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1、第二章第二章 高速铁路线路高速铁路线路2-1 2-1 高速高速铁路路选线的基本原的基本原则2-2 2-2 高速高速铁路路线路平面路平面设计2-3 2-3 高速高速铁路路线路路纵断面断面设计http:/ 2-1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则舒适原则舒适原则安全原则安全原则速度原则速度原则兼容原则兼容原则效益原则效益原则企企业财务效益效益: :财务评价和价和偿还投投资能力能力; ;国民国民经济效益效益: :促促进、激、激发沿沿线社会社会经济的的进一步一步发展，减少依展，减少依赖于能耗高和于能耗高和污染染严重重的客运量的客运量. .投投资与效益是失和得的关系。与效益是失和得的关系。
2、在效益原在效益原则下，仍下，仍应追求追求顺直、短捷。直、短捷。 1 1 效益原则效益原则1 1）昆山、丹阳两站）昆山、丹阳两站2 2）镇江江车站站3 3）宿州站）宿州站例例 若设站，线路将若设站，线路将延长延长13km，虽地，虽地方要求强烈，但仍用取直方案。方要求强烈，但仍用取直方案。最初为越行站，后经调最初为越行站，后经调查发现两市经济发展很查发现两市经济发展很快，若设为中间站，预快，若设为中间站，预测设计年度内两站各有测设计年度内两站各有200万人的发送量，万人的发送量，运运输收入将增加输收入将增加8亿元亿元/年年。而开办高速客运需增加而开办高速客运需增加站台、地道和小型站房，站台、地道和
3、小型站房，每站增加投资仅约每站增加投资仅约2000万元万元。若设站，线路将迂回展长，若设站，线路将迂回展长，需增加投需增加投资资1亿多元亿多元。但镇江因。但镇江因能吸引扬州客流能吸引扬州客流，预测旅客发送量达预测旅客发送量达700万人万人/年，可增年，可增加高速铁路运输收入达加高速铁路运输收入达14亿元亿元/年年。2 2 兼容原则兼容原则：应尽量取直、短捷，可尽量取直、短捷，可远离离 既有既有线，也可靠近既有，也可靠近既有线。 u线路走向u车站u区间线路：宜靠近既有线；：宜靠近既有线；：与接与接轨客运站客运站应尽量靠近；尽量靠近； 困困难情况下距离情况下距离较远时应设联络线。3 3 速度原则速
4、度原则主要考主要考虑V平均平均/ Vmax的的值合理范合理范围： 一般一般 地段地段 0.9 困困难地段宜地段宜0.85以以避免避免标准的不合理和工程投准的不合理和工程投资浪浪费。因此，因此， Vmax必必须综合研究地形条件和工合研究地形条件和工程情况确定。程情况确定。4 4 安全原则安全原则运行的运行的首要保首要保证。选线和工程措施和工程措施都必都必须考考虑保保证行行车的安的安全，不能全，不能遗留造成威留造成威胁安全的安全的隐患。患。线路路应尽量尽量绕避塌陷、滑坡、活避塌陷、滑坡、活动断裂断裂带和和软弱低弱低级等不良地等不良地质地地带，避免浸水路，避免浸水路堤和洪水冲刷路堤。堤和洪水冲刷路堤
5、。个个别工点工点不能不能绕避避时，要采取保，要采取保证安全的安全的工程措施。工程措施。5 5 舒适原则舒适原则目的：目的：有效的吸引客流。有效的吸引客流。影响舒适度的因素影响舒适度的因素:1)线路路设计参数参数2)车辆性能性能3)线路的整体路的整体刚度度平面：平面：曲线半径，缓和曲曲线半径，缓和曲线、夹直线、线间距等。线、夹直线、线间距等。纵段面：纵段面：坡度代数差、坡坡度代数差、坡段的连接、竖曲线等。段的连接、竖曲线等。减振、密闭性等减振、密闭性等主要主要体现体现在桥梁等结构在桥梁等结构物与路堤、路堤与路堑物与路堤、路堤与路堑的协调，应的协调，应避免避免频繁交频繁交替设置，减少不同刚度替设置
