第2章-高速铁路线路设施(平纵断面).ppt

W.Z.L西南交通大学峨眉校区交通运输系西南交通大学峨眉校区交通运输系 2012年年9月制月制高速高速铁路运路运输设备线路线路备备设设铁铁高高2.1 2.1 概述概述高速高速铁路与普速路与普速铁路相比有很大的不同，其运路相比有很大的不同，其运营特征概括特征概括为高速度高速度、高舒适性高舒适性、高安全性高安全性、节能能环保保和和高密度高密度。要求高速要求高速线路具有路具有高平高平顺性性、高高稳定性、定性、高可靠性高可靠性及一定的及一定的耐久性耐久性。高速高速铁路的平路的平纵断面断面设计的的标准要以提高准要以提高线路路的的平平顺性性为主。主。高技高技术要求、高要求、高标准地建准地建设高速高速铁路路路基路基、桥梁梁、隧道隧道、轨道道结构构等重要基等重要基础设施施设备。2.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面如何表示如何表示这条条线路？路？用它的中心用它的中心线来表示来表示线路在空路在空间的位置。的位置。何何谓线路中心路中心线？3.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面线路路中中心心线是是指指距距外外轨半半个个轨距距的的铅垂垂线ABAB与与两两路路肩肩边缘水平水平连线CD交点交点O的的纵向向连线。如下。如下图所示：所示：LL/2ABDCO4.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面 线路路中中心心线在在水水平平面面上上的的投投影影，叫叫做做铁路路线路路的的平平面面(俯俯视)，表明，表明线路的路的直、曲直、曲变化状化状态,包包含含直直线和和曲曲线组成；成；线路路中中心心线展展直直后后在在铅垂垂面面上上的的投投影影，叫叫铁路路线路路的的纵断断面面（侧视），表明），表明线路的路的坡度坡度变化，化，包含包含平道平道、坡道坡道及及竖曲曲线。线路纵断面线路平面高高速速铁路路线路路平平面面标准准包包括括超超高高（欠欠超超高高,过超超高高）、最最小曲小曲线半径半径、缓和曲和曲线长度度等；等；线路路纵断面断面标准包括准包括最大坡度最大坡度值和和竖曲曲线等。等。5.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面曲曲线地段的特点？地段的特点？*外外轨超高超高？HGF F 为了平衡离心力，使内了平衡离心力，使内外两股外两股钢轨受力均匀，垂受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将心加速度而感到不适，将外外轨抬高一定程度。抬高一定程度。*轨距加距加宽一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求6.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面为防止防止轮对被被轨道楔住或道楔住或挤翻翻钢轨，对于小于小半径曲半径曲线的的轨距要适当距要适当加加宽，以使机，以使机车车辆能能顺利利通通过曲曲线，减少，减少轮轨间的的磨耗磨耗。曲曲线地段的特点？地段的特点？*外外轨超高超高？*轨距加距加宽？一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求7.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面1 1、最大超高、最大超高理理论超高度：超高度：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求8.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面HGF F外轨超高S19.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面1 1、最大超高、最大超高理理论超高度：超高度：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求最大超高允最大超高允许值h主要取决于列主要取决于列车在曲在曲线上停上停车时的的安全、安全、稳定定和和旅客乘坐舒适度旅客乘坐舒适度要求。（要求。（我国新建客我国新建客专最大超高采用最大超高采用170mm）确定确定设计速度及运行速度速度及运行速度确定确定实设超高与超高与欠欠(过)超高超高（影响舒适度的参数）（影响舒适度的参数）10.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、欠、欠(过)超高超高一条一条铁路的路的实设 既定，当既定，当 时存在存在未被平衡的未被平衡的离心加速度，即外离心加速度，即外轨超高度不足超高度不足(欠超高欠超高hq)；当当 时，又会，又会产生多余的向心加速度，外生多余的向心加速度，外轨超超高度高度过大大(过超高超高hg)。欠超高欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；生离心加速度从而影响旅客舒适度；欠超高、欠超高、过超高超高都会使都会使钢轨承受走行列承受走行列车的偏的偏压，使，使内外内外轨因因过大偏大偏载而引起而引起严重的不均等磨耗重的不均等磨耗。限制欠超高、限制欠超高、过超高以超高以保保证高速高速铁路路线路所要求的路所要求的高平高平顺性性和和高舒适度高舒适度。一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求理理论超高超高11.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、欠、欠(过)超高超高一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求1993年在中国年在中国铁道科学院道科学院环形形铁道道进行的广深准高速客行的广深准高速客车运行运行中，中，专家家对舒适度和欠超高关系的舒适度和欠超高关系的评价意价意见，以及京津城，以及京津城际铁路路测试结果等，欠超高取果等，欠超高取值如下：如下：舒适度良好：hq=40mm；舒适度一般：hq=80mm；舒适度较差：hq=110mm。