高速铁路概论-第二讲-高铁基础设施与车站

1、高速铁路概论1高速铁路概论高速铁路概论课程内容安排课程内容安排 第一讲：第一讲：高速铁路概述高速铁路概述 第二讲：第二讲：高速铁路基础设施与车站高速铁路基础设施与车站 第三讲：第三讲：高速铁路牵引供电、车辆动力与车辆高速铁路牵引供电、车辆动力与车辆 第四讲：第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统高速列车信号、控制系统、通信系统 第五讲：第五讲：高速铁路运输组织与高速铁路客运服务高速铁路运输组织与高速铁路客运服务 第六讲：第六讲：高速铁路运用安全保障与环保高速铁路运用安全保障与环保 复习复习 考试考试2内容提要：内容提要： 第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 1.1 高速铁路线路高

2、速铁路线路 1.2 高速铁路轨道结构高速铁路轨道结构 1.3 高速铁路路基高速铁路路基 第二章第二章 高速铁路车站高速铁路车站 2.1 概述概述 2.2 高速铁路车站布置图高速铁路车站布置图 2.3 高速铁路枢纽高速铁路枢纽 3第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，为了高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，为了达到安全运营要求，高速铁路基础设施既要为达到安全运营要求，高速铁路基础设施既要为高速度运行的机车车辆提供高平顺性与高稳定高速度运行的机车车辆提供高平顺性与高稳定性的轨面条件，又要保证线路各组成部分具

3、有性的轨面条件，又要保证线路各组成部分具有一定的稳定性与耐久性，使其在运营条件下保一定的稳定性与耐久性，使其在运营条件下保持良好状态。持良好状态。4第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 高速铁路总体上应符合旅行时间与最高运行速高速铁路总体上应符合旅行时间与最高运行速度、旅客舒适度、节能与环保、安全与防灾、度、旅客舒适度、节能与环保、安全与防灾、旅客列车开行原则与开行方案等目标要求。旅客列车开行原则与开行方案等目标要求。 主要技术标准包含：设计速度，正线线间距，主要技术标准包含：设计速度，正线线间距，最小平面曲线半径，最大坡度等。最小平面曲

4、线半径，最大坡度等。5第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1 高速铁路线路高速铁路线路 1.1.11.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则 1.1.2 1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 1.1.3 1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计6第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1 高速铁路线路高速铁路线路 高速列车首先要满足安全与舒适的要求。影高速列车首先要满足安全与舒适的要求。影响列车安全和舒适的因素很多，虽然机车车辆性响列车安全和舒适的因素很多，虽然机车车辆性能及运营方式起着很大的作用，但高速铁路的线能及运营方式

5、起着很大的作用，但高速铁路的线路参数也是重要的影响因素，在设计高速铁路时路参数也是重要的影响因素，在设计高速铁路时必须予以重视。必须予以重视。7第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则(1)(1)效益原则效益原则(2)(2)兼容原则兼容原则(3)(3)速度原则速度原则(4)(4)安全原则安全原则(5)(5)舒适原则舒适原则8第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则(1)(1)效益原则效益原则 企业财务效益企业财务效益: :财务评价和偿还投资能力财务评价和偿还投资能力; ;

6、 国民经济效益国民经济效益: :促进、激发沿线社会经济的进一步促进、激发沿线社会经济的进一步发展，减少依赖于能耗高和污染严重的客运量发展，减少依赖于能耗高和污染严重的客运量. . 高速铁路选线应尽量短、顺、直高速铁路选线应尽量短、顺、直, , 减少工程投资减少工程投资, , 降低运营养护维修费用。降低运营养护维修费用。9第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则(2)(2)兼容原则兼容原则 线路走向线路走向 ：宜靠近既有线；：宜靠近既有线； 车站车站 ：应与接轨客运站尽量靠近；困难情况下距：应与接轨客运站尽量靠近；困难情况下距 离较远

7、时应设联络线离较远时应设联络线 区间线路区间线路 ：应尽量取直、短捷，可远离既有线，：应尽量取直、短捷，可远离既有线， 也可靠近既有线。也可靠近既有线。10第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则(3)(3)速度原则速度原则 主要考虑主要考虑平均速度平均速度与与速度目标值速度目标值的比值的比值 合理范围合理范围：一般：一般 地段地段 0.9, 困难地段宜困难地段宜0.85 以避免标准的不合理和工程投资浪费以避免标准的不合理和工程投资浪费。 因此因此，必须综合研究地形条件和工程情况确定必须综合研究地形条件和工程情况确定速速度目标值度目