6、，减少不同刚度的变化。不同刚度之间的变化。不同刚度之间应设置应设置过渡段过渡段，避免突，避免突变。变。1.1.最小曲线半径最小曲线半径2-2 2-2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计u线路路设计的的重要任重要任务之一。之一。u限制列限制列车最高速度最高速度的主要因素；的主要因素；u对工程工程费和和运运营费都有很大影响；都有很大影响；u与运与运输模式模式、速度目速度目标值、旅客乘坐舒适旅客乘坐舒适度和列度和列车运行平运行平稳有关。有关。高速列高速列车设计最高速度最高速度vmax、实设超高与欠超高之和的允超高与欠超高之和的允许值h+hq；高速列高速列车最高运行速度最高运行速度vG跨跨线旅客
7、列旅客列车正常运行速度正常运行速度vK欠超高与欠超高与过超高之和的允超高之和的允许值hq+hg 等。等。影响因素：影响因素：影响影响速度目标速度目标的因素的因素所处地理位置的重要性所处地理位置的重要性速度与能耗的关系速度与能耗的关系:见下页见下页速度与工程造价的关系速度与工程造价的关系1.1 1.1 速度目标值速度目标值速度越大能耗越大速度越大能耗越大 经计算算350km/h与与300km/h须走行等走行等距离距离40km才能相差才能相差1min的运行的运行时间，而所，而所增加的增加的耗耗电量急量急剧增加增加，减少的运行，减少的运行时间很短而增加的能耗很大，不利于吸引客流，很短而增加的能耗很大
8、，不利于吸引客流，在票价上与其他交通系在票价上与其他交通系统竞争。争。dx速度与能耗的关系速度与能耗的关系轮轨高速高速铁路的速度目路的速度目标值最大以最大以300km/h较为经济合理；合理；由于由于350km/h与与300km/h基基础设施施标准准相同，工程造价相差小，故相同，工程造价相差小，故对长大长大高速高速铁路地形适合地段基路地形适合地段基础设施按施按350km/h设计是合适的；是合适的；德国德国铁路路(DB)根据分析根据分析结果果认为280300km/h是最佳运是最佳运营速度。速度。)Vmax=350km/h。初期初期，高中速混合运高中速混合运输，300 与与 200km/h匹配；匹配
9、；远期期，以高速以高速车为主，最高主，最高350km/h，同同时兼兼顾跨跨线旅客列旅客列车（250km/h）和和不同速度列不同速度列车组合合运行。运行。 R Rminmin首先首先要满足要满足V Vmaxmax的要求，的要求，其次其次还要满足还要满足不同不同V V匹配条件下的要求。匹配条件下的要求。京沪铁路京沪铁路:1.2 1.2 实设超高、欠超高、过超高的允许值实设超高、欠超高、过超高的允许值 普通普通线路：路：影响因素：影响因素： （1）列列车在曲在曲线上停上停车时的的安全安全稳定性定性 （2）旅旅客舒适度客舒适度。客运客运专线：（1 1）实设超高允许值）实设超高允许值 h h 试验研究：
10、试验研究：h=200mm停车时，部停车时，部分旅客站立不稳、行分旅客站立不稳、行走困难、头晕等。走困难、头晕等。国外资料：国外资料：日；德日；德和法均为和法均为180mm。单线单线125mm，双线，双线150mm。170mm普通线路：普通线路： 一般一般 75mm，困，困难90mm； V120km/h线路个路个别特殊情况不大于特殊情况不大于110mm.影响因素：影响因素：高速：高速： 舒适度良好：舒适度良好： 40mm 较好：好：60mm 一般：一般： 70 mm 较差：差： 100 mm（2 2）欠超高允许值）欠超高允许值hqhq30mm，良好；，良好； 55mm，较好；，较好； 80mm，
11、略有不适；，略有不适； 108mm，不舒适。，不舒适。 1993，铁科院，铁科院 乘客舒适度；线路养护维修。乘客舒适度；线路养护维修。u普通普通线路路: 货物列物列车轴重大，重大，对曲曲线内内轨磨耗及磨耗及线路的破路的破坏作用坏作用较大。大。u京沪高速：京沪高速： 客运客运专线； 跨跨线客客车的走行性能比的走行性能比货车好。好。 以高速以高速为主，主，重点重点应保保证高速高速车的舒适度的舒适度（3 3）过超高允许值）过超高允许值hghg hg=50mm 同同hq4 4）本线、跨线旅客列车共线运行时欠超高）本线、跨线旅客列车共线运行时欠超高和过超高之和的允许值和过超高之和的允许值hq+hghq+
