第2章_高速铁路线路设施(平纵断面)

1、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月制月制高速铁路运输设备高速铁路运输设备备备设设铁铁高高2.1 2.1 概述概述 高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，其运高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，其运营特征概括为营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、节能环保节能环保和和高密度高密度。 要求高速线路具有要求高速线路具有高平顺性高平顺性、高稳定性、高稳定性、高可靠性高可靠性及一定的及一定的耐久性耐久性。 高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路的的平顺性平顺性为主。为主。 高技术要求、高

2、标准地建设高速铁路高技术要求、高标准地建设高速铁路路基路基、桥桥梁梁、隧道隧道、轨道结构轨道结构等重要基础设施设备。等重要基础设施设备。备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面如何表示这条线路？如何表示这条线路？用它的中心线来表示线路在空间的位置。用它的中心线来表示线路在空间的位置。何谓线路中心线？何谓线路中心线？备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面线路中心线线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线是指距外轨半个轨距的铅垂线ABAB与两路肩边与两路肩边缘水平连线缘水平连线CD交点交点O的纵向连线。如下图所示

3、：的纵向连线。如下图所示：LL/2ABDCO备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面 线路中心线在水平面上的投影，叫做线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面铁路线路的平面( (俯视俯视) )，表明线路的表明线路的直、曲变化状态直、曲变化状态, ,包包含含直线直线和和曲线曲线组成；组成； 线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面铁路线路的纵断面（侧视），表明线路的（侧视），表明线路的坡度变化，坡度变化，包含包含平道平道、坡道坡道及及竖曲线竖曲线。线路纵断面线路平面高速铁路线路平面标准包括高速铁路线

4、路平面标准包括超高（超高（欠超高欠超高,过超高）过超高）、最最小曲线半径小曲线半径、缓和曲线长度缓和曲线长度等；等；线路纵断面标准包括线路纵断面标准包括最大坡度值最大坡度值和和竖曲线竖曲线等。等。备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面曲线地段的特点？曲线地段的特点？*外轨超高外轨超高？HGF FsinGcosF 为了平衡离心力，使内为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂外两股钢轨受力均匀，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，将外轨抬高一定程度。外轨抬高一定程度。2vFmR*轨距加宽轨距加宽一、

5、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小半径曲线的轨距要适当半径曲线的轨距要适当加宽加宽，以使机车车辆，以使机车车辆能能顺利顺利通过曲线，减少轮轨间的通过曲线，减少轮轨间的磨耗磨耗。曲线地段的特点？曲线地段的特点？*外轨超高外轨超高？*轨距加宽轨距加宽？一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路

6、的平面和纵断面1、最大超高、最大超高理论超高度：理论超高度：211.8vhR平一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面:, / , hmmvkm hRm平式中超高，平均行驶速度，曲线半径， 。cossinFG2cossinG vGg R5sintan 在时，tansin11500,km/ hm/s,Smm v取由则211.8vhR平22vG vFmRg RHGF FsinGcosF外轨超高S12tanvgR21S vhgR1hS2vgR备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速

7、铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面1、最大超高、最大超高理论超高度：理论超高度：:mm, km/h, mhvR平式中超高，过曲线各列车的平均速度，曲线半径， 。211.8vhR平一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求最大超高允许值最大超高允许值h主要取决于列车在曲线上停车时的主要取决于列车在曲线上停车时的安全、安全、稳定稳定和和旅客乘坐舒适度旅客乘坐舒适度要求。（要求。（我国新建客专最大超高采用我国新建客专最大超高采用170mm）确定设计速度及运行速度确定设计速度及运行速度确定确定实设超高实设超高与欠与欠(过过)超高超高（影响舒适度的参数

8、）（影响舒适度的参数）备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面2、欠、欠(过过)超高超高一条铁路的一条铁路的实设实设 既定，当既定，当 时存在未被平衡的时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当 时，时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；欠超高、过超高欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使都会使钢轨承受走行列车的偏压，使内外轨因过大偏载而引

9、起严重的不均等磨耗内外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗。211.8vhR平vh平hvv平vv平限制欠超高、过超高以限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的保证高速铁路线路所要求的高平顺性高平顺性和和高舒适度高舒适度。一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求理论超高理论超高备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面2、欠、欠(过过)超高超高211.8vhR平vh平一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求1993年在中国铁道科学院环形铁道进行的广深准高速客车运行年在中国铁

10、道科学院环形铁道进行的广深准高速客车运行中，专家对舒适度和欠超高关系的评价意见，以及京津城际铁路中，专家对舒适度和欠超高关系的评价意见，以及京津城际铁路测试结果等，欠超高取值如下：测试结果等，欠超高取值如下：舒适度良好：hq=40mm；舒适度一般：hq=80mm；舒适度较差：hq=110mm。理论超高理论超高一条铁路的一条铁路的实设实设 既定，当既定，当 时存在未被平衡的时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当 时，时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。hvv平vv平

