1 高速铁路主要技术特征 高速铁路系列讲座（二）高速铁路系列讲座（二）1一、国外主要国家高速铁路的特征一、国外主要国家高速铁路的特征1、新建高速铁路的最高速度、新建高速铁路的最高速度 日本东海道新干线设计最高速度为210km/h，1964年100系列列车最高运行速度210km/h，1986年100系列列车提速到220km/h，1992年300系列车提速到270km/h山阳新干线设计最高速度210km/h，预留260km/h，1975年建成时的最高运行速度亦为210km/h，1989年提速到230km/h，至1997年3月500系列列车速度达到300km/h2 法国第一条高速铁路东南线（TGVPSE）于1981年和1983年分期投入运营，最高运营速度由260km/h提速到270km/h法铁又修建了大西洋线（TGVA）该线从巴黎出发，向西到达勒芒，向西南至图尔全长282km，于1989年和1990年分别投入运营，最高运营速度达到300km/h法国目前仍在大力发展高速铁路，由巴黎至斯特拉斯堡高速东线TGVE正在修建，高速列车速度可达360km/h3 1991年建成汉诺威维尔茨堡高速铁路，长432km，最高速度280km/h，这是德国第一条高速新线。
在新世纪前，德国又建成两条高速铁路：一条是柏林汉诺威，新线长172km，最高速度300km/h，另一条是科隆莱茵/美茵，长177km，最高速度300km/h4从以上三国最高速度的改变，可以看出:1.1 世界高速铁路新建线的最高速度在不断提高 20世纪60年代 210km/h200km/h 80年代 250km/h300km/h 90年代 300km/h350km/h 法国计划修建的巴黎斯特拉斯堡线设计最高速度为400km/h，运行最高速度为360km/h5 如日本东海道新干线经过22年运营才有210km/h提至220km/h，仅提高10km/h，经过28年才提高至270km/h法国东南线巴黎里昂设计时速300km/h，但1983年至今一直以270km/h运行，预计需要10年时间才能达到300km/h1.2 新建高速线也在提速，而提速是十分困难和缓慢的61.3 新建高速线的提速，主要依靠不断改进动车组的性能实现，而不是改造线路，也不可能对新干线进行较大的改造1.4新线建成之初，存在着速度不稳定和达不到设计速度的短期过程如日本第一条新干线以后的新线，设计最高速度为240260km/h，但开通之初的最高速度都在210220km/h之间。
法国第一条新干线建成以后，4年内线路下沉15cm，每年需花费大量养护费用，4年后路基和速度才稳定，如要提高，达到设计最高速度300km/h，还需要10年时间整治线路和全部更换道床72、工程特征、工程特征89101112法国高速铁路轨道结构法国高速铁路轨道结构1314德国无碴轨道结构系统德国无碴轨道结构系统152.3 路基日本双线土质路基面宽度，按新干线规范为：16173、高速铁路的线路特征、高速铁路的线路特征3.1 高平顺性高平顺性 高速铁路的理论研究和实践表明，在平顺的轨道上，车辆处于稳高速铁路的理论研究和实践表明，在平顺的轨道上，车辆处于稳态运行状态，列车速度低于临界速度时，即使速度很高，轮轨动力附态运行状态，列车速度低于临界速度时，即使速度很高，轮轨动力附加荷载也很小反之，即使轨道、路基和桥梁结构在强度方面完全满加荷载也很小反之，即使轨道、路基和桥梁结构在强度方面完全满足要求，而平顺性不良时，列车运行虽未接近临界速度，但由线路引足要求，而平顺性不良时，列车运行虽未接近临界速度，但由线路引起的车辆振动和轮轨动作用力将大幅度增加起的车辆振动和轮轨动作用力将大幅度增加轮轨相互作用的理论研究指出，轨道不平顺所引起的轮轨动力响应轮轨相互作用的理论研究指出，轨道不平顺所引起的轮轨动力响应及其对行车安全性、平稳性和乘车舒适性的影响，均随行车速度的提高及其对行车安全性、平稳性和乘车舒适性的影响，均随行车速度的提高而显著增大。