8、标值。11第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则（4 4）安全原则安全原则 选线和工程措施选线和工程措施都必须考虑保证行车的安全，不都必须考虑保证行车的安全，不能遗留造成威胁安全的隐患。能遗留造成威胁安全的隐患。 线路应尽量绕避塌陷、滑坡、活动断裂带和软弱线路应尽量绕避塌陷、滑坡、活动断裂带和软弱低级等不良地质地带，避免浸水路堤和洪水冲刷低级等不良地质地带，避免浸水路堤和洪水冲刷路堤。路堤。 个别工点个别工点不能绕避时不能绕避时，需需要采取保证安全的工程要采取保证安全的工程措施。措施。12第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础

9、设施1.1.1 高速铁路选线的基本原则高速铁路选线的基本原则（5 5）舒适原则舒适原则 高速铁路选线应尽量采用较高的技术标准高速铁路选线应尽量采用较高的技术标准, , 满足满足列车运行速度和旅客舒适度的要求。列车运行速度和旅客舒适度的要求。 影响舒适度的因素影响舒适度的因素: : 1) 1)线路设计参数线路设计参数 2) 2)车辆性能车辆性能 3) 3)线路的整体刚度线路的整体刚度13第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 平面设计的主要技术参数：平面设计的主要技术参数： （1 1）最小曲线半径）最小曲线半径 （2 2）最大曲线半径）

10、最大曲线半径 （3 3）缓和曲线）缓和曲线 （4 4）夹直线及圆曲线最小长度夹直线及圆曲线最小长度 （5 5）线间距）线间距 14第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计（1 1）最小曲线半径最小曲线半径 最小曲线半径是最小曲线半径是限制列车限制列车最高速度最高速度的主要的主要因素因素之一，之一，对对工程费工程费和和运营费运营费都有很大影响都有很大影响，因此，合理选择因此，合理选择最小曲线半径是最小曲线半径是线路设计的线路设计的重重要任务要任务之一。之一。 最小曲线半径最小曲线半径与与铁路铁路运运输模式输模式、速度目标速度目标值值、旅客

11、乘坐舒适度旅客乘坐舒适度和和列车运行平稳列车运行平稳有关。有关。15第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 最小曲线半径最小曲线半径设计应考虑两个方面的设计应考虑两个方面的因素：因素： 一方面：一方面：高速列车设计最高速度高速列车设计最高速度vmax、实设超实设超高与欠超高之和的允许值高与欠超高之和的允许值h+hq等因素；等因素； 另一方面：另一方面：高速列车最高运行速度高速列车最高运行速度vG、跨线旅跨线旅客列车正常运行速度客列车正常运行速度vK、欠超高与过超高之和的允欠超高与过超高之和的允许值许值hq+hg 等。等。16第一章第一

12、章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 高速列车设计最高速度高速列车设计最高速度vmax 京沪高速铁路京沪高速铁路设计速度设计速度350km/h350km/h，初期，初期运营速度运营速度300km/h300km/h, ,跨线旅客列车运营速度跨线旅客列车运营速度200km/h200km/h及以上。及以上。 初期初期本线与跨线旅客列车共线运营，按本线与跨线旅客列车共线运营，按300km/h300km/h与与200km/h200km/h匹配；匹配；远期远期运行高速列车，其速度目标值运行高速列车，其速度目标值范围为范围为350-250km/h350-2

13、50km/h，同时考虑到远期可能存在少量，同时考虑到远期可能存在少量运行速度为运行速度为200km/h200km/h的列车，因此，最小曲线半径的的列车，因此，最小曲线半径的取值也要兼顾取值也要兼顾350km/h350km/h与与200km/h200km/h列车共线运行的有关列车共线运行的有关要求。要求。17第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 理论超高理论超高h h计算计算h=11.8*v平平2/Rv平平为车辆运行的平均速度，单位为车辆运行的平均速度，单位km/h；R为曲线半径，单位为曲线半径，单位m；h单位为单位为mm.18第一章

14、第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 实设超高、欠超高、过超高的允许值实设超高、欠超高、过超高的允许值 1 1）实设超高允许值）实设超高允许值 h h 实设超高允许值实设超高允许值h主要取决于主要取决于：列车在曲线列车在曲线上车时的上车时的安全安全、稳定稳定和和旅客旅客乘坐乘坐舒适度舒适度要求要求。 根据铁道科学研究院和国外高速铁路的研究根据铁道科学研究院和国外高速铁路的研究资料，京沪高速铁路最大实设超高定位资料，京沪高速铁路最大实设超高定位：180mm19第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速

