论文部分内容阅读
摘 要：目前我国铁路大部分省市正在进行高速铁路或客运专线的建设，由于高速铁路线路平面设置考虑到投资规模和地方发展需要，一般与既有铁路并行，部分地段既有线需要改造。新建及改建线路施工过程中，需对线路曲线、坡度、股道等技术资料上报LKJ数据给设备管理单位，曾经上海铁路局工务处以曲线资料中两个困难条件不能同时存在为由拒绝接收线路。现就一段沪昆下行线改线的曲线要素的设置举例，对线路曲线要素中困难条件设置的合理性进行探讨。
关键词：困难条件；曲线要素的设置；合理性
1 曲线要素
曲线主要分为圆曲线和缓和曲线，曲线要素主要有曲线半径、线路的容许速度、曲线超高、曲线超高顺坡率、夹直线长度、圆曲线（缓和曲线）长度、曲线加宽等。
2 既有线改造曲线的确定
2.1 曲线半径
一般来说，高速铁路线路平面确定后，既有线需要改造地段的曲线也就确定了位置，同时由于既有铁路长期运营，速度目标值就已经确定。接下来的问题就是如何使设置的曲线满足要求。
（1）满足旅客列车最高行车速度的最小半径
从公式一可以看出，线路的容许速度跟曲线半径关系较大，总的来说，曲线半径越大，线路的容许速度越快。以单线地段为例，曲线线路的最高允许速度为Vmax=4.12km/h，最低允许速度为Vmin=2.52km/h。
（2）旅客舒適度与内外轨均磨条件下的最小曲线半径
R—舒适与均磨半径
Vmax—线路的容许速度（km/h）
Vh—货物列车的设计速度（km/h），以线路设计速度对应；120km/h对应货物列车70km/h。
hqy—允许欠超高值（mm），一般取75mm、困难取90mm
hgy—允许过超高值（mm），一般取30mm、困难取50mm
举例说明：金华东至东孝区间内的沪昆下行线，由于某高速铁路的修建需要改移，改线起讫里程为K354+688.7～K355+881.41，长度为1193.71m；此段既有线为区间，设计速度为120km/h，共设置了两段曲线，曲线半径为800m，曲线要素见下表：
按照公式一，既有线速度120km/h的区段，曲线半径至少需要设置850m以上才能满足要求，设置的800m半径为困难条件下的最小值。
把以上数值带入公式二，曲线半径至少需要设置1120m以上才能满足旅客舒适度和均磨条件下的要求。
2.2 曲线超高
为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，使曲线地段外股钢轨高于内股钢轨的数值。列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，也使旅客感到不适、货物产生位移等。因此需要将曲线外轨适当抬高，使列车的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。
h—设置的超高值（mm）
VC—加权平均法计算的平均速度（km/h）
如果列车通过曲线的行车速度V>VC，则需要设置的超高大于实际超高，称为欠超高hqy，一般取75mm、困难取90mm；如果列车通过曲线的行车速度V 同样以此段改线的曲线要素为例，旅客列车按最高速度120km/h，平衡超高为212.4mm，货物列车按照70km/h，停站列车检算为72.275mm。
把Vmax=120km/h，Vmin=70km/h，hqy=90mm，hgy=50mm带入公式三、公式四，计算出来的R=800.71m，理论上R=800m的曲线在困难条件曲线超高是基本可以满足欠超高90mm，过超高50mm的要求的。
但是，实际的超高值按照最大125mm设置的话，欠超高为87.4mm，过超高值52.725mm>50m的困难条件，所以设计半径为800m，如果按照的120km/h的旅客列车速度是不能满足超高要求的，此段需要限速运行。
2.3 超高顺坡
曲线超高应在整个缓和曲线内顺完，如缓和曲线长度不足，顺坡可延伸至直线上，考虑到直线上应有一定的平顺性，在直线上的顺坡的超高不得大于15mm。
顺坡率i=h/l
i—顺坡率。
h—曲线设置的超高（m）
l—缓和曲线长度（m），线路允许速度为120km/h，最小缓和曲线长度130m。