而显著增大18 对于数量较少，而幅值较大的局部轨道不平顺，为保障旅客阅读、书对于数量较少，而幅值较大的局部轨道不平顺，为保障旅客阅读、书写、餐饮等不受干扰，不受到惊吓，不产生反感，日、法、德等国规定，写、餐饮等不受干扰，不受到惊吓，不产生反感，日、法、德等国规定，局部轨道不平顺引起的瞬时作用的垂向加速度不得大于局部轨道不平顺引起的瞬时作用的垂向加速度不得大于0.12-0.15g0.12-0.15g，横向，横向加速度不大于加速度不大于0.10-0.12g0.10-0.12g再如，一个微小的再如，一个微小的0.2mm0.2mm的迎轮台阶形焊缝不平的迎轮台阶形焊缝不平顺，在顺，在300km/h300km/h行车速度下，引起的冲击性轮轨高频动作用力行车速度下，引起的冲击性轮轨高频动作用力P P1 1达达720kN,720kN,低低频轮轨附加力频轮轨附加力P P2 2达达320kN320kN，可导致轨道破坏，路基产生不均匀沉陷各种微，可导致轨道破坏，路基产生不均匀沉陷各种微小的短波不平顺，都是恶化轨道几何状态的根源，可能引发轮、轨、轴断小的短波不平顺，都是恶化轨道几何状态的根源，可能引发轮、轨、轴断裂，也是产生噪音的根源之一。
裂，也是产生噪音的根源之一19 因此，高速铁路要求高平顺性的轨道而高平顺性的轨道是依托在高平因此，高速铁路要求高平顺性的轨道而高平顺性的轨道是依托在高平顺性的线路空间曲线、路基、桥梁等基础之上的高平顺性是设计、建顺性的线路空间曲线、路基、桥梁等基础之上的高平顺性是设计、建设高速铁路的控制性条件，也是高速铁路有别于中、低速铁路的最主要设高速铁路的控制性条件，也是高速铁路有别于中、低速铁路的最主要之点必须从线形、路基、道床、钢轨、桥梁等各方面采取保证措施，之点必须从线形、路基、道床、钢轨、桥梁等各方面采取保证措施，才能达到高平顺性要求才能达到高平顺性要求表表1 1表明了不同列车速度对轨道不平顺动态响应的比较，从中可以表明了不同列车速度对轨道不平顺动态响应的比较，从中可以看出为什么高速线路需要具有高平顺性看出为什么高速线路需要具有高平顺性20轨轨道不平道不平顺顺动态动态响响应应及管理及管理ISO2631ISO2631国国际际振振动动环环境控制境控制标标准准普速普速300km/h300km/h连续连续高低不高低不平平顺顺波波长长40m40m、幅幅值值10mm10mm不予管理不予管理产产生生频频率率2Hz2Hz、半幅、半幅有效有效值值0.045g0.045g的持的持续续横向振横向振动动加速度加速度“工作能力减退限度工作能力减退限度”：可：可连连续续工作工作3 3小小时时，否，否则则司机工作司机工作能力下降，判断、能力下降，判断、应应急能力急能力减退减退表表1 1 不同行车速度对轨道不平顺的动态响应比较不同行车速度对轨道不平顺的动态响应比较21 稳定、沉降小且沉降均匀的平顺路基是高平顺性轨道的基础。
稳定稳定、沉降小且沉降均匀的平顺路基是高平顺性轨道的基础稳定性好的路基，主要是靠控制路基工后沉降和不均匀沉降，以及控制路基性好的路基，主要是靠控制路基工后沉降和不均匀沉降，以及控制路基顶面的初始不平顺保证这正是高速铁路路基设计、施工与普速铁路的顶面的初始不平顺保证这正是高速铁路路基设计、施工与普速铁路的主要区别即高速铁路主要是以主要区别即高速铁路主要是以“变形变形”控制路基的设计、施工，而普控制路基的设计、施工，而普速铁路则主要是以速铁路则主要是以“强度强度”控制路基的设计与施工因为，路基的工后控制路基的设计与施工因为，路基的工后沉降大或沉降不均匀，就要求经常维修线路，而经常处于维修的线路，沉降大或沉降不均匀，就要求经常维修线路，而经常处于维修的线路，其稳定性、平顺性肯定是差的，这就影响了高速行车同时，路基的不其稳定性、平顺性肯定是差的，这就影响了高速行车同时，路基的不均匀沉降过大，或其顶面初始不平顺大，将导致道床厚度不一致，道床均匀沉降过大，或其顶面初始不平顺大，将导致道床厚度不一致，道床的残余变形积累不均匀的残余变形积累不均匀3.2 高稳定性22 高稳定性特征反映在桥梁上，表现为对桥梁结构要求有足够大高稳定性特征反映在桥梁上，表现为对桥梁结构要求有足够大的刚度。
