考虑站站停列车的动车组走行性能，过超高引起的内轨磨耗等对线路的影响程度要小，重点是保证高速运行的大站停列车的旅客乘坐舒适度，故其过超高允许值可适当放宽。因此，可取过超高允许值与欠超高允许值一致。
建议欠、过超高允许值按表1取值。
欠、过超高允许值                表1
条件    舒适度较好    舒适度一般    舒适度较差
欠、过超高允许值    60    80    110
⑸欠、过超高之和的允许值［hq+hg］
大站停和站站停两种速度等级的列车共线运行于某一半径的曲线上，按高、低速均衡速度计算的超高值与按均方根速度确定的实设超高值，往往有差值△h，由此造成列车实际运行时大站停列车产生的欠超高 #p#副标题#e#   hq和站站停列车产生的过超高    hg，超出限值［hq］、［hg］。故在确定设计超高时，预留一定超高调整余量△h，以满足适应运输状态变化而进行实设超高的调整。使得欠、过超高之和满足［hq+hg］＝［hq］+［hg］－△h。△h 与两种速度等级列车的对数、质量、速度有关。根据我国客运专线资料研究，△h 一般为 20～50mm。
参照《高速铁路设计规范（送审稿）》，城际轨道交通线建议欠、过超高之和允许值按见表2、3取值。
无碴轨道欠、过超高之和允许值       表2
条件    舒适度较好    舒适度一般    舒适度较差
［hq+hg］    120    160    220
有碴轨道欠、过超高之和允许值               表3
条件    舒适度较好    舒适度一般    舒适度较差
［hq+hg］    100    130    180
⑹欠、过超高优选值：线路平面设计中曲线半径的选用，并不是越大越好。曲线的线形或轨道的平顺主要是依据基桩控制曲线的正矢值或偏矢（不等弦测量）来保持的。综合考虑线路测设精度和轨道检测精度，城际铁路的最大圆曲线半径Rmax一般不宜大于10000m，在工程条件许可时，为进一步提高铁路服务质量，增加旅客列车舒适度，节省运营成本，同时考虑到今后我国铁路技术装备水平的逐步提高，线下基础设施应预留长远的发展条件。参考铁集成[2009]86号文的规定，过、欠超高值取≤40mm，计算曲线半径优先值。
⑺单一速度列车运行时实设超高与欠超高之和的允许值［h +hq］ 
即使是单一速度列车运行的线路，也会因列车开行方案不同有一定的速差，同样也会产生△h 的效应。因此［h +hq］≦［h］+［hq］。参考国外高速铁路的［h +hq］取值情况，以及《高速铁路设计规范（送审稿）》，城际轨道交通线的实设超高与欠超高之和的允许值见表4。
表4       单一速度列车模式下实设超高与欠超高之和允许值
实设超高与欠超高之和的允许值    舒适度较好    舒适度一般    舒适度较差
无砟轨道［h +hq］（mm）    230    250    280
有砟轨道［h +hq］（mm）    210    220    250

3.3曲线半径计算
曲线半径的取值应根据表1、2、3内满足各项条件的计算值确定。由速度匹配（200/140Km/h）线路平面圆曲线半径计算值计算所得无碴轨道线路平面圆曲线半径见表5：
无碴轨道速度匹配（200/140Km/h）线路平面圆曲线半径      表5

条件    优先曲线半径    最小曲线半径    困难曲线半径    特别困难曲线半径
半径取值    ≥3200    2200    2000    1800
由速度匹配（200/140Km/h）线路平面圆曲线半径计算值计算所得有碴轨道线路平面圆曲线半径见表6：

有碴轨道速度匹配（200/140Km/h）线路平面圆曲线半径       表6

条件   &#p#副标题#e#nbsp;优先曲线半径    最小曲线半径    困难曲线半径    特别困难曲线半径
半径取值    ≥4200    2500    2200    2000
以无碴轨道为例进行设计超高的取值及其检算。检算结果表明：当圆曲线半径≥3200时，欠超高评价、过超高评价、欠过超高之和评价以及设计、欠超高之和评价均为良好；当圆曲线半径为2200时，欠超高评价、过超高评价、欠过超高之和评价以及设计、欠超高之和评价均为较好；当圆曲线半径为2000时，过超高评价为较好，  欠超高评价、欠过超高之和评价以及设计、欠超高之和评价均为一般；当圆曲线半径为1800时，欠超高评价、过超高评价、欠过超高之和评价以及设计、欠超高之和评价均为一般。故表5所计算的曲线半径取值均合理。
4 结语
      最小曲线半径的选取是铁路线路设计的重要标准，直接影响到整条线路的安全及乘客们的舒适性，在进行选取时必须充分考虑行车速度、运行时间等各项指标及因素，只有这样才能实现最低工程造价，并推动我国城际轨道建设事业的不断发展。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部.铁路线路设计规范[S].GB 50090—99，1999
[2] 李世斌.世界高速铁路技术发展动向[J].铁道标准设计.2006,(2)
[3] 中华人民共和国铁道部.新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定[S].铁建设函[2003]439号，2003