15、铁路线路平面设计 2 2）欠超高允许值）欠超高允许值hqhq 高速铁路欠超高的允许值高速铁路欠超高的允许值hqhq主要取决于：主要取决于：旅客乘坐舒适度要求旅客乘坐舒适度要求。 高速铁路的允许欠超高的取值可为：高速铁路的允许欠超高的取值可为： 舒适度良好：舒适度良好： 40mm 舒适度舒适度一般：一般： 80 mm 舒适度舒适度较差：较差： 110 mm20第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 3 3）过超高允许值）过超高允许值hghg 根据英、日等国的试验结果，认为根据英、日等国的试验结果，认为过超高与过超高与欠超高对旅客乘坐舒适

16、度的影响是同等的欠超高对旅客乘坐舒适度的影响是同等的。 在我国既有在我国既有客货共线运行干线客货共线运行干线，过超高允许，过超高允许值远小于欠超高允许值，主要是考虑货物列车的值远小于欠超高允许值，主要是考虑货物列车的轴重及通过总重大于客运列车，其对曲线内轨磨轴重及通过总重大于客运列车，其对曲线内轨磨耗及线路的破坏作用较大，故需严格地耗及线路的破坏作用较大，故需严格地限制对货限制对货物列车的超高允许值物列车的超高允许值。21第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 在在本线与跨线旅客列车共线的客运专线本线与跨线旅客列车共线的客运专线上，上

17、，考虑到跨线旅客列车的车辆走行性能比货物列车考虑到跨线旅客列车的车辆走行性能比货物列车好很多，因而过超高引起的对内轨磨耗和对线路好很多，因而过超高引起的对内轨磨耗和对线路破坏作用要小一些，故其破坏作用要小一些，故其过超高允许值可以适度过超高允许值可以适度放宽放宽。 京沪高速铁路的本线与跨线旅客列车共线运京沪高速铁路的本线与跨线旅客列车共线运营模式是以高速为主，重点应营模式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅保证高速列车的旅客乘坐舒适度客乘坐舒适度，因此取过超高允许值与欠超高允，因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。许值一致。22第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路

18、线路平面设计高速铁路线路平面设计 本线、跨线旅客列车共线运行时欠超高和过超高本线、跨线旅客列车共线运行时欠超高和过超高之和的允许值之和的允许值hq+hghq+hg hq+hg= hq+ hgh 其中其中 h 为线路开通后实设超高的调整值为线路开通后实设超高的调整值（余量）（余量），与，与本线与跨线旅客列车的对数、质量、速度有关，本线与跨线旅客列车的对数、质量、速度有关，一般取一般取3050mm。23第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 考虑到京沪高速铁路考虑到京沪高速铁路距离长距离长，本线旅客列车，本线旅客列车与跨线旅客列车与跨线旅

19、客列车共线运营时期也可能较长共线运营时期也可能较长，而本，而本线旅客列车与跨线旅客列车共线又线旅客列车与跨线旅客列车共线又以高速列车为以高速列车为主主等特点，采用的欠、过超高之和允许值为：等特点，采用的欠、过超高之和允许值为： 一般条件下：可取一般条件下：可取hq+hg=110mmhq+hg=110mm 困难情况下，可取困难情况下，可取hq+hg=140mmhq+hg=140mm24第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计（2 2）最大曲线半径）最大曲线半径 最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维

20、修能否达到要求的精度。护、维修能否达到要求的精度。 我国京沪高速铁路最大曲线半径一般我国京沪高速铁路最大曲线半径一般不宜不宜大于大于12000m12000m，个别不大于，个别不大于14000m14000m。25第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 （3 3）缓和曲线）缓和曲线 为使列车安全、平稳、舒适地为使列车安全、平稳、舒适地由直线过渡到圆由直线过渡到圆曲线曲线或或由圆曲线过渡到直线由圆曲线过渡到直线，在直线与圆曲线间必，在直线与圆曲线间必须设置一定长度的缓和曲线。缓和曲线是在直线与须设置一定长度的缓和曲线。缓和曲线是在直线与圆曲

21、线的一段圆曲线的一段变曲率、变超高线段变曲率、变超高线段。 对于高速铁路的缓和曲线研究的重点是对于高速铁路的缓和曲线研究的重点是缓和曲缓和曲线线型线线型和和缓和曲线的长度缓和曲线的长度。26第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 1 1）缓和曲线线型）缓和曲线线型 考虑到三次抛物线线型简单、设计方便、养护经验考虑到三次抛物线线型简单、设计方便、养护经验丰富等特点，丰富等特点，我国高速铁路采用我国高速铁路采用三次抛物线形三次抛物线形。三次抛物线型三次抛物线余弦改善型三次抛物线圆改善型七次四项式型半波正弦型一波正弦型27第一章第一章 高速