12、hgh=hjx-hjh=其中 hq+hg= hq+ hg h h 为线路开通后实设超高的调整值为线路开通后实设超高的调整值，与与本线与跨线旅客列车的对数、质量、速度有关，本线与跨线旅客列车的对数、质量、速度有关，一般取一般取2050mm，但无碴轨道不考虑。，但无碴轨道不考虑。 欠超高和过超高之和的允许值欠超高和过超高之和的允许值hq+hghq+hg良好良好一般一般困难困难无碴轨道无碴轨道110140200有碴轨道有碴轨道100120150其理由同其理由同hq+hg的分析。的分析。（5 5）单一高速列车运行时实设超高与欠超）单一高速列车运行时实设超高与欠超高之和的允许值高之和的允许值 h h+
13、+h hqqh+ hq= h+hq-h国外取值见下页良好良好一般一般困难困难无碴轨道无碴轨道220240270有碴轨道有碴轨道200220240日本日本 东海道新干海道新干线一般条件下一般条件下为210 mm，个，个别条件条件下下为240mm； 山阳及其后的新干山阳及其后的新干线一般一般为180mm，个，个别为210mm。法国法国 TGV-SE线一般一般为215mm，个，个别为269mm； TGV-A线一般一般为177mm，个，个别为266mm；TGV-N线为214mm。国外高速客运铁路上国外高速客运铁路上h+hq的取值情况：的取值情况：1.3 1.3 最小曲线半径的确定最小曲线半径的确定1）
14、客专设计速度要求）客专设计速度要求Rmin 式中，式中， vmax设计速度目速度目标值，300，350km/h。 2）高低速列）高低速列车共共线运行条件下运行条件下Rmin 式中，式中， vG高速列高速列车速度速度值； vD 跨跨线旅客列旅客列车正常运行速度正常运行速度值；2. 2. 最大曲线半径最大曲线半径一般不宜大于一般不宜大于12000m，个别不大于，个别不大于14000m 。依据：依据：线路的铺设、养护、维修精度线路的铺设、养护、维修精度(1mm )。曲线的线形平顺主要是依据基桩控制曲线的正矢曲线的线形平顺主要是依据基桩控制曲线的正矢值来保持。正矢值值来保持。正矢值当当R=12000,
15、 l=10m时, f1mm。fRRl/2l/23. 3. 曲线半径的选用曲线半径的选用V设计设计推荐推荐R最小最小R最大最大R无无碴碴3508000100007000（5500）12000（14000）300550080004500（4000）2504000-60003200（2800）2002800-50002000（1800）有有碴碴3509000110007000300600090005000（4500）曲线半径系列曲线半径系列选用原则选用原则优先选用推荐半径，慎用最小和最大半径。因地制宜、由大到小、合理选用。必要时可采用以上数列间100m整倍数的曲线半径。正线不应设计复曲线，区间正线宜
16、按线间距不变的并行双线设计，两线设计为同心圆。限速区段，应根据不同地段的行根据不同地段的行车速度适当速度适当选定相定相应的曲的曲线半径；半径；大型车站两端减、加速地段或必须限速的站外引线上，由于行，由于行车速度速度较低，低，为减少工程，减少工程，可可选用与用与实际行行车速度相适速度相适应的的较小曲小曲线半半径；径；地形、地质条件困难，工程艰巨地段，可适，可适当当选用用较小曲小曲线半径并宜集中半径并宜集中设置。置。4. 4. 缓和曲线缓和曲线 4.1 4.1 作用作用1.1.过渡曲率，由过渡曲率，由0 0 1/R。 2.2.过渡超高，由过渡超高，由0 0 h。3.3.过渡轨距加宽，由过渡轨距加宽