11、备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面2、欠、欠(过过)超高超高211.8vhR平vh平一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求对跨线旅客列车的过超高允许值对跨线旅客列车的过超高允许值hg，目前国内没有试验，目前国内没有试验资料，只能采用类比方法确定。资料，只能采用类比方法确定。考虑到客运专线铁路的本线与跨线旅客列车共线运营模考虑到客运专线铁路的本线与跨线旅客列车共线运营模式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度，式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度，因此因此取过超高允许值与欠超高允许

12、值一致取过超高允许值与欠超高允许值一致。理论超高理论超高一条铁路的一条铁路的实设实设 既定，当既定，当 时存在未被平衡的时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当 时，时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。hvv平vv平备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面2、欠、欠(过过)超高超高一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求高、低速列车共线允许时欠、过超高之和的允许值高、低速列车共线允许

13、时欠、过超高之和的允许值hq+hg ：考虑为适应实际运营中列车运行条件发生变化而预留一定超高考虑为适应实际运营中列车运行条件发生变化而预留一定超高调整幅度调整幅度h（2050mm）。）。根据根据高速铁路设计规范（试行）高速铁路设计规范（试行）标准，欠、过超高之和允许值如下表所示：标准，欠、过超高之和允许值如下表所示： qgqghhhh舒适度条件舒适度条件优秀优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）一条铁路的一条铁路的实设实设 既定，当既定，当 时存在未被平衡的时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超

14、高欠超高hq)；当；当 时，时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。hvv平vv平备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面2、欠、欠(过过)超高超高一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求高速列车运行时设计超高与欠超高之和允许值高速列车运行时设计超高与欠超高之和允许值 h+hq ：根据根据高速铁路设计规范（试行）高速铁路设计规范（试行）标准，实设、过超高之和允许值如下表所示：标准，实设、过超高之和允许值如下表所示： qqhhhh舒适度条件舒适度条

15、件优秀优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220235265一条铁路的一条铁路的实设实设 既定，当既定，当 时存在未被平衡的时存在未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高欠超高hq)；当；当 时，时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高过超高hg)。hvv平vv平备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面3、最小曲线半径、最小曲线半径线路上设置曲线是为了更好地适应地形的变化，减少工程量。曲

16、线路上设置曲线是为了更好地适应地形的变化，减少工程量。曲线包括线包括圆曲线圆曲线和和缓和曲线缓和曲线。曲线地段会。曲线地段会增加轮轨的磨耗增加轮轨的磨耗，影响列车影响列车的安全与稳定运行的安全与稳定运行。最小曲线半径是。最小曲线半径是限制列车最高速度限制列车最高速度的主要因素的主要因素之一，且对工程费和运营费都有很大影响，需要限制曲线的半径。之一，且对工程费和运营费都有很大影响，需要限制曲线的半径。（1）只运行高速或快速旅客列车的专线：）只运行高速或快速旅客列车的专线：2maxmin11.8qvRhh（2）在客货混跑的高速线路上：）在客货混跑的高速线路上：22maxminmin11.8()qg

17、vvRhh一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求最小曲线半径与最小曲线半径与运输组织模式运输组织模式、速度目标值速度目标值、旅客乘坐舒适旅客乘坐舒适度度和和列车运行平稳度列车运行平稳度等有关：等有关：备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面4、最大曲线半径、最大曲线半径一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否达到要最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否达到要求的求的精度精度。当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小

18、，测设和。当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小，测设和检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而成为轨道成为轨道不平顺的因素不平顺的因素。因此，对圆曲线的最大半径加以限制：。因此，对圆曲线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800

19、010000；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 000备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度何谓缓和曲线？何谓缓和曲线？直线2vFmR0F 圆曲线R圆曲线一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高

20、速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度何谓缓和曲线？何谓缓和曲线？=R缓和曲线直线圆曲线2vFmR2vFm 为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线缓和曲线。0F 一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度

21、缓和曲线的线型有多种：缓和曲线的线型有多种：一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度缓和曲线的线型有多种，缓和曲线的线型有多种，三次抛物线线型三次抛物线线型简单，设计方便，简单，设计方便，养护经验丰富等特点，我国客运专线铁路采用三次抛物线型：养护经验丰富等特点，我国客运专线铁路采用三次抛物线型：一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求平面：平面：306xyRl立面：立面：00h xhl式中，

22、 R曲线半径(m)； 缓和曲线长度(m)； 实设超高(mm)。0h0l备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度 缓和曲线长度由缓和曲线长度由车辆脱轨加速度车辆脱轨加速度、未被平衡横向离心加未被平衡横向离心加速度时变率速度时变率和和车体倾斜角速度车体倾斜角速度确定，主要是由确定，主要是由超高时变率超高时变率和和欠超高时变率欠超高时变率两项因素确定缓和曲线的长度：两项因素确定缓和曲线的长度： max13.6vhlf max13.6qvhl一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及