因为高速列车对桥梁的动力作用远大于普速列车对桥梁的的刚度因为高速列车对桥梁的动力作用远大于普速列车对桥梁的作用桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道的平顺性，造成结构作用桥梁出现较大挠度会直接影响桥上轨道的平顺性，造成结构物承受很大的冲击力，旅客舒适度受到严重影响，轨道状态不能保物承受很大的冲击力，旅客舒适度受到严重影响，轨道状态不能保持稳定，甚至影响列车的运行安全持稳定，甚至影响列车的运行安全23 此外，为保证轨道的平顺性，还必须限制桥梁预应此外，为保证轨道的平顺性，还必须限制桥梁预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形这些都对高力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形这些都对高速铁路桥梁结构刚度和整体性提出很高的要求，对桥梁速铁路桥梁结构刚度和整体性提出很高的要求，对桥梁挠度、梁端转角、扭转变形、横向变形、结构自振频率挠度、梁端转角、扭转变形、横向变形、结构自振频率和车辆竖向加速度方面作出严格的限定所以，高速铁和车辆竖向加速度方面作出严格的限定所以，高速铁路桥梁设计主要由刚度控制尽管高速铁路桥梁活载小路桥梁设计主要由刚度控制尽管高速铁路桥梁活载小于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁，在梁高、梁于普通铁路，但实际应用的高速铁路桥梁，在梁高、梁重上，均超过普速铁路桥梁。
重上，均超过普速铁路桥梁24 此外，无缝线路钢轨在桥上的受力状态与在路基上不同此外，无缝线路钢轨在桥上的受力状态与在路基上不同桥梁结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲等，使桥梁在纵向桥梁结构的温度变化、列车制动、桥梁挠曲等，使桥梁在纵向产生一定的位移，引起桥上钢轨产生附加应力过大的附加应产生一定的位移，引起桥上钢轨产生附加应力过大的附加应力会造成桥上无缝线路失稳，影响行车安全因此，墩台基础力会造成桥上无缝线路失稳，影响行车安全因此，墩台基础要有足够的纵向刚度，以尽量减小钢轨附加应力和梁轨间的相要有足够的纵向刚度，以尽量减小钢轨附加应力和梁轨间的相对位移各国在修建高速铁路时，除了对墩顶纵向刚度有严格对位移各国在修建高速铁路时，除了对墩顶纵向刚度有严格要求外，并对如何避免结构物出现较大的纵向位移进行了深入要求外，并对如何避免结构物出现较大的纵向位移进行了深入研究，提出多种控制方法和构造措施，以供高墩桥梁选择研究，提出多种控制方法和构造措施，以供高墩桥梁选择253.3 3.3 高精度、小残变、少维修高精度、小残变、少维修 严格控制轨道的铺设精度严格控制轨道的铺设精度:首先是提高线路的测量精度首先是提高线路的测量精度。
日、法等国在建设高速铁路时，线路日、法等国在建设高速铁路时，线路放线测量要求每放线测量要求每10m10m设一基桩，基桩的定位允许误差在设一基桩，基桩的定位允许误差在x x、y y、z z方向各为方向各为1mm1mm二是严格控制钢轨的的平直性和焊接接头的平顺性二是严格控制钢轨的的平直性和焊接接头的平顺性我国目前生产我国目前生产的的60kg/m60kg/m钢轨，其断面形状和尺寸与钢轨，其断面形状和尺寸与UIC60UIC60轨相似，但轨面平直度、尺寸轨相似，但轨面平直度、尺寸公差、轨面缺陷以及焊接接头尺寸公差与公差、轨面缺陷以及焊接接头尺寸公差与UICUIC标准及国外高速铁路钢轨标标准及国外高速铁路钢轨标准的差距很大因此，我国目前生产的准的差距很大因此，我国目前生产的60kg/m60kg/m轨不能用于京沪高速铁路轨不能用于京沪高速铁路26三是在完成铺轨后、开通运营前，打磨钢轨，去掉钢轨在轧制和施工过三是在完成铺轨后、开通运营前，打磨钢轨，去掉钢轨在轧制和施工过程中造成的轨面微小不平顺。