22、铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 2 2）缓和曲线长度）缓和曲线长度 缓和曲线长度是高速铁路线路平面设计的重缓和曲线长度是高速铁路线路平面设计的重要参数之一。要参数之一。 影响缓和曲线长度的因影响缓和曲线长度的因素：素： 车辆脱轨；车辆脱轨； 未被平衡的横向离心加速度时变率未被平衡的横向离心加速度时变率( (欠过超欠过超高时变率高时变率) )； 车体倾斜角速度车体倾斜角速度( (超高时变率超高时变率) )。28第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 对高速铁路而言，多以根据对高速铁路而言

23、，多以根据车体倾斜角速度车体倾斜角速度（超高时变率）（超高时变率）要求确定缓和曲线长度为控制条件。要求确定缓和曲线长度为控制条件。 对某一曲线而言，设计速度为定值，故影响缓对某一曲线而言，设计速度为定值，故影响缓和曲线长度的要素只是和曲线长度的要素只是设计超高设计超高的取值问题，的取值问题，设计设计超高值越大，缓和曲线越长，反之则短。超高值越大，缓和曲线越长，反之则短。29第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计缓和曲线长度（缓和曲线长度（m m）30第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路

24、线路平面设计 在在京沪高速铁路设计暂行规定京沪高速铁路设计暂行规定中规定：中规定：缓和曲线长度应根据缓和曲线长度应根据曲线半径曲线半径和和地形条件地形条件按按上表上表合理选用。合理选用。 通常通常宜宜选用选用一般长度一般长度，困难条件困难条件下下不宜小于不宜小于最小长度最小长度，特殊困难条件特殊困难条件下亦不应小于个别最小下亦不应小于个别最小长度。缓和曲线长度在长度。缓和曲线长度在三档之间三档之间插值选用插值选用时，应时，应以以10m10m为单位。为单位。31第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 （4 4）夹直线及圆曲线最小长度夹直

25、线及圆曲线最小长度 夹直线：夹直线：在地形困难曲线毗连地段，两相邻在地形困难曲线毗连地段，两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点（曲线间的直线段，即前一曲线终点（HZHZ1 1）与后）与后一曲线起点（一曲线起点（ZHZH2 2） 间的直线段。间的直线段。 高速铁路中夹直线和圆曲线的最小长度主要高速铁路中夹直线和圆曲线的最小长度主要受到受到列车运行平稳性列车运行平稳性和和旅客乘坐舒适条件旅客乘坐舒适条件控制。控制。32第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 国外国外高速铁路系相应最高运营速度高速铁路系相应最高运营速度200200350km

26、/h350km/h的的夹直线和圆曲线的最小长度约为夹直线和圆曲线的最小长度约为0.40.41.01.0V Vmaxmax。 我国既有干线我国既有干线一般地段夹直线长度标准约为一般地段夹直线长度标准约为0.60.60.670.67V Vmaxmax。 我国客我国客运运专专线线的夹直线和圆曲线最小长度：的夹直线和圆曲线最小长度： 一般一般情况情况：0.8vmax；困难；困难条件条件：0.6vmax33第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.2 高速铁路线路平面设计高速铁路线路平面设计 （5 5） 线间距线间距 线间距线间距是指相邻两股道（区间正线地段实际是指相邻两股道（区间正线地段实

27、际为上、下行线）线路中心线之间的最短距离。为上、下行线）线路中心线之间的最短距离。 线间距大小取决于线间距大小取决于：机车车辆幅宽：机车车辆幅宽、轨距轨距、高速列车相遇产生的风压（会车压力波）高速列车相遇产生的风压（会车压力波）、预留预留铺设渡线道岔等铺设渡线道岔等。 其中，主要受列车交会运行时气动作用力控其中，主要受列车交会运行时气动作用力控制。制。34第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 纵断面设计的主要因素：纵断面设计的主要因素： （1 1）最大坡度）最大坡度 （2 2）坡段长度）坡段长度 （3 3）竖曲线与缓和曲线、圆曲