17、，由0 0 e。4.2 4.2 要求要求平顺性平顺性行车安全性行车安全性乘客舒适度乘客舒适度三次抛物三次抛物线型型三次抛物三次抛物线余弦改善型余弦改善型 三次抛物三次抛物线圆改善型改善型七次四七次四项式型式型 半波正弦型半波正弦型 一波正弦型一波正弦型 4.3 4.3 线形线形1) 1) 三次抛物线直线顺坡型三次抛物线直线顺坡型平面：平面：1) 1) 三次抛物线直线顺坡型三次抛物线直线顺坡型立面：立面：2) 2) 三次抛物线余弦改善型三次抛物线余弦改善型平面：平面：立面：立面：3) 3) 三次抛物线圆改善型三次抛物线圆改善型平面：平面：立面：立面：4) 4) 七次四项式型七次四项式型 平面：平
18、面：立面：立面：5) 5) 半波正弦型半波正弦型 平面：平面：立面：立面：6) 6) 一波正弦型一波正弦型 平面：平面：立面：立面：我国高速我国高速铁路采用路采用三次抛物线形；三次抛物线形；当曲当曲线半径采用半径采用困困难条件条件标准或准或缓和曲和曲线不能保不能保证足足够长度度时，可采用，可采用三次抛物线三次抛物线改善型缓和曲线改善型缓和曲线。影响影响缓和曲和曲线最小最小长度的因素：度的因素： 车辆脱轨；车辆脱轨； 未被平衡的横向离心加速度时变率未被平衡的横向离心加速度时变率 ( (欠过超高时变率欠过超高时变率) )； 车体倾斜角速度车体倾斜角速度( (超高时变率超高时变率) )。4.4 4.
19、4 最小长度最小长度 式中，式中，h0实设超高超高(mm)； l0缓和曲和曲线长度度(m)； imax最大超高最大超高顺坡率坡率(2)（1 1）按车辆脱轨条件确定缓和曲线长度）按车辆脱轨条件确定缓和曲线长度（2 2）按未被平衡的横向加速度时变率）按未被平衡的横向加速度时变率( (欠超高时变率欠超高时变率) )确定缓和曲线长度确定缓和曲线长度 允允许的未被平衡横向加速度的未被平衡横向加速度时变率率(m/s3) g重力加速度重力加速度(9.81m/s2)； v设计最高速度最高速度(m/s)； s1 一一轮对两两轮接触点接触点间距距(m)。对于直于直线型超高顺坡线型超高顺坡的三次抛物的三次抛物线及其
20、改善及其改善型型缓和曲和曲线， vmax设计最高速度（最高速度（km/h）。）。国内外的研究表明：国内外的研究表明： 欠超高欠超高时变率率23mm/s，95%旅客在旅客在“轻微感觉”内；内；欠超高时变率38 mm/s，20%旅客有“明显感觉”；欠超高时变率51 mm/s，50%旅客有“明显感觉”。 对于客运专线高速铁路，要对于客运专线高速铁路，要考虑更高考虑更高的旅客舒适条件要求的旅客舒适条件要求，建议：，建议：据此，可得出缓和曲线长度缓和曲线长度：一般条件困难条件一般条件困难条件（3 3）根据车体倾斜角速度）根据车体倾斜角速度( (超高时变率超高时变率) )要求确定缓和曲线长度要求确定缓和曲
21、线长度允许的车体倾斜角速度允许的车体倾斜角速度(rad/s)(rad/s)。与与 为保证舒适度为保证舒适度车体倾斜角速度车体倾斜角速度应满足应满足、i的关系如下：的关系如下： 直线超高顺坡时，直线超高顺坡时，可得出缓和曲线长度为： 一般长度： 0.0168rad/s，25mm/s，最小长度： 0.0206rad/s，31mm/s，个别最小长度： 0.0233rad/s，35mm/s， 车体体倾斜角速度要求的斜角速度要求的缓和曲和曲线长为： 一般一般缓和曲和曲线长度：度：最小最小缓和曲和曲线长度：度：个个别缓和曲和曲线长度：度： 计算分析表明，对高速铁路而言，该条计算分析表明，对高速铁路而言，该
22、条件一般为缓和曲线长度控制条件。件一般为缓和曲线长度控制条件。 应根据曲根据曲线半径和地形条件按半径和地形条件按表表2-8合理合理选用，用， 一般宜在最大长度和一般长度之间选用；一般宜在最大长度和一般长度之间选用； 困难条件下可在一般和最小长度之间选用；困难条件下可在一般和最小长度之间选用；在三档之间插值选用时，应以在三档之间插值选用时，应以10m10m为单位。为单位。（4 4）取值）取值表表2-8 缓和曲线长度（缓和曲线长度（m）R350km/h300km/h最大最大一般一般最小最小最大最大一般一般最小最小1400028025022019017015012000330300270220200