理理论超高超高一条一条铁路的路的实设 既定，当既定，当 时存在存在未被平衡的未被平衡的离心加速度，即外离心加速度，即外轨超高度不足超高度不足(欠超高欠超高hq)；当当 时，又会，又会产生多余的向心加速度，外生多余的向心加速度，外轨超超高度高度过大大(过超高超高hg)。12.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、欠、欠(过)超高超高一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求对跨跨线旅客列旅客列车的的过超高允超高允许值hg，目前国内没有，目前国内没有试验资料，只能采用料，只能采用类比方法确定。比方法确定。考考虑到客运到客运专线铁路的本路的本线与跨与跨线旅客列旅客列车共共线运运营模式模式是以高速是以高速为主，重点主，重点应保保证高速列高速列车的旅客乘坐舒适度，因的旅客乘坐舒适度，因此此取取过超高允超高允许值与欠超高允与欠超高允许值一致一致。理理论超高超高一条一条铁路的路的实设 既定，当既定，当 时存在存在未被平衡的未被平衡的离心加速度，即外离心加速度，即外轨超高度不足超高度不足(欠超高欠超高hq)；当当 时，又会，又会产生多余的向心加速度，外生多余的向心加速度，外轨超超高度高度过大大(过超高超高hg)。13.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、欠、欠(过)超高超高一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求高、低速列高、低速列车共共线允允许时欠、欠、过超高之和的允超高之和的允许值hq+hg：考考虑为适适应实际运运营中列中列车运行条件运行条件发生生变化而化而预留一定超高留一定超高调整幅度整幅度h（2050mm）。）。根据根据高速高速铁路路设计规范（范（试行）行）标准，欠、准，欠、过超高之和允超高之和允许值如下表所示：如下表所示：舒适度条件舒适度条件优优秀秀良好良好一般一般欠、过超高之和允许值hq+hg （mm）100140（110）180（140）一条一条铁路的路的实设 既定，当既定，当 时存在存在未被平衡的未被平衡的离心加速度，即外离心加速度，即外轨超高度不足超高度不足(欠超高欠超高hq)；当当 时，又会，又会产生多余的向心加速度，外生多余的向心加速度，外轨超超高度高度过大大(过超高超高hg)。14.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、欠、欠(过)超高超高一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求高速列高速列车运行运行时设计超高与欠超高之和允超高与欠超高之和允许值 h+hq：根据根据高速高速铁路路设计规范（范（试行）行）标准，准，实设、过超高之和允超高之和允许值如下表所示：如下表所示：舒适度条件舒适度条件优秀秀良好良好一般一般实设超高与欠超高之和允许值h+hq（mm）有砟轨道200220（220）250（260）无砟轨道220235265一条一条铁路的路的实设 既定，当既定，当 时存在存在未被平衡的未被平衡的离心加速度，即外离心加速度，即外轨超高度不足超高度不足(欠超高欠超高hq)；当当 时，又会，又会产生多余的向心加速度，外生多余的向心加速度，外轨超超高度高度过大大(过超高超高hg)。15.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面3 3、最小曲、最小曲线半径半径线路上路上设置曲置曲线是是为了更好地适了更好地适应地形的地形的变化，减少工程量。曲化，减少工程量。曲线包括包括圆曲曲线和和缓和曲和曲线。曲。曲线地段会地段会增加增加轮轨的磨耗的磨耗，影响列影响列车的的安全与安全与稳定运行定运行。最小曲。最小曲线半径是半径是限制列限制列车最高速度最高速度的主要因素之一，的主要因素之一，且且对工程工程费和运和运营费都有很大影响，需要限制曲都有很大影响，需要限制曲线的半径。的半径。（1）只运行高速或快速旅客列）只运行高速或快速旅客列车的的专线：（2）在客）在客货混跑的高速混跑的高速线路上：路上：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求最小曲最小曲线半径与半径与运运输组织模式模式、速度目速度目标值、旅客乘坐舒适旅客乘坐舒适度度和和列列车运行平运行平稳度度等有关：等有关：16.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面4 4、最大曲、最大曲线半径半径一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求最大曲最大曲线半径半径标准关系到准关系到线路的路的铺设、养、养护、维修能否达到要修能否达到要求的求的精度精度。当曲。当曲线半径大到一定程度后，正矢半径大到一定程度后，正矢值将很小，将很小，测设和和检测精度均精度均难于保于保证极小的正矢极小的正矢值的准确性，可能反而的准确性，可能反而成成为轨道道不平不平顺的因素的因素。因此，。因此，对圆曲曲线的最大半径加以限制：的最大半径加以限制：设计行车速度（km/h）350/250300/200250/200250/160有砟轨道推荐800010000；一般最小7000；个别最小6000推荐60008000；一般最小5000；个别最小4000推荐45007000；一般最小3500；个别最小3000推荐45007000；一般最小4000；个别最小3500无砟轨道推荐800010000；一般最小7000；个别最小5500推荐60008000；一般最小5000；个别最小4000推荐45007000；一般最小3200；个别最小2800推荐45007000；一般最小4000；个别最小3500最大半径12 00012 00012 00012 00017.