允许速度大于120km/h的线路，顺坡坡度不应大于1/（10Vmax），其他线路不应大于l/（9Vmax）；《铁路线路维修规则》。
还是以此曲线要素为例，最小缓和曲线满足困难条件下130m的要求。
但是超高设置为125mm或者以上的情况下，顺坡率=0.96‰》l/（9Vmax）=0.926‰，故超高顺坡率比困难条件下大。
2.4 夹直线
夹直线为两曲线间的直线，列车通过夹直线时，要跨过夹直线前后的缓直点和直缓点，车轮与钢轨冲击引起转向架弹簧的振动。为保证缓直点和直缓点产生的振动不叠加，以保证旅客舒适，夹直线应有足够长度。根据这一条件可知，夹直线长度与行车速度成正比，即行车速度愈高，所需的夹直线长度愈长。《铁路线路设计规范》里面对圆曲线或夹直线的最小要求：
以此段曲线为例，120km/h的区段，一般夹直线长度为80m，困难条件为50m，此段曲线采用了51.53m的困难条件。
此段改移沪昆上行线共计设置的困难条件基本包括曲线半径、缓和曲线长度、夹直线长度等，根据计算实际设置的超高级超高顺坡率不能满足速度的要求。故在路基工程及预铺线路施工完成后上报LKJ数据资料时上海铁路局工务处拒绝接收此线路，既有线改造封锁计划不予批准，后经业主、设计单位及上海路局多次开会协商，上海铁路局最终同意接收此段线路、下达封锁施工命令。在此过程中推迟线路拨接工期3个月，耗费大量精力。
综上所述，对既有线改造来说，曲线的要素的设置，有下面几点需要注意：
（1）曲线要素中曲线半径是很重要的因素，曲线半径过小会影响旅客列车的运行速度。
（2）建议在120km/h的区段，R=800m的半径是不能满足困难条件下的技术要求的。如果同时设计缓和曲线为困难条件的话，超高及超高顺坡率也不能满足困难条件的要求，此段线路必须限速运行，对铁路的营运能力影响较大。
（3）对既有线曲线要素的技术选配上，同一条曲线的实际设置欠超高、超高顺坡率、夹直线长度等3个技术参数，不得同时采用两个及以上的困难条件；如果采用一则对列车的运行安全造成影响，二则会对后期的养护维修造成较大的工作量。若设计文件与此条件发生冲突，需在施工前与设备管理单位及设计单位协商确定。
参考文献
[1]铁路线路设计规范（GB50090-2006）[S].中国计划出版社，2006.
[2]郭谨一，常超凡，高峰.世界高速铁路客运专线建设条件分析[J].综合运输，2006，（10）：82-84.
（作者单位：中铁四局集团第二工程有限公司）
关键词：困难条件；曲线要素的设置；合理性
1 曲线要素
曲线主要分为圆曲线和缓和曲线，曲线要素主要有曲线半径、线路的容许速度、曲线超高、曲线超高顺坡率、夹直线长度、圆曲线（缓和曲线）长度、曲线加宽等。
2 既有线改造曲线的确定
2.1 曲线半径
一般来说，高速铁路线路平面确定后，既有线需要改造地段的曲线也就确定了位置，同时由于既有铁路长期运营，速度目标值就已经确定。接下来的问题就是如何使设置的曲线满足要求。
（1）满足旅客列车最高行车速度的最小半径
从公式一可以看出，线路的容许速度跟曲线半径关系较大，总的来说，曲线半径越大，线路的容许速度越快。以单线地段为例，曲线线路的最高允许速度为Vmax=4.12km/h，最低允许速度为Vmin=2.52km/h。
（2）旅客舒適度与内外轨均磨条件下的最小曲线半径
R—舒适与均磨半径
Vmax—线路的容许速度（km/h）
Vh—货物列车的设计速度（km/h），以线路设计速度对应；120km/h对应货物列车70km/h。
hqy—允许欠超高值（mm），一般取75mm、困难取90mm
hgy—允许过超高值（mm），一般取30mm、困难取50mm
举例说明：金华东至东孝区间内的沪昆下行线，由于某高速铁路的修建需要改移，改线起讫里程为K354+688.7～K355+881.41，长度为1193.71m；此段既有线为区间，设计速度为120km/h，共设置了两段曲线，曲线半径为800m，曲线要素见下表：
按照公式一，既有线速度120km/h的区段，曲线半径至少需要设置850m以上才能满足要求，设置的800m半径为困难条件下的最小值。
把以上数值带入公式二，曲线半径至少需要设置1120m以上才能满足旅客舒适度和均磨条件下的要求。
