推薦曲線半徑納入鐵路線路設(shè)計系列標(biāo)準(zhǔn)的意義及其建議值

劉 華

(鐵道部經(jīng)濟規(guī)劃研究院技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所，北京 100038)

在鐵路線路專業(yè)設(shè)計規(guī)范中，平面曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)的制定始終是重中之重。規(guī)范中平面曲線的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一般圍繞曲線半徑的確定原則、曲線半徑的設(shè)計序列值、最小曲線半徑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，逐項分條給出定性或定量的規(guī)定。近幾年，結(jié)合我國鐵路的工程實踐和運營維護的經(jīng)驗，在客貨共線和客運專線鐵路的線路專業(yè)系列設(shè)計規(guī)范中，有部分規(guī)范增加了推薦曲線半徑或常用曲線半徑、優(yōu)先選用曲線半徑的取值。設(shè)計規(guī)范中是否應(yīng)該納入這項內(nèi)容，目前存在兩種意見:一是沿用設(shè)計規(guī)范的傳統(tǒng)寫法，即規(guī)范中給出曲線半徑的序列值，要求設(shè)計人員由大到小選用;另一種是規(guī)范中給出曲線半徑的推薦值，設(shè)計中盡量使用推薦曲線半徑，慎用最小曲線半徑。

從指導(dǎo)設(shè)計人員更好地使用標(biāo)準(zhǔn)和減少養(yǎng)護維修工作量的角度出發(fā)，筆者認(rèn)為有必要將現(xiàn)行不同規(guī)范中出現(xiàn)的推薦曲線半徑、常用曲線半徑、優(yōu)先采用曲線半徑等術(shù)語，統(tǒng)一命名為推薦曲線半徑，并將推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)納入鐵路線路專業(yè)系列設(shè)計規(guī)范中。

1 規(guī)范中納入推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)的意義

1.1 提高線路平面設(shè)計質(zhì)量

曲線設(shè)計時須充分考慮地形、地質(zhì)條件，適應(yīng)線路兩側(cè)既有建筑物的要求。設(shè)計規(guī)范中納入推薦曲線半徑，可較好地適應(yīng)地形條件，增加曲線半徑選擇的靈活性，避免設(shè)計時頻繁使用最小曲線半徑，保證良好的線路平面條件，提高設(shè)計規(guī)范的指導(dǎo)性和可操作性。與最小半徑曲線相比，推薦半徑曲線可增加司機的視線距離，改善列車運行中的瞭望條件。

1.2 提高曲線地段列車運行品質(zhì)

平面曲線采用推薦曲線半徑，可以與線路縱斷面更好地相互匹配，降低運行列車的橫向加速度和豎向加速度，減少列車運行中各種振動疊加的可能性，使得線路與列車保持良好的匹配關(guān)系，提高線路的平順性，增加旅客舒適度，有效地提高曲線地段列車的運行質(zhì)量。

1.3 減少運營線路的養(yǎng)護維修工作量

采用推薦半徑的曲線，可降低外輪輪緣與外軌軌頭內(nèi)側(cè)摩擦引起的鋼軌磨耗，減小鋼軌損傷，保持曲線地段線路的軌距、水平及方向等幾何形態(tài)的穩(wěn)定，從而優(yōu)化列車運營條件，減少養(yǎng)護維修工作量，節(jié)約運營維護成本。

1.4 實現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的優(yōu)化配置

采用推薦曲線半徑的線路，不僅能夠滿足設(shè)計行車速度、列車運行時間和線路輸送能力的要求，還能通過優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮工程費和運營費，實現(xiàn)鐵路建設(shè)和運營維修綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的優(yōu)化配置。

2 推薦曲線半徑的計算

2.1 計算公式

(1)客貨共線鐵路的推薦曲線半徑可按下式計算

式中 Rgt——客貨共線鐵路推薦曲線半徑，m;

vk——旅客列車最高設(shè)計行車速度，km/h;

vh——貨物列車最高設(shè)計行車速度，km/h;

hq——欠超高，mm;

hg——過超高，mm。

(2)客運專線鐵路的推薦曲線半徑可按下式計算

式中 Rkt——客運專線鐵路推薦曲線半徑，m;

vg——高速列車設(shè)計行車速度，km/h;

vd——低速列車設(shè)計行車速度，km/h;

hq——欠超高，mm;

hg——過超高，mm。

2.2 計算參數(shù)