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度何何谓缓和曲和曲线？直线圆曲线R圆曲线一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求18.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度何何谓缓和曲和曲线？=R缓和曲线直线圆曲线 为了了使使列列车安安全全、平平顺地地由由直直线运运行行到到圆曲曲线(或或由由圆曲曲线运运行行到到直直线）而在直而在直线与与圆曲曲线之之间设置一个曲率半径逐置一个曲率半径逐渐变化的曲化的曲线称称为缓和曲和曲线。一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求19.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度缓和曲和曲线的的线型有多种：型有多种：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求20.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度缓和曲和曲线的的线型有多种，型有多种，三次抛物三次抛物线线型型简单，设计方便，方便，养养护经验丰富等特点，我国客运丰富等特点，我国客运专线铁路采用三次抛物路采用三次抛物线型：型：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求平面：平面：立面：立面：式中，R曲线半径(m)；缓和曲线长度(m)；实设超高(mm)。21.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度 缓和曲和曲线长度由度由车辆脱脱轨加速度加速度、未被平衡横向离心加未被平衡横向离心加速度速度时变率率和和车体体倾斜角速度斜角速度确定，主要是由确定，主要是由超高超高时变率率和和欠超高欠超高时变率率两两项因素确定因素确定缓和曲和曲线的的长度：度：一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求设计最高最高时速或限制速度速或限制速度超高时变率欠超高时变率取整取整为10的倍数。的倍数。22.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面5 5、缓和曲和曲线线型和型和长度度一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求设计速度(km/h)曲线半径(m)350300250优秀良好一般优秀良好一般优秀良好一般120003703303002202001801401301201100041037033024021019016014013010000470420380270240220170150140900053047043030027025019017015080005905304703403002702101901707000670590540390350310240220190680*610*550*6000670590540450410370280250230680*610*550*5500670590540490440390310280250680*610*550*5000-5404804303403002704500570510460380340310585*520*470*4000-570510460420380340585*520*470*3500-4804303803200-4804303803000-480430380490*440*400*2800-480430380490*440*400*23.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面6 6、夹直直线与与圆曲曲线最小最小长度度两相两相邻曲曲线间的直的直线段，即前一曲段，即前一曲线终点点(HZ1)与后一曲与后一曲线起起点点(ZH2)间的直的直线段，称段，称为夹直直线。一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求考考虑列列车的的运行平运行平稳性性和和旅客乘坐舒适度旅客乘坐舒适度，防止列，防止列车在在缓和和曲曲线的出人口的出人口(夹直直线或或圆曲曲线的起的起终点点)发生生振振动叠加叠加，以使列，以使列车平平稳地通地通过该地段，需要限制地段，需要限制缓和曲和曲线间的的夹直直线与与圆曲曲线的的最小最小长度：度：圆曲曲线或或夹直直线最小最小长度度设计行行车速度（速度（kmh）350300250圆曲曲线和和夹直直线最小最小长度（度（m）280（210）240（180）200（150）24.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面7 7、线间距距一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求线间距是指相距是指相邻两股道两股道线路中心路中心线之之间的最短距离。其的最短距离。其标准，主要受准，主要受列列车交会运行交会运行时气气动力作用力作用控制。控制。区间及站内正线线间距设计行行车速度（速度（kmh）350300250200最小最小线间距（距（m）5.04.84.64.425.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面8 8、建筑限界、建筑限界一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求建筑限界分建筑限界分为铁路建筑限界路建筑限界、隧道建筑限界隧道建筑限界和和桥梁建梁建筑限界筑限界。我国高速。我国高速铁路建筑限界的基本尺寸取最大高度路建筑限界的基本尺寸取最大高度7.25m，最大，最大宽度度4.6m，即可，即可满足高速行足高速行车安全要求。