23、要求设计最高时速或限制速度设计最高时速或限制速度超高时变率欠超高时变率取整为取整为10的倍数。的倍数。备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面5、缓和曲线线型和长度、缓和曲线线型和长度一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术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12000370330300220200180140130120110004103703302402101901601401301000047042038027024022017015014090005

24、3047043030027025019017015080005905304703403002702101901707000670590540390350310240220190680*610*550*6000670590540450410370280250230680*610*550*5500670590540490440390310280250680*610*550*5000-5404804303403002704500570510460380340310585*520*470*4000-570510460420380340585*520*470*3500-4804303803200-480

25、4303803000-480430380490*440*400*2800-480430380490*440*400*备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面6、夹直线与圆曲线最小长度、夹直线与圆曲线最小长度两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点(HZ1)与后一曲线起与后一曲线起点点(ZH2)间的直线段，称为间的直线段，称为夹直线夹直线。.max(1.5 2)/3.6j ylTv一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求考虑列车的考虑列车的运行平稳性运行平稳性和和旅客乘坐舒适度旅客

26、乘坐舒适度，防止列车在缓和，防止列车在缓和曲线的出人口曲线的出人口(夹直线或圆曲线的起终点夹直线或圆曲线的起终点)发生发生振动叠加振动叠加，以使列，以使列车平稳地通过该地段，需要限制缓和曲线间的夹直线与圆曲线车平稳地通过该地段，需要限制缓和曲线间的夹直线与圆曲线的最小长度：的最小长度：.maxmax2 1.0/3.60.6j ylvv圆曲线或夹直线最小长度圆曲线或夹直线最小长度设计行车速度（设计行车速度（kmh）350300250圆曲线和夹直线最小长度（圆曲线和夹直线最小长度（m）280（210）240（180）200（150）备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路

27、线路的平面和纵断面7、线间距、线间距一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求线间距是指相邻两股道线路中心线之间的最短距离。其线间距是指相邻两股道线路中心线之间的最短距离。其标准，主要受标准，主要受列车交会运行时气动力作用列车交会运行时气动力作用控制。控制。区间及站内正线线间距设计行车速度（设计行车速度（kmh）350300250200最小线间距（最小线间距（m）5.04.84.64.4备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面8、建筑限界、建筑限界一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要

28、技术参数及要求建筑限界分为建筑限界分为铁路建筑限界铁路建筑限界、隧道建筑限界隧道建筑限界和和桥梁建桥梁建筑限界筑限界。我国高速铁路建筑限界的基本尺寸取最大高度。我国高速铁路建筑限界的基本尺寸取最大高度7.25m，最大宽度，最大宽度4.6m，即可满足高速行车安全要求。，即可满足高速行车安全要求。我国客运专线铁路建筑接近限界基本尺寸及轮廓图备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面8、建筑限界、建筑限界一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求曲线地段的建筑限界，应考虑因超高产生车体倾斜对曲线地段的建筑限界，应考虑因超

29、高产生车体倾斜对曲线内侧的限界加宽。其加宽量为曲线内侧的限界加宽。其加宽量为式中 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)。1500/hHW备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面8、建筑限界、建筑限界一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求曲线上建筑限界的加宽范围，包括全部圆曲线、缓和曲线上建筑限界的加宽范围，包括全部圆曲线、缓和曲线和部分直线，按下图所示阶梯加宽方法加宽。曲线和部分直线，按下图所示阶梯加宽方法加宽。备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和

30、纵断面高速铁路线路的平面和纵断面8、建筑限界、建筑限界一、高速铁路线路一、高速铁路线路平面平面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求国外高速铁路国外高速铁路D、Y与与vmax的关系的关系国别国别日本日本法国法国德国德国列车别列车别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.

31、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）4.024.024.024.023.923.924.024.024.34.34.584.584.54.54.74.75.05.0maxv备备设设铁铁高高2.2 2.2 高速铁路线路的平面和纵断面高速铁路线路的平面和纵断面1、最大坡道、最大坡道二、高速铁路线路二、高速铁路线路纵断面纵断面的主要技术参数及要求的主要技术参数及要求坡段的设计坡度应适应地形，合理选用。坡段的设计坡度应适应地形，合理选用。线路的线路的最大坡度应根据地形条件、动车组功率、最大坡度应根据地形条件、动车组功率、运输组织模式、运输组织模式、设计线的设计线的输送能力输送能力、牵引质量牵引质量、工程数量和运营质量等，经过牵引计算验算并经工程数量和运营质量等，经过牵引计算验算并经技术经济比选分析后确定。技术经济比选分析后确定。我国我国高速铁路设计规范（试行）高速铁路设计规范（试行）规定正线的最大坡