高速铁路线路纵断面设计浅析.ppt

* 高速铁路线路纵断面设计 高速铁路系列讲座（四） 主讲： 韩峰 副教授 兰州交通大学土木工程学院 一、最大坡度 在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量有着密切的关系，有时甚至影响线路走向。高速列车采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，能适应大坡度运行。与传统铁路相比，高速铁路比较突出的特点是允许采用较大的坡度值。采用坡度的大小，对设计线的运营和工程影响很大。在运营方面，限制坡度增大，牵引重量减少，列车速度降低；而在工程方面，可以适应地形，减少建设线路的工程量，降低造价。 * 高速铁路采用大坡度的有利条件如下： ①现代高速铁路机车的大功率，特别是动力分散式动车组，可以提供强劲动力支持，为大坡度运营奠定基础。比如，TGV机车功率达到9000 kW，而传统的铁路初期采用的蒸汽机车功率只有750 kW。 ②列车速度越快，爬同样的坡，减速度越小，重力作用时间越短，为设置大坡度提供了条件。 我国高速铁路设计规范中规定正线的最大坡度，一般条件下不应大于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干35‰。 * 二、坡段长度 (一)最小坡段长度 从列车运行的平稳性要求出发，纵断面坡段长度宜设计为较长的坡段；但从节省工程投资的角度分析，较短的坡段能够较好地适应地形，减少工程数量，降低工程投资。因此，最小坡段长度的确定，既要满足列车运行的平稳性要求，又要尽可能地节约工程投资，使两者取得最佳的统一。 * 为保证高速运行的高舒适性，高速铁路最小坡段长度除应满足两竖曲线不重叠外，同时还应考虑两竖曲线间有一定的夹坡段长度，以保证列车在前一个竖曲线终点产生的振动在夹坡段长度范围内完成衰减，不至于与下一个竖曲线起点产生的振动叠加。对于两竖曲线间夹坡段长度的要求，德国、日本两国高速铁路的规范无具体规定，但法国高速铁路要求两竖曲线间夹坡段长度不得小于0.4Vmax。参考法国标准，我国高速设计规范中最小夹坡段长度也取0.4 Vmax，即最小坡段长度可按下列公式确定，并取50m的整倍数。 * 同时，为提高行车舒适度，高速铁路设计规范规定最小坡段长度不小于900 m。另外，为避免列车运营过程中的频繁起伏，提高舒适程度，不得连续采用“N”形短坡段。相邻大坡段宜避免采用“V”形纵断面。 设计行车速度（km/h） 350 300 250 一般条件（m） 2000 1200 1200 困难条件（m） 9000 900 900 表2-11 最小坡段长度表 * (二)最大坡段长度 法国高速铁路的最大坡段长度与坡度有关，坡度正常值应随坡段长度而变化。对于从最小值至3 km的长度，其坡度不应超过18‰；对于3～15 km的长度范围，其坡度逐步从18‰降至15‰；对于大于15km的长度，最大坡度不超过15‰，并建议在实际应用中，上述坡度再降2‰；对于坡度大于25‰的线路，建议考虑平均坡度25‰，最大坡长4 km。 德国科隆—莱茵／美茵线对最大坡度规定在坡段长度10 km范围内不应大于25‰，在坡段长度6 km范围内不应大于35‰。日本新干线困难条件下18‰的坡段最大长度为2.5 km，20‰的坡段最大长度为1 km。 * 借鉴国外高速铁路最大坡段长度的采用情况，并根据列车坡度运行模拟计算结果，建议采用最大坡度12‰时，对最大坡段长度暂不限制；当采用最大坡度15‰时，最大坡段长度不宜大于9 km；当采用最大坡度20‰时，最大坡段长度不宜大于5 km。 * 三、竖曲线半径 为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒适性要求，高速铁路线路的相邻坡度差大于1‰，应设置竖曲线。 * 相邻的两个竖曲线重叠设置时，保证各自的竖曲线形状是很难达到的，测设工作也将更加困难。目前国外的标准也不允许竖曲线重叠。 三、竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题 铁路线路平面曲线(圆曲线及缓和曲线)与纵断面竖曲线重叠设置一直是铁路工作者感到头痛的问题。两种曲线的重叠不但给线路测设工作带来一定的难度，对行车的安全性、平稳性和舒适度也会有一定的影响，更主要的是给线路的养护维修工作增加了难度。 * 竖曲线与缓和曲线重叠有如下不利影响： (1)增加线路测设工作量：竖曲线与缓和曲线重叠设置的情况下，平面曲线的内轨在立面上要维持竖曲线的几何状态，而外轨又要叠加进缓和曲线超高的变化量，这时线路的测设工作要求更加严格。特别是对于高速铁路，由于竖曲线半径大、缓和曲线超高顺坡率小，每10 m的轨道高程变化量很微小，以致测设仪器的分辨率难于保证精度的要求。 * (2)对行车安全和乘坐舒适度的影响：竖曲线与缓和曲线重叠