23、1801100037033030024021019010000430390350270240220900049044040030027025080005705104603403002707000670590540390350310600067059054044042038055006705905404704504105000-5004504104500-5404804304000-5705104605. 5. 夹直线及圆曲线最小长度夹直线及圆曲线最小长度 列列车在在缓和曲线出入口缓和曲线出入口（即（即夹直直线或或圆曲曲线的起的起终点）点）产生的生的振动不叠加。振动不叠加。与列与列车振振动、衰减
24、特性、衰减特性和和速度速度有关。有关。 ZHHYHZYH1）圆曲线最小长度）圆曲线最小长度2） 夹直线最小长度夹直线最小长度HZZHYHHYHZHYYHHZ5. 5. 夹直线及圆曲线最小长度夹直线及圆曲线最小长度 实验表明，表明，车辆振振动周期周期约为1.0s，衰减衰减时间为1.5至至2个周期。个周期。5. 5. 夹直线及圆曲线最小长度夹直线及圆曲线最小长度 既有干既有干线：0.60.67vmax国外高国外高铁：0.41.0vmax我国客我国客专：u一般：一般：0.8vmax；困难：；困难：0.6vmax。1）影响）影响电气化气化铁路建筑限界高度的因素：路建筑限界高度的因素：接触网接触网悬挂方
25、式挂方式结构高度构高度导线高度高度带电体体对地地绝缘以及隧道以及隧道桥梁的断面尺寸梁的断面尺寸施工施工误差等；差等；6. 建筑限界建筑限界 2）影响建筑限界）影响建筑限界宽度的因素：度的因素：机机车车辆限界的限界的宽度度机机车车辆运行中横向振运行中横向振动偏移量偏移量轨道状道状态及一定的安全裕量等及一定的安全裕量等直线地段直线地段曲线地段曲线地段6. 建筑限界建筑限界 6.1 6.1 直线地段建筑限界直线地段建筑限界最大高度最大高度7.25m7.25m，最大最大宽度度为4.88m4.88m，且三种限界合一。且三种限界合一。6.2 6.2 曲线地段建筑限界曲线地段建筑限界式中，式中，W曲线内侧加
26、宽值（曲线内侧加宽值（mm）；）； H轨顶面至计算点的高度轨顶面至计算点的高度mm）；）； h外轨超高值（外轨超高值（mm）。）。 应考虑应考虑曲线内侧的限界加宽曲线内侧的限界加宽。包括全部包括全部圆曲线、缓和曲线和部分直线圆曲线、缓和曲线和部分直线，采用采用阶梯加宽阶梯加宽方法。方法。加宽范围加宽范围7. 7. 线间距（线间距（5m，5.3m）影响因素：影响因素：u轨距u机车车辆幅宽u高速列车相遇产生的风压（会车压力波）u车体密闭性能u车窗玻璃承压性能u预留铺设渡线道岔等（1）与）与对向列向列车的的速度速度平方平方成正比成正比；（2）速度较低列车受力较大速度较低列车受力较大（外形相似）；（外
27、形相似）；（3）与交会列）与交会列车相相邻侧壁壁间的的净距净距Y Y成反比成反比。（4）与）与列车外形列车外形密切相关；密切相关；（5）与）与测点高度有关，点高度有关，高度越低波值越大高度越低波值越大；（6）一）一节车厢同一高度同一高度处平均波平均波值与最大与最大值之之间存在一定的差存在一定的差别，具有，具有非定常性非定常性。会车压力波的主要特征：会车压力波的主要特征：8.8.安全退避距离安全退避距离研究内容：研究内容：列列车风作用下人体受力情况及列作用下人体受力情况及列车风速与速与压力分布；制定判力分布；制定判别人体安全性的人体安全性的标准。准。u日、英速度日、英速度标准：日标准：日9m/9
