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1、备备设设铁铁高高 第二章第二章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 备备设设铁铁高高 高速铁路基础设施是个系统工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，才能保证高速列证了良好的状态，才能保证高速列 车安全、平稳、舒适的运行。车安全、平稳、舒适的运行。 2.1 2.1 概述概述 备备设设铁铁高高 2.1 2.1 概述概述 高速铁路与普速铁路相比有很大的高速铁路与普速铁路相比有很大的 不同，其运营特征概括为不同，其运营特征概括为高速度高速度、 高舒适性高舒适性、高安全性高安全性、节能环保节能环保和和 高密度高密度。 要求高速线路具有要
2、求高速线路具有高平顺性高平顺性、 高稳定性、高可靠性高稳定性、高可靠性及一定的及一定的 耐久性耐久性。 备备设设铁铁高高 2.1 2.1 概述概述 高速铁路的平纵断面设计的标准高速铁路的平纵断面设计的标准 要以提高线路的要以提高线路的平顺性平顺性为主。为主。 高技术要求、高标准地建设高速高技术要求、高标准地建设高速 铁路铁路路基路基、桥梁桥梁、隧道隧道、轨道结轨道结 构构等重要基础设施设备。等重要基础设施设备。 备备设设铁铁高高 （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 （2）线路承受力 附加竖直力 纵向水平力 横向水平
3、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。 2.1 2.1 概述概述 备备设设铁铁高高 一、高速铁路线路特征高速铁路线路特征 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。 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面 备备设设铁铁高高 高平顺性 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
4、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 备备设设铁铁高高 高稳定性 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 法：路基铺轨后，5年内最大允许沉降量5cm 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 （1）路基：稳定、沉降小且沉降均匀 （2）桥梁：足够大的刚度 备备设设铁铁高高 宽大、独行的线路空间 高精度、小残变、少维修 严格控制轨道铺设精度 保证小的残余变形 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 备备设设铁铁高高 高标准的环境保护
5、（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 开通运营之日列车即可以设计速度运行 （1）及时校正位移、变形 （2）实时监测灾害信息 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 如何表示这条线路？如何表示这条线路？ 用它的中心线来表示线路在空间的位置用它的中心线来表示线路在空间的位置。 何谓线路中心线？何谓线路中心线？ 2.2.22.2.2线路平面线路平面 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 线路中心线线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线是指距外轨半个轨距的铅垂线AB
6、AB与两路肩边与两路肩边 缘水平连线缘水平连线CD交点交点O的纵向连线的纵向连线。如下图所示：如下图所示： L L/2 A B DC O 2.2.22.2.2线路平面线路平面 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 线路中心线在水平面上的投影线路中心线在水平面上的投影，叫做叫做铁路线路的平面铁路线路的平面( (俯视俯视) )， 表明线路的表明线路的直直、曲变化状态曲变化状态, ,包包含含直线直线和和曲线曲线组成；组成； 线路中心线展直后在铅垂面上的投影线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫叫铁路线路的纵断面铁路线路的纵断面 （侧视侧视），表明线路的
7、表明线路的坡度变化坡度变化，包含包含平道平道、坡道坡道及及竖曲线竖曲线。 线路纵断面线路平面 2.2.22.2.2线路平面线路平面 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 高速铁路线路平面标准包括高速铁路线路平面标准包括超超 高高（欠超高欠超高,过超高过超高）、最小曲线最小曲线 半径半径、缓和曲线长度缓和曲线长度等；等； 线路纵断面标准包括线路纵断面标准包括最大坡度最大坡度 值值和和竖曲线竖曲线等等。 2.2.22.2.2线路平面线路平面 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 曲线地段的特点？曲线
8、地段的特点？ *外轨超高外轨超高？ ？ G F F sinG cosF 为了平衡离心力，使内为了平衡离心力，使内 外两股钢轨受力均匀，垂外两股钢轨受力均匀，垂 直磨耗均等，旅客不因离直磨耗均等，旅客不因离 心加速度而感到不适，将心加速度而感到不适，将 外轨抬高一定程度。外轨抬高一定程度。 2 v Fm R *轨距加宽轨距加宽 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小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半径
9、曲线的轨距要适当加宽加宽，以使机车车辆，以使机车车辆 能能顺利顺利通过曲线，减少轮轨间的通过曲线，减少轮轨间的磨耗磨耗。 曲线地段的特点？曲线地段的特点？ *外轨超高外轨超高？ ？ *轨距加宽轨距加宽？ ？ 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 1、最大超高、最大超高 理论超高度：理论超高度： 2 11.8 v h R 平 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
10、高速铁路线路的平面和纵断面 :, / , hmm vkm h Rm 平 式中超高， 平均行驶速度， 曲线半径， 。 cossinFG 2 cossin G v G g R 5sintan 在时， tansin 1 1500,km/hm/s,Smm v取由则 2 11.8 v h R 平 22 vG v Fm Rg R G F F sinG cosF 外轨超高 2 tan v gR 2 1 S v h gR 1 h S 2 v gR 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 1、最大超高、最大超高 理论超高度：理论超高度： :mm, km/h, m
11、h v R 平 式中超高， 过曲线各列车的平均速度， 曲线半径， 。 2 11.8 v h R 平 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 最大超高允许值最大超高允许值h主要取决于列车在曲线上停车时的主要取决于列车在曲线上停车时的安全、安全、 稳定稳定和和旅客乘坐舒适度旅客乘坐舒适度要求。（要求。（我国新建客专最大超高采用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设计速度及运行速度 确定确定实设超高实设超高 与欠与欠(过过)超高超高 （影响舒适度的参数）（影响舒适度的参数） 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵
12、断面高速铁路线路的平面和纵断面 2、欠、欠(过过)超高超高 一条铁路的一条铁路的实设实设既定，当既定，当时存在未被平衡的时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当时，时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。 欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度； 欠超高、过超高欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使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内外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗。 2 11
13、.8 v h R 平 vh 平 h vv 平 vv 平 限制欠超高、过超高以限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的保证高速铁路线路所要求的 高平顺性高平顺性和和高舒适度高舒适度。 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 理论超高理论超高 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 2、欠、欠(过过)超高超高 2 11.8 v h R 平 vh 平 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 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年在中国铁道科学院环
14、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：路测试结果等，欠超高取值如下： 舒适度良好：hq=40mm； 舒适度一般：hq=80mm； 舒适度较差：hq=110mm。 理论超高理论超高 一条铁路的一条铁路的实设实设既定，当既定，当时存在未被平衡的时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当时，时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。 h vv
15、 平 vv 平 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 2、欠、欠(过过)超高超高 2 11.8 v h R 平 vh 平 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求 对跨线旅客列车的过超高允许值对跨线旅客列车的过超高允许值hg，目前国内没有试验，目前国内没有试验 资料，只能采用类比方法确定。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，式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度， 因此因此取过超高允许值与欠超高允许值一致取过超高允许值与欠超高允许值一致。 理论超高理论超高 一条铁路的一条铁路的实设实设既定，当既定，当时存在未被平衡的时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当时，时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。 h vv 平 vv 平 备备设设铁铁高高 2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 2、欠、欠(过过)超高超高 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及