2.2.1 速度匹配值

隨著多條客運專線鐵路投入運營，我國鐵路正逐步實現(xiàn)客貨分線運輸方式，客貨共線鐵路上普通客車和貨車共線運行，客運專線鐵路上高速動車組和低速動車組或普通客車共線運行。

結(jié)合近年工程設(shè)計、建設(shè)、運營實踐經(jīng)驗，確定計算推薦曲線半徑時客貨共線、客運專線鐵路的速度匹配值如表1所示。

表1 客貨共線、客運專線鐵路的速度匹配值km/h

2.2.2 欠超高和過超高選取值

(1)欠超高和過超高的產(chǎn)生和作用

曲線上的外軌超高根據(jù)列車平均速度計算確定，并設(shè)置在實際線路上。由于列車通過曲線時的實際行車速度大于或小于平均速度，使得實設(shè)外軌超高與行車速度不相適應(yīng)，因而產(chǎn)生欠超高或過超高。列車通過曲線的速度高于平均速度時則產(chǎn)生欠超高。列車通過曲線的速度低于平均速度時則產(chǎn)生過超高。

欠超高、過超高值的合理選定，不僅可以提高旅客乘坐的舒適度，而且能夠保持列車運行的穩(wěn)定性?？拓浌簿€鐵路設(shè)計時，由于貨車的軸重及通過總重大于客車，貨車對曲線內(nèi)軌磨耗和鋼軌損傷較客車嚴(yán)重，所以過超高選取值小于欠超高值。高速鐵路設(shè)計時，由于高、低速動車組列車的走行性能對內(nèi)軌磨耗和鋼軌損傷較小，故過超高選取值與欠超高值一致。

(2)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中欠超高和過超高的選取值

①《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090—2006)中，計算平面曲線半徑優(yōu)先值時，欠超高值采用30～60 mm，過超高值采用15～30 mm。

②《新建時速200公里客貨共線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)函［2005］285號)中，計算常用曲線半徑時，欠超高值采用35～55 mm，過超高值采用15～25 mm。

③《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》(TB10621—2009)中，計算常用曲線半徑時，欠、過超高之和采用60～100 mm。

(3)結(jié)合工程建設(shè)和運營維護經(jīng)驗，通過對欠、過超高值合理性的分析，確定計算推薦曲線半徑的欠、過超高值如下。

客貨共線鐵路:欠超高選取值30～60 mm，過超高選取值 15～25 mm，欠、過超高之和選取值 45～80 mm。

客運專線鐵路:欠、過超高選取值30～50 mm，欠、過超高之和選取值70～100 mm。

2.3 推薦曲線半徑計算值

(1)客貨共線鐵路(表2)

(2)客運專線鐵路(表3)

表2 客貨共線鐵路推薦曲線半徑計算值

表3 客運專線鐵路推薦曲線半徑計算值

3 推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

綜合考慮各參數(shù)值之間的關(guān)系，得出推薦曲線半徑的上、下限標(biāo)準(zhǔn)建議值如下。

(1)客貨共線鐵路(表4)

表4 客貨共線鐵路推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

(2)客運專線鐵路(表5)

表5 客運專線鐵路推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

4 結(jié)語

綜上所述，設(shè)計中采用推薦曲線半徑，可以有效地提高線路平面質(zhì)量、保持線路平順、增加旅客舒適度、減少養(yǎng)護維修工作量、實現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟的優(yōu)化配置;線路設(shè)計規(guī)范中納入推薦曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)，有利于指導(dǎo)設(shè)計人員更好地使用規(guī)范，加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)合理性、技術(shù)經(jīng)濟性和設(shè)計可操作性，有效地提高線路的平面設(shè)計質(zhì)量。

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