提高列车速度的理论与线路技术条件.pdf

提高列车速度的理论 与线路技术条件 制约提高速度的技术因素制约提高速度的技术因素 制约提高速度的技术因素制约提高速度的技术因素 提速对策提速对策 提速对策提速对策 最小平曲线半径及其行车动力学参数最小平曲线半径及其行车动力学参数 最小平曲线半径及其行车动力学参数最小平曲线半径及其行车动力学参数 高速铁路最小平曲线半径高速铁路最小平曲线半径 高速铁路最小平曲线半径高速铁路最小平曲线半径 一、一、制约提高速度的技术因素制约提高速度的技术因素 一一、、制约提高速度的技术因素制约提高速度的技术因素 为了提高列车的速达性，必须提高其物理能力，即 提高最高允许速度、曲线限速、过岔速度、加速和减速 性能等。但是，构成铁路系统的车辆、线路电力、信号 等各种基础因素是错综复杂的，成为提高速达性的障 碍，必须设法消除这些障碍。从大的方面来分析，制约 提高速度的技术因素有软性制约因素和硬性制约因素之 分；硬性制约因素包括：动力运转性能，制动性能，列 车运行平稳性，集电性能，列车控制等；软性制约因素 包括：法规规定，舒适度，环境标准等。 （一）硬性制约因素 （一）硬性制约因素 （a ）动力运转性能 当克服走行阻力 （空气阻力、滚动阻力和坡道阻力）的驱动 力不足时，速度就难以提高。车辆的功率增加，不仅涉及成 本问题，而且，在物理方面还有动力装置的单位功率和安装 空间的制约问题。另外，还有加大驱动力，车轮仍旧打滑， 无法产生加速力的粘着限度问题。由于粘着系数具有随速度 提高反而降低的趋势；另一方面，走行阻力是随速度提高而 增大的 （空气阻力是与速度平方成正比增加），因此，从粘 着力和走行阻力要达到平衡的粘着性能来分析，存在着一个 速度限界。法国TGV高速列车创造了515.3km/h轮轨铁路最高 试验速度 (b)制动性能 速度问题首先是以能使列车安全停止为前提条件的，从安全 角度出发，希望制动距离尽可能地短些，但是，迫使车轮停 止转动的力不断增大，一旦超过钢轨和车轮间的粘着限度时 ，车轮将会打滑，无法产生减速力，这种限度是客观存在的 。可以说，依靠钢轨和车轮间粘着来实现制动的情况中，提 高粘着性能是提高制动性能的关键。 制动性能是构成信号安全系统的基础。如果想提高速度，在 提高制动性能的同时，必须调整运输安全系统。 (c)运行的平稳性 车辆和线路之间的相互关系决定运行的平稳性。作为车辆特 性，当运行速度达到某个程度时，车辆会突然发生左右方向 的自激振动，这种现象称为蛇行运动。为了不发生蛇行运动 ，需要选择和确定运行装置的各项技术参数。即使不发生蛇 行运动，如果达到高速运行时，由于车辆和轨道不平顺之间 的相互作用，也会使车轮作用在钢轨上的力 （轮重和横压） 发生变化，发生“轮重减载”现象，这样，不仅加剧了轨道的 破坏，甚至还有发生脱轨的危险，因为轮重和横压是由于车 轮和钢轨相互作用而产生的，所以，在提高速度时，必须同 时考虑轨道构造和车辆构造。在轨道构造方面，要设置合理 的转向架的转动阻力，适应于小半径曲线中的运行条件，要 设计减少轨道负担的车辆构造。 由于车辆通过曲线时，受到离心力的影响，所以，通过曲线 的速度受到曲线半径的限制。如果处理好超高度、欠超高和 缓和曲线长度之间的关系，在保证平稳性和舒适度的前提下 ，仍有可能提高曲线限速。 (d)集电性能 电气化运输靠地面供应电力，集电性能决定于车辆和接触网 之间的相互关系。受电弓和接触网构成一个振动系统，当高 速运行时，受电弓对于接触网的追随性降低了，有时会发生 火花，最不利情况下还会发生中断电流现象。因此，在提高 速度时，必须把受电弓和接触网看成一体，从而获得尽可能 稳定的集电系统。 (e)列车控制 为了便于线路上的所有列车安全运行，必须具有能控制列车 间隔和速度的信号保安系统。这个系统是以制动性能为基础 的。在考虑提高速度时，必须将制动性能和行车安全系统视 为整体，千方百计地加以改善。 另外，列车的运动能量是和速度的平方成正比，提高速度后 ，万一发生相撞时，受害程度也会和速度平方成正比增加。 因此，随着列车提高速度，有必要加强列车控制方面的安全 度。 （二）软性制约因素 (a) 规定 在部令、部内规则、标准和指导等各层次中都有许多规 定，比如紧急制动距