28、线和道岔重竖曲线与缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题叠设置问题35第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 （1 1）最大坡度）最大坡度 在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、前因质量、工程数量和运营质量线的输送能力、前因质量、工程数量和运营质量有着密切的关系，有时甚至影响线路走向。有着密切的关系，有时甚至影响线路走向。 最大坡度主要取决于机车的牵引功率、牵引特最大坡度主要取决于机车的牵引功率、牵引特性和制动特性。性和制动特性。 客货共线客货共线的铁路，线路最大坡度是由货物列的铁路

29、，线路最大坡度是由货物列车运行要求所决定。车运行要求所决定。 高速列车采用大功率、轻型动车组，牵引和高速列车采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，制动性能优良，能适应大坡度运行能适应大坡度运行。36第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 法国法国高速铁路采用全高速模式，通常采用的最大坡度高速铁路采用全高速模式，通常采用的最大坡度为为35； 德国德国高速铁路采用高速铁路采用客货共线客货共线运行模式，最大坡度采用运行模式，最大坡度采用12.5，在高速在高速客运专线客运专线上达上达40； 日本日本高速铁路高速铁路采用全高速模式，日

30、本新干线最大坡度采用全高速模式，日本新干线最大坡度多为多为15，个别，个别采用采用30的长大坡。的长大坡。 我国我国客客运专线运专线：一般一般采用最大坡度采用最大坡度20，个别个别困难情困难情况况可到达可到达3030，动车组走行线不应大于，动车组走行线不应大于35%35%。37第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计（2 2） 坡段长度坡段长度 两个坡段的连接点，即坡段变化点，即为两个坡段的连接点，即坡段变化点，即为变变坡点坡点。一个坡段两端变坡点间的水平距离称为。一个坡段两端变坡点间的水平距离称为坡坡段长度段长度。 1 1）最小坡

31、段长度）最小坡段长度 2 2）最大坡段长度）最大坡段长度38第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计1 1）最小坡段长度最小坡段长度 最小坡段长度的确定既要满足列车运行的平最小坡段长度的确定既要满足列车运行的平稳性要求，又要尽可能地节约工程投资，使两者稳性要求，又要尽可能地节约工程投资，使两者取得最佳的统一。取得最佳的统一。要求：两竖曲线不重叠，且两竖曲线之间 有一定的夹坡段长度。原因：保证列车在前后两个竖曲线产生的 振动不叠加，以确保高速运行的高 舒适性。高速铁路最小坡段长度的确定39第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施

32、1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 最小坡段长度计算公式：最小坡段长度计算公式：Rsh +0.4vmaxi2lp = 2其中，i两相邻变坡点的坡度差，一般取24 0.4Vmax为夹坡段最小长度。 Rsh 竖曲线半径，最小值一般为30000m，个别情况 下可为25000m。 计算结果取50m的整倍数，一般不小于900m；困难时不小于600m。 40第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计2 2）最最大大坡段长度坡段长度 影响因素影响因素：坡度坡度值值、地形、地形 我国最大坡段长度的确定主要借鉴法国、德我国最大坡段

33、长度的确定主要借鉴法国、德国、日本等国外国家高速铁路最大坡段长度的采国、日本等国外国家高速铁路最大坡段长度的采用情况。用情况。 德国科隆德国科隆莱茵线对最大坡度长度规定在坡莱茵线对最大坡度长度规定在坡度不大于度不大于2525时应在时应在10km10km范围内，在坡度不大于范围内，在坡度不大于3535时应在时应在6km6km范围内。范围内。 日本新干线困难条件下日本新干线困难条件下1818的坡段最大长度的坡段最大长度为为2.5km,202.5km,20的坡段最大长度为的坡段最大长度为1km1km。41第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断

34、面设计 我国我国高速铁路最大坡段长度建议采用：高速铁路最大坡段长度建议采用： 当采用的当采用的最大坡度最大坡度为为1212时，暂无限制时，暂无限制； 当采用的当采用的最大坡度最大坡度大于大于1212时，时， 1818时，时，2.5km2.5km， 2020时，时，1km1km。42第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 3 3）坡段间的连接坡段间的连接 相邻坡段间的坡度差相邻坡段间的坡度差允许的最大值，主要由允许的最大值，主要由保保证运行列车不断钩证运行列车不断钩这一安全条件确定。这一安全条件确定。 常规铁路常规铁路相邻坡段的坡度

35、差主要受货物列车制相邻坡段的坡度差主要受货物列车制约。而旅客列车质量远低于货物列车，国外高约。而旅客列车质量远低于货物列车，国外高速铁路对相邻坡段的坡度差均未作规定。速铁路对相邻坡段的坡度差均未作规定。 43第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 连接方式连接方式：直接连接或竖曲线连接。：直接连接或竖曲线连接。 为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒适性要求，参照国外有关规范，相邻坡段的适性要求，参照国外有关规范，相邻坡段的坡度坡度差大于差大于11时，应采用时，应采用圆曲线形竖曲线圆曲线形竖曲

