摆式列车与铁路既有线提速

1、摆式列车与铁路既有线提速    摘要：从我国铁路列车提速的现状入手，通过摆式列车与普通列车的对比，分析了摆式列车提速的优势和存在的问题，对在铁路既有线利用摆式列车提速提出了相应对策。关键词：摆式列车；铁路既有线；提速；对策各种交通工具的速度竞争伴随着经济发展越来越激烈。作为高度发达国家的美国已进入航空时代，而日、英、德等国则在发展和完善高速铁路。中国距离航空时代尚遥远，但航空对铁路的冲击日渐明显。随着高速公路的快速发展，公路在旅客运输市场中对铁路运输的挤压不断加剧。我国铁路企业清醒地认识到提速是提高竞争力的最直接手段，在近年内连续进行了4次铁路列车大提速

2、，有效缓解了客运市场份额下降的趋势。但是，铁路列车经过这4次大提速后，线路和机车车辆可利用的提速空间已经很小，继续提速的效应将非常微小。因此，如何策划下一步的铁路提速战略是当前面临的一个主要问题。综观国外铁路列车提速的发展过程和我国铁路的现状，发展摆式列车应是铁路列车大面积提速的主攻方向。虽然摆式列车技术有待进一步完善，但只要认真吸取国外的经验，加大开发力度，以其所具有的优越条件，一定能给铁路运输带来新的活力。1既有线提速所面临的困扰我国现阶段提速的主要手段是线路改造及提高机车车辆的构造速度和运输组织水平，但这三者在下一步提速中都面临着很大困难。11线路改造方面目前，既有线提速的制约因素主要来

3、自于道岔和曲线的速度限制，存在投入高、效果差的问题。从纯线路改造提速的效果看，现阶段投资3000万元，普通列车可压缩运行时间46min。而对全国铁路线进行改造，不仅工程浩大，而且从经济上和时间上都是不现实的，难解燃眉之急，只能作为一个分步实施的辅助方案。12机车、车辆方面现在铁路线上运行的绝大部分机车车辆的构造速度均大于或等于线路的最大允许速度。因此，制约列车提速的关键仍然是线路允许速度，也即机车、车辆的构造速度应与线路允许速度相匹配，否则无法发挥机车、车辆的提速作用。13运输组织方面铁路的4次大提速除在主要干线上进行线路改造和部分线路提高允许速度外，还主要通过减少停站和停站时间标准，以及使用

4、紧密会车等方法来压缩旅行时间。但进一步压缩停站时间标准和提高运输组织水平，其提速空间是很小的，同时也受目前设备水平和人员素质的限制。2摆式列车提速的原理常规铁路车辆通过曲线时，速度有一定限制，以避免出现过大的欠超高(或过大的未平衡离心力)，使乘客产生不舒适感。摆式列车的特点是当车辆通过曲线时，车体向曲线内侧倾斜，使得车体和旅客自重的横向分量加大，可抵消一部分车辆离心加速度造成的横向分力，从而使列车能以较高速度安全地通过曲线，旅客不会产生不舒适感(见图1)。图1摆式列车提速原理示意图图1中G为车体质量；S为车体重心；F为离心力；为倾摆角；为轨道超高角。3摆式列车与普通列车运行速度计算的区别由图1

5、可见，车体倾角的作用和超高的作用是相当的，都可以抵消部分离心力。但摆式列车的最大倾摆角度和提高速度的幅度并不是没有限制的，世界各国30多年摆式列车的开发与试验经验证明，倾摆角度过大势必使车体的旋转速度过大，使乘客不舒适、晕车，而且提高列车在曲线上的运行速度也受到轮轨安全性的限制。经验证明，车体倾摆8°，曲线速度提高30左右能够保证乘客的舒适度和轮轨作用的安全性。因此，随着摆式列车技术的成熟，世界各国的主动倾摆摆式列车的倾摆角度大都定为8°。列车通过曲线的速度公式推导如下：设h为轨道超高(mm)；hf为允许的欠超高(未平衡离心加速度等效超高)(mm)；2、为车体相对轨道倾摆角

6、的等效超高(mm)；hb为左右车轮滚动圆间距(1500mm)；R为曲线半径(m)。由V2/R=g×h/S推出列车平衡速度：则普通列车允许的运行速度：摆式列车允许的运行速度：4摆式列车提速的优势和不足41摆式列车提速的优势411摆式列车与普通列车速度对比摆式列车车体倾摆8°，扣除弹簧悬挂装置受车体离心力距造成的负倾角，则实际倾摆角度约为65°7°，等效超高约为170mm。我国开发摆式列车的设计任务书确定未平衡离心加速度不大于0077g，相当于欠超高115mm。按标准轨距计算得出的我国普通列车和摆式列车通过曲线的速度对比见表1(轨道超高按150mm计算)。表

7、1容许的最大曲线通过速度  曲线半径（m）300400500600800100012001400普通列车（km/h）758797107123138151163摆式列车（km/h）105121135148171192210227由表1可见，我国既有线若采用摆式列车，通过曲线的运行速度可提高30以上。412摆式列车与普通列车提速对比在三茂线三水茂名东间312km既有线上相同列车编组的条件下，利用计算机进行模拟牵引计算，摆式列车的纯运行时间比普通列车压缩3035min。同时也发现，曲线越多的线路，提速效果越明显。摆式列车主要是以较高运行速度通过曲线来提速，因而在曲线较多的线路上具有很高的提

8、速优越性。42摆式列车提速存在的问题(1)摆式列车成本高。现国产摆式动车的平均价格近1000万元辆，一般是采用国外及国内设备进行组装，如不采用规模经济及其他压缩成本的方法使单位价格降低，将影响其推广应用。(2)摆式列车车型单一。摆式列车现有的主要车型是座席车，开行距离定位在中短途。如在中长距离范围应用开行，将需要更多的车型。(3)对设备检修和人员要求高。摆式列车要求专门的检修设备和人员，需对现有客车检修设备进行改造，同时要培养专门的检修人员。(4)对线路的要求及影响。开行摆式列车仍需要对线路调整曲线超高和加固，由于与普通客、货车速度差较大，加大了线路养护的难度，同时也会导致线路整体通过能力的下

9、降。(5)完善运输组织规章。铁路技术管理规程等现行规章对各种线路曲线、道岔型号的行车速度限制应增加适用于摆式列车的条款，以使摆式列车的运行有章可循。5摆式列车提速的主要对策开行摆式列车可在不对既有铁路线进行大的改造，投入相对较少的情况下，较快实现铁路列车的大面积提速，从而提高铁路的整体竞争能力。因此，应针对存在的问题尽快采取相应的对策措施。(1)加强摆式列车研制工作。我国应增加技术力量的投入，加快摆式列车的国产化进程，特别是核心技术的掌握。根据国内铁路特点，进行多种车型的研制，一旦条件成熟，加大生产规模，减少成本，以利于推广应用。(2)完善相关规章。及时组织有关专家进行讨论，通过测试或模拟等手段确定摆式列车行车速度的限制数据，修改和补充规章有关内容。(3)进行线路整治和改造。山区铁路线路条件较差，应适当加固路基，以防止高速运行时轨道侧移。适当调整曲线超高和延长缓和曲线长度，特别是S形曲线处的缓和曲线长度，要求外轨超高与缓和曲线长度之比小于或等于1mmm，以提高旅客舒适度。同时，逐步对既有线进行改造，毕竟线路改造才是提速的治本之举。(4)摆式列车应用方案设想。目前我国尚不具备大规模生产摆式列车的条件，可先期考虑在客流较