2.2 曲线超高
为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，使曲线地段外股钢轨高于内股钢轨的数值。列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，也使旅客感到不适、货物产生位移等。因此需要将曲线外轨适当抬高，使列车的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。
h—设置的超高值（mm）
VC—加权平均法计算的平均速度（km/h）
如果列车通过曲线的行车速度V>VC，则需要设置的超高大于实际超高，称为欠超高hqy，一般取75mm、困难取90mm；如果列车通过曲线的行车速度V
把Vmax=120km/h，Vmin=70km/h，hqy=90mm，hgy=50mm带入公式三、公式四，计算出来的R=800.71m，理论上R=800m的曲线在困难条件曲线超高是基本可以满足欠超高90mm，过超高50mm的要求的。
但是，实际的超高值按照最大125mm设置的话，欠超高为87.4mm，过超高值52.725mm>50m的困难条件，所以设计半径为800m，如果按照的120km/h的旅客列车速度是不能满足超高要求的，此段需要限速运行。
2.3 超高顺坡
曲线超高应在整个缓和曲线内顺完，如缓和曲线长度不足，顺坡可延伸至直线上，考虑到直线上应有一定的平顺性，在直线上的顺坡的超高不得大于15mm。
顺坡率i=h/l
i—顺坡率。
h—曲线设置的超高（m）
l—缓和曲线长度（m），线路允许速度为120km/h，最小缓和曲线长度130m。
允许速度大于120km/h的线路，顺坡坡度不应大于1/（10Vmax），其他线路不应大于l/（9Vmax）；《铁路线路维修规则》。
还是以此曲线要素为例，最小缓和曲线满足困难条件下130m的要求。
但是超高设置为125mm或者以上的情况下，顺坡率=0.96‰》l/（9Vmax）=0.926‰，故超高顺坡率比困难条件下大。
2.4 夹直线
夹直线为两曲线间的直线，列车通过夹直线时，要跨过夹直线前后的缓直点和直缓点，车轮与钢轨冲击引起转向架弹簧的振动。为保证缓直点和直缓点产生的振动不叠加，以保证旅客舒适，夹直线应有足够长度。根据这一条件可知，夹直线长度与行车速度成正比，即行车速度愈高，所需的夹直线长度愈长。《铁路线路设计规范》里面对圆曲线或夹直线的最小要求：
以此段曲线为例，120km/h的区段，一般夹直线长度为80m，困难条件为50m，此段曲线采用了51.53m的困难条件。
此段改移沪昆上行线共计设置的困难条件基本包括曲线半径、缓和曲线长度、夹直线长度等，根据计算实际设置的超高级超高顺坡率不能满足速度的要求。故在路基工程及预铺线路施工完成后上报LKJ数据资料时上海铁路局工务处拒绝接收此线路，既有线改造封锁计划不予批准，后经业主、设计单位及上海路局多次开会协商，上海铁路局最终同意接收此段线路、下达封锁施工命令。在此过程中推迟线路拨接工期3个月，耗费大量精力。
综上所述，对既有线改造来说，曲线的要素的设置，有下面几点需要注意：
（1）曲线要素中曲线半径是很重要的因素，曲线半径过小会影响旅客列车的运行速度。
（2）建议在120km/h的区段，R=800m的半径是不能满足困难条件下的技术要求的。如果同时设计缓和曲线为困难条件的话，超高及超高顺坡率也不能满足困难条件的要求，此段线路必须限速运行，对铁路的营运能力影响较大。
（3）对既有线曲线要素的技术选配上，同一条曲线的实际设置欠超高、超高顺坡率、夹直线长度等3个技术参数，不得同时采用两个及以上的困难条件；如果采用一则对列车的运行安全造成影响，二则会对后期的养护维修造成较大的工作量。若设计文件与此条件发生冲突，需在施工前与设备管理单位及设计单位协商确定。
参考文献
[1]铁路线路设计规范（GB50090-2006）[S].中国计划出版社，2006.
[2]郭谨一，常超凡，高峰.世界高速铁路客运专线建设条件分析[J].综合运输，2006，（10）：82-84.
（作者单位：中铁四局集团第二工程有限公司）