36、线连接。连接。44第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 （3）竖曲线与竖曲线与竖曲线、竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题重叠设置问题 竖曲线与竖曲线的设置：竖曲线与竖曲线的设置： 相邻的两个竖曲线重叠设置时，保证各自的相邻的两个竖曲线重叠设置时，保证各自的竖曲线形状是很难达到的，测设工作也将更加困竖曲线形状是很难达到的，测设工作也将更加困难。目前不允许竖曲线重叠。难。目前不允许竖曲线重叠。45第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 竖曲

37、线与缓和曲线竖曲线与缓和曲线的设置：的设置： 不利影响不利影响：增加线路测设工作量；对行车安：增加线路测设工作量；对行车安全和乘坐舒适度有影响；增加了养护维修工作的全和乘坐舒适度有影响；增加了养护维修工作的难度。难度。 另外，考虑到缓和曲线的曲线长度相对圆曲另外，考虑到缓和曲线的曲线长度相对圆曲线较短，避免重叠设置容易处理。我国京沪高速线较短，避免重叠设置容易处理。我国京沪高速铁路规定竖曲线与缓和曲线不得重叠。铁路规定竖曲线与缓和曲线不得重叠。46第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 竖曲线与圆曲线的设置竖曲线与圆曲线的设置 同

38、样存在不利影响。同样存在不利影响。 但由于高速铁路平面圆曲线但由于高速铁路平面圆曲线半径较大半径较大，长度较长长度较长，一般可达一般可达1-2km1-2km以上，因此，在以上，因此，在困难时与圆曲线可困难时与圆曲线可重叠设置重叠设置，但应满足下表，但应满足下表47第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.1.3 高速铁路线路纵断面设计高速铁路线路纵断面设计 竖曲线竖曲线与道岔与道岔的设置：的设置： 竖曲线与道岔竖曲线与道岔不得重叠设置。不得重叠设置。 一方面：道岔全长不在一个坡度上，列车通过道一方面：道岔全长不在一个坡度上，列车通过道岔的过程中，车轮对尖轨及导曲线将产生较大的岔的过程中

39、，车轮对尖轨及导曲线将产生较大的冲击力，冲击力，降低了乘客的舒适度和安全度；降低了乘客的舒适度和安全度； 另一方面另一方面：为保证竖曲线形状，道岔铺设时的测为保证竖曲线形状，道岔铺设时的测设工作及养护维修时的检测工作都更加困难，增设工作及养护维修时的检测工作都更加困难，增加了测设和检测工作量和更多的维修工作量。加了测设和检测工作量和更多的维修工作量。48第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 1.2 高速铁路轨道结构高速铁路轨道结构 1.2.1 1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 1.2.2 1.2.2 高速铁路轨道结构类型高速铁路轨道结构类型 1.2.3 1

40、.2.3 钢轨钢轨 1.2.4 1.2.4 扣件扣件 1.2.5 1.2.5 轨枕轨枕 1.2.6 1.2.6 道床道床49第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施 1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 （1 1）高平顺性高平顺性 （2 2）高可靠性、长寿命高可靠性、长寿命 （3 3）高稳定性高稳定性50第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 （1 1）高平顺性高平顺性 是对轨道的是对轨道的根本要求、控制性条件。根本要求、控制性条件。51第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.1 高

41、速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 保证高平顺性的条件：保证高平顺性的条件： 1 1）路基：路基：沉降小、变形小、稳定性高沉降小、变形小、稳定性高 2 2）桥梁：桥梁：动挠度等变形小动挠度等变形小 3 3）道床：道床：硬质、耐磨道碴，整平压实。硬质、耐磨道碴，整平压实。 4 4）轨道的初始平顺：轨道的初始平顺： 制造精度高；制造精度高； 铺设精度高铺设精度高 。52第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求京沪高速铁路铺设精度标准京沪高速铁路铺设精度标准53第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.1 高速

42、铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 （2 2）高可靠性、长寿命高可靠性、长寿命 高可靠性：高可靠性：轨道结构保持平顺性，维持线路正常轨道结构保持平顺性，维持线路正常运营的能力。运营的能力。54第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 长寿命长寿命：较长的维修和大修周期较长的维修和大修周期 高铁行车密度大，速度高，行车间隔中人员不高铁行车密度大，速度高，行车间隔中人员不能上道。能上道。 维修要求的天窗时间长，次数多，尤其大修更维修要求的天窗时间长，次数多，尤其大修更是如此。是如此。55第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁

43、路基础设施1.2.1 高速铁路对轨道的基本要求高速铁路对轨道的基本要求 （3 3）高稳定性高稳定性 采用采用跨区间无缝线路跨区间无缝线路。56第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.2 高速铁路轨道结构类型高速铁路轨道结构类型 (1) 高速铁路有砟轨道 (2) 高速铁路无砟轨道57第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.2 高速铁路轨道结构类型高速铁路轨道结构类型 有砟轨道和无砟轨道的应用范围有砟轨道和无砟轨道的应用范围 高速铁路高速铁路有砟轨道有砟轨道是指高速铁路的轨下基础为是指高速铁路的轨下基础为石质散粒道床的轨道。石质散粒道床的轨道。 有砟轨道是铁路的有砟轨道

44、是铁路的传统结构传统结构，是高速铁路轨道，是高速铁路轨道结构的结构的主要形式之一主要形式之一。它具有弹性良好、价格低廉。它具有弹性良好、价格低廉、更换与维修方便、吸噪特性好等优点。但随着行、更换与维修方便、吸噪特性好等优点。但随着行车速度的提高，有砟轨道缺点也逐渐显现。车速度的提高，有砟轨道缺点也逐渐显现。58第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.2 高速铁路轨道结构类型高速铁路轨道结构类型 首先，由于有砟轨道不均匀下沉产生的首先，由于有砟轨道不均匀下沉产生的120Hz120Hz以下频率范围的激振严重，以下频率范围的激振严重，轨道破损和变形加剧轨道破损和变形加剧，从而使从而使维

45、修工作量显著增加维修工作量显著增加，维修周期明显缩短。，维修周期明显缩短。 除此以外，除此以外，无砟轨道无砟轨道还具有使用寿命长、线路还具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石砟状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石砟飞溅等优点。飞溅等优点。 因此无砟轨道在国外高速铁路上获得了越来越因此无砟轨道在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围己从桥梁、隧道发展到上广泛的应用，其铺设范围己从桥梁、隧道发展到上质路基和道岔区，质路基和道岔区，无砟轨道结构在高速铁路上的大无砟轨道结构在高速铁路上的大量铺设已成为发展趋势量铺设已成为发展趋势。59第一章第一章 高速铁路基础设

46、施高速铁路基础设施1.2.2 高速铁路轨道结构类型高速铁路轨道结构类型 世界高速铁路有砟轨道和无砟轨道概况世界高速铁路有砟轨道和无砟轨道概况 日本日本除在除在19641964年开通的东海道新干线未采用年开通的东海道新干线未采用无碴轨道外，其后修建的高速铁路采用无碴轨道无碴轨道外，其后修建的高速铁路采用无碴轨道的比例逐年增加。的比例逐年增加。 德国德国在在2020世纪世纪7070年代修建的高速铁路，无碴年代修建的高速铁路，无碴轨道不足轨道不足30%30%；而；而19981998年开通的柏林汉诺威高速年开通的柏林汉诺威高速铁路，无碴轨道比例达到铁路，无碴轨道比例达到80%80%以上。以上。 中国台

47、湾中国台湾高速铁路无碴轨道高速铁路无碴轨道155 km155 km，占正线，占正线长度的长度的4545。 法国法国是以有碴轨道为主的国家，目前也在铺是以有碴轨道为主的国家，目前也在铺设无碴轨道。设无碴轨道。60第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨高速铁路对钢轨的要求：高速铁路对钢轨的要求：（1 1）高平直度、高几何尺寸精度。）高平直度、高几何尺寸精度。（2 2）高抗疲劳性能。）高抗疲劳性能。高抗疲劳性能要求钢轨钢质洁高抗疲劳性能要求钢轨钢质洁净、表面无缺陷、脱碳层浅、残余拉应力小等。净、表面无缺陷、脱碳层浅、残余拉应力小等。（3 3）安全、可靠。）安全、可靠。高安

48、全性反映在钢质洁净、表面高安全性反映在钢质洁净、表面无缺陷、优良的韧塑性和焊接性能，以及便于生无缺陷、优良的韧塑性和焊接性能，以及便于生产、质量稳定和可靠性高等方面。产、质量稳定和可靠性高等方面。61第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨 钢轨尺寸允许偏差及平直度要求钢轨尺寸允许偏差及平直度要求京沪标准钢轨主要部位尺寸允许偏差（京沪标准钢轨主要部位尺寸允许偏差（mmmm）项目项目钢轨高度钢轨高度技术条件技术条件0.5轨头宽度轨头宽度0.5踏面轮廓踏面轮廓+0.60.3轨腰厚度轨腰厚度+1.00.5轨底宽度轨底宽度1.0鱼尾板支撑表面鱼尾板支撑表面0.35鱼尾板安装高