28、m/s s；英；英1111、17m/s17m/s。u法国和德国法国和德国气动力标准：气动力标准：100N100N。u我国：我国：气动力气动力100N100N，130N130N；风速；风速14m/s14m/s。安全退避距离：站台2m，轨侧3m。2-3 2-3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计. .最大坡度最大坡度影响影响因素因素牵引质量与输送能力牵引质量与输送能力地形与工程数量地形与工程数量运输组织模式和运营质量运输组织模式和运营质量u法国法国TGV东南南线:35；u德国客德国客货共共线:12.5，客运，客运专线40；u日本高速日本高速铁路路:15，个，个别30 。u我国客专：我国客
29、专：一般一般20，困难情况不宜大于困难情况不宜大于30。动车组走行线最大坡度不大于动车组走行线最大坡度不大于35 。不考虑坡度折减。不考虑坡度折减。相关规定：相关规定：坡段长度坡段长度影响影响因素因素地形地形工程费用与运营费用工程费用与运营费用列车平稳性与乘客舒适度列车平稳性与乘客舒适度要求：两竖曲线不重叠，且之间有一定的夹坡段长度。原因：保证列车在前后两个竖曲线产生的振动不叠加。 计算公式：计算公式：2.12.1最小坡段长度最小坡段长度普通普通线路：路：两两竖曲曲线不重叠，列不重叠，列车不断不断钩。高高铁其中，其中，0.40.4v vmaxmax 为夹坡段最小长度。为夹坡段最小长度。2.12
30、.1最小坡段长度最小坡段长度一般最小长度为一般最小长度为30000m30000m，个别最小长度为个别最小长度为25000m25000m。Rsh计算结果取50m的整倍数。一般不小于900m；困难时不小于600m。不得连续采用N坡段；相邻大坡段宜避免采用V坡段。最小坡段长度计算图最小坡段长度计算图i1Rshi3i1-2Rshi2i1-2=|i1-i2|i2-3=|i2-i3|i2-3S1S2S3S1=Rshi1-2/2S3=Rsh i2-3/2S2=0.4vmax影响因素影响因素：坡度值、地形坡度值、地形（1）最大坡度）最大坡度12时，暂无限制无限制（2）最大坡度大于）最大坡度大于12时， 15时
31、，10km， 20时，6km。 2.2.最大坡段长度最大坡段长度2.3.1 相相邻坡段坡段间的坡度差的坡度差 普通线路：避免列车断钩 高铁：无规定2.3.2 连接方式接方式：直接：直接连接或接或竖曲曲线连接。接。2.3.3 高高铁竖曲曲线设置条件置条件： 普通线路：I、 II级3 ，III级4 高铁：坡度差大于1 2.32.3坡段间的连接坡段间的连接 2.3.3 竖曲曲线半径取半径取值 1)影响因素影响因素：乘客舒适度和行：乘客舒适度和行车安全性；安全性； 2)2)计算计算：乘客舒适度乘客舒适度shsh 取一般情况取0.4m/s2，困难为0.5m/s2） 2.32.3坡段间的连接坡段间的连接式
32、中，式中，Ssh制动力的竖向分力制动力的竖向分力(kN)；S车辆制动力车辆制动力(kN)；l 车辆钩舌距车辆钩舌距(m)。行车安全性10%(W车辆重力车辆重力(kN)。将相应参数带入以上两式可得，将相应参数带入以上两式可得，为控制条件为控制条件。轮重减载率（3）取值（见下表）表表2-10 2-10 最小竖曲线半径最小竖曲线半径设计速度设计速度(km/h)300250200Rsh(m)250002000015000Rsh最大一般不大于40000m。2.4 2.4 竖曲线与缓和曲线、圆曲线竖曲线与缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题和道岔重叠设置问题 竖曲线与缓和曲线竖曲线与缓和曲线不得重叠。不得重叠。困难时与圆曲线可重叠设置困难时与圆曲线可重叠设置，但应满足下表，但应满足下表与道岔与道岔不得重叠设置。不得重叠设置。设计速度设计速度(km/h)350300250200Rymin7000450032002000Rshmin25000200002000015000（1）增加线路测设工作量 ；（2）影响行车安全和乘坐舒适度；（3）增加了养护维修工作的难度 原因：原因：