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26.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面8 8、建筑限界、建筑限界一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求曲曲线地段的建筑限界，地段的建筑限界，应考考虑因超高因超高产生生车体体倾斜斜对曲曲线内内侧的限界加的限界加宽。其加。其加宽量量为式中 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)。27.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面8 8、建筑限界、建筑限界一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求曲曲线上建筑限界的加上建筑限界的加宽范范围，包括全部，包括全部圆曲曲线、缓和和曲曲线和部分直和部分直线，按下，按下图所示所示阶梯加梯加宽方法加方法加宽。28.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面8 8、建筑限界、建筑限界一、高速一、高速铁路路线路路平面平面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求国外高速国外高速铁路路D、Y与与vmax的关系的关系国国别别日本日本法国法国德国德国列列车别车别100100系系200200系系300300系系WIN350 STAR21TGVTGVICEICE（km/hkm/h）210210255255270270350350350350300300270270300300350350B B（m）3.383.383.383.383.383.383.383.383.103.103.023.022.8052.8052.9052.9052.9052.905D D（m）4.34.34.34.34.24.24.34.34.34.34.54.54.24.24.54.54.84.8Y Y（m）0.920.920.920.920.820.820.920.921.201.201.481.481.3951.3951.5951.5951.9101.910D D（B=3.1）（）（m）4.024.024.024.023.923.924.024.024.34.34.584.584.54.54.74.75.05.029.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面1 1、最大坡道、最大坡道二、高速二、高速铁路路线路路纵断面断面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求坡段的坡段的设计坡度坡度应适适应地形，合理地形，合理选用。用。线路的路的最大坡度最大坡度应根据地形条件、根据地形条件、动车组功率、功率、运运输组织模式、模式、设计线的的输送能力送能力、牵引引质量量、工程数量和运工程数量和运营质量等，量等，经过牵引引计算算验算并算并经技技术经济比比选分析后确定。分析后确定。我国我国高速高速铁路路设计规范（范（试行）行）规定正定正线的最大坡度，的最大坡度，不宜大于不宜大于20，困，困难条件下，条件下，经技技术经济比比较，不，不应大于大于30。动车组走行走行线的最大坡度不的最大坡度不应大于大于35。30.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面2 2、相、相邻坡段的坡度差坡段的坡度差二、高速二、高速铁路路线路路纵断面断面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求相相邻坡段的坡段的坡度差允坡度差允许的最大的最大值，主要由保，主要由保证运行运行列列车不断不断钩这一安全条件确定，常一安全条件确定，常规铁路相路相邻坡段的坡段的坡度差主要受坡度差主要受货物列物列车制制约。由于旅客列。由于旅客列车质量量远低低于于货物列物列车，高速高速铁路路设计规范（范（试行）行）对相相邻坡段的坡度差未做坡段的坡度差未做规定。定。31.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面3 3、竖曲曲线二、高速二、高速铁路路线路路纵断面断面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求最小竖曲线半径设计设计最高行最高行车车速度速度/(kmh-1)350300250最小最小竖竖曲曲线线半径（半径（m）250002000032.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面3 3、竖曲曲线二、高速二、高速铁路路线路路纵断面断面的主要技的主要技术参数及要求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设计设计行行车车速度（速度（km/h）350300250平面最小平面最小圆圆曲曲线线半径（半径（m）有有砟轨砟轨道道700050003500无无砟轨砟轨道道600040003000最小最小竖竖曲曲线线半径（半径（m）25000250002000033.线路线路备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速高速铁路路线路的平面和路的平面和纵断面断面4 4、最小坡段、最小坡段长度度二、高速二、高速铁路路线路路纵断面断面的主要技的主要技术参数及要求参数及要求两个坡段的两个坡段的连接点，即坡度接点，即坡度变化点，称化点，称为变坡点坡点。一个坡段两端一个坡段两端变坡点坡点间的水平距离称的水平距离称为坡段坡段长度度。最小坡段长度设计设计行行车车速度（速度（kmh）350300250一般条件（一般条件（m）200012001200困困难难条件（条件（m）90090090034.