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1、高速铁路运输设备,第1章 概述,第2章 高速铁路基础设施,2.1 概述,高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，其运营特征概括为高速度、高舒适性、高安全性、节能环保和高密度。,要求高速线路具有高平顺性、高稳定性、高可靠性及一定的耐久性。,高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路的平顺性为主。 高技术要求、高标准地建设高速铁路路基、桥梁、隧道、轨道结构等重要基础设施设备。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,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。,何谓线路中心线？,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。
2、如下图所示：,O,2.2 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，叫做铁路线路的平面(俯视)，表明线路的直、曲变化状态,包含直线和曲线组成； 线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面（侧视），表明线路的坡度变化，包含平道、坡道及竖曲线。,线路平面,高速铁路线路平面标准包括超高（欠超高,过超高）、最小曲线半径、缓和曲线长度等； 线路纵断面标准包括最大坡度值和竖曲线等。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,曲线地段的特点？,*外轨超高,？,为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度。,*轨距加宽,一、高速铁路线
3、路平面的主要技术参数及要求,2.2 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，对于小半径曲线的轨距要适当加宽，以使机车车辆能顺利通过曲线，减少轮轨间的磨耗。,曲线地段的特点？,*外轨超高,？,*轨距加宽,？,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,1、最大超高,理论超高度：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,外轨超高,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,1、最大超高,理论超高度：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,最大超高允许值h主要取决于列车在曲线上停车时的安全、稳定和旅客乘坐舒适度要
4、求。（我国新建客专最大超高采用170mm）,确定设计速度及运行速度,确定实设超高与欠(过)超高,（影响舒适度的参数）,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,2、欠(过)超高,一条铁路的实设 既定，当 时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(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、过超高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。,限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的高平顺性和高舒适度。,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,理论超高,2.2 高速铁路线路的平面和
5、纵断面,2、欠(过)超高,一、高速铁路线路平面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： 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,一条铁路的实设 既定，当 时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,2、欠(过)超高,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,对跨线旅客列车的过超高允许值hg，目前
6、国内没有试验资料，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，因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。,理论超高,一条铁路的实设 既定，当 时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,2、欠(过)超高,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,高、低速列车共线允许时欠、过超高之和的允许值hq+hg ： 考虑为适应实际运营中列车运行条件发生变化而预留一定超高调整幅度h（2050mm）。 根据高速铁路设计
7、规范（试行）标准，欠、过超高之和允许值如下表所示：,一条铁路的实设 既定，当 时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,2、欠(过)超高,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,高速列车运行时设计超高与欠超高之和允许值 h+hq： 根据高速铁路设计规范（试行）标准，实设、过超高之和允许值如下表所示：,一条铁路的实设 既定，当 时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。,2.2 高速铁路线路的平
8、面和纵断面,3、最小曲线半径,线路上设置曲线是为了更好地适应地形的变化，减少工程量。曲线包括圆曲线和缓和曲线。曲线地段会增加轮轨的磨耗，影响列车的安全与稳定运行。最小曲线半径是限制列车最高速度的主要因素之一，且对工程费和运营费都有很大影响，需要限制曲线的半径。,（1）只运行高速或快速旅客列车的专线：,（2）在客货混跑的高速线路上：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,最小曲线半径与运输组织模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关：,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,4、最大曲线半径,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否
9、达到要求的精度。当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小，测设和检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而成为轨道不平顺的因素。因此，对圆曲线的最大半径加以限制：,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,何谓缓和曲线？,直线,圆曲线,圆曲线,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,何谓缓和曲线？,缓和曲线,直线,圆曲线,为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路
10、的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,缓和曲线的线型有多种：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,缓和曲线的线型有多种，三次抛物线线型简单，设计方便，养护经验丰富等特点，我国客运专线铁路采用三次抛物线型：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,平面：,立面：,式中， R曲线半径(m)； 缓和曲线长度(m)； 实设超高(mm)。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,缓和曲线长度由车辆脱轨加速度、未被平衡横向离心加速度时变率和车体倾斜角速度确定，主要是由超高时变率和欠超高时变率两项因素确定缓和曲线的长度
11、：,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,设计最高时速或限制速度,超高时变率,欠超高时变率,取整为10的倍数。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,5、缓和曲线线型和长度,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,6、夹直线与圆曲线最小长度,两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点(HZ1)与后一曲线起点(ZH2)间的直线段，称为夹直线。,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,考虑列车的运行平稳性和旅客乘坐舒适度，防止列车在缓和曲线的出人口(夹直线或圆曲线的起终点)发生振动叠加，以使列车平稳地通过该地段，需要限制缓和曲线间的夹直线与圆曲线的最小长度：,圆
12、曲线或夹直线最小长度,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,7、线间距,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,线间距是指相邻两股道线路中心线之间的最短距离。其标准，主要受列车交会运行时气动力作用控制。,区间及站内正线线间距,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,8、建筑限界,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,建筑限界分为铁路建筑限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界。我国高速铁路建筑限界的基本尺寸取最大高度7.25m，最大宽度4.6m，即可满足高速行车安全要求。,我国客运专线铁路建筑接近限界基本尺寸及轮廓图,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,8、建筑限界,一、高速铁路线路平面的主要技术参数
13、及要求,曲线地段的建筑限界，应考虑因超高产生车体倾斜对曲线内侧的限界加宽。其加宽量为,式中 W曲线内侧加宽值(mm)； H轨顶面至计算点的高度(mm)； h外轨超高值(mm)。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,8、建筑限界,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,曲线上建筑限界的加宽范围，包括全部圆曲线、缓和曲线和部分直线，按下图所示阶梯加宽方法加宽。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,8、建筑限界,一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求,国外高速铁路D、Y与vmax的关系,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,1、最大坡道,二、高速铁路线路纵断面的主要技术参数及要求,坡段的设计坡度应
14、适应地形，合理选用。 线路的最大坡度应根据地形条件、动车组功率、运输组织模式、设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量等，经过牵引计算验算并经技术经济比选分析后确定。,我国高速铁路设计规范（试行）规定正线的最大坡度，不宜大于20，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30。动车组走行线的最大坡度不应大于35。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,2、相邻坡段的坡度差,二、高速铁路线路纵断面的主要技术参数及要求,相邻坡段的坡度差允许的最大值，主要由保证运行列车不断钩这一安全条件确定，常规铁路相邻坡段的坡度差主要受货物列车制约。由于旅客列车质量远低于货物列车，高速铁路设计规范（试行）对相邻坡段的坡度差未做规定。,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,3、竖曲线,二、高速铁路线路纵断面的主要技术参数及要求,最小竖曲线半径,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,3、竖曲线,二、高速铁路线路纵断面的主要技术参数及要求,竖曲线与平面圆曲线重叠设置的曲线半径最小值,2.2 高速铁路线路的平面和纵断面,4、最小坡段长度,二、高速铁路线路纵断面的主要技术参数及要求,两个坡段的连接点，即坡度变化点，称为变坡点。一个坡段两端变坡点间的水平距离称为坡段长度。,最小坡段长度,