49、度鱼尾板安装高度0.6轨底边缘厚度轨底边缘厚度+0.750.5轨底平整度轨底平整度凹陷凹陷0.3断面不对称断面不对称头头0.5底底1.0轨距底边缘轨距底边缘20mm处厚度处厚度0.5端面垂直度端面垂直度0.662第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨平直度、表面平整度和扭曲允许偏差（平直度、表面平整度和扭曲允许偏差（mm/mmm/m）部位轨端项目垂直平直度（向上）京沪技术条件0.4/20.3/1垂直平直度（向下）0.2/2水平平直度0.5/20.4/1轨身水平平直度0.45/1.5重叠部位垂直平直度0.3/2水平平直度0.6/2全长上弯曲和下弯曲5mm侧弯曲R150

50、0m端部扭曲0.455/1全长扭曲2.5mm63第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨钢轨的力学性能钢轨的力学性能残余应力钢轨力学性能抗拉强度踏面硬度延伸率裂纹扩展速率疲劳强度断裂韧性落锤性能64第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨 钢轨的钢轨的化学成分化学成分 影响力学性能、焊接性能等使用性能的基本因影响力学性能、焊接性能等使用性能的基本因素，钢轨材质纯净度的重要指标。素，钢轨材质纯净度的重要指标。 钢轨内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损是高速钢轨内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损是高速铁路钢轨的主要质量问题。铁路钢轨的主要质量问题。 提高措

51、施提高措施：提高钢轨材质的纯净度。：提高钢轨材质的纯净度。 在化学成分上对在化学成分上对P P、S S、AIAI、H H、O O等有害元素等有害元素的含量进行严格的限制。的含量进行严格的限制。65第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.3 钢轨钢轨 高速铁路钢轨的选材：高速铁路钢轨的选材： 钢种成熟钢种成熟 强韧匹配强韧匹配 材质洁净材质洁净 焊接优良焊接优良 适用道岔适用道岔66第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件（1 1）高速铁路对扣件的要求：高速铁路对扣件的要求： 高速铁路由于列车运行速度高高速铁路由于列车运行速度高, ,除了要求扣件的弹性除了

52、要求扣件的弹性件具有足够的扣压力、相当的弹程以及保持轨距的件具有足够的扣压力、相当的弹程以及保持轨距的很强能力外，还必须具有以下特性很强能力外，还必须具有以下特性: : 1) 1) 扣件的少维修。要求扣件各部件有足够的强扣件的少维修。要求扣件各部件有足够的强度和耐久性。度和耐久性。 2) 2) 扣件有良好的降噪、减振性能。即要求扣件扣件有良好的降噪、减振性能。即要求扣件采用弹性更好的缓冲垫板。采用弹性更好的缓冲垫板。 3) 3) 为保证高速铁路行车绝对安全为保证高速铁路行车绝对安全, ,要求扣件有要求扣件有良好的绝缘性能。两股钢轨间应有足够的阻抗良好的绝缘性能。两股钢轨间应有足够的阻抗, ,以

53、保以保证轨道电路的正常工作。证轨道电路的正常工作。67第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件（2 2）国外高速铁路扣件国外高速铁路扣件 日本日本有碴轨道扣件有碴轨道扣件-102-102型扣件；型扣件；板式轨道扣件：直结板式轨道扣件：直结4 4型、型、5 5型、型、7 7型和型和8 8型。型。东海道新干线采用东海道新干线采用68第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件 日本直结日本直结5 5型扣件：分开式扣件型扣件：分开式扣件 构造特点：构造特点：铁垫板开设长圆状的螺栓孔；轨道板铁垫板开设长圆状的螺栓孔；轨道板中预埋固定铁件和绝缘套管；轨底设

54、置调衬垫。中预埋固定铁件和绝缘套管；轨底设置调衬垫。1一扣件螺栓2一平垫圈(A)3一主弹片4一T形螺栓5一弹簧垫圈6一平垫圈(B)7一绝缘套8一盖板9一钢垫片10一轨下胶垫11一钢轨调整衬垫12一铁垫板13一绝缘垫板69第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件 日本直结日本直结8K8K型扣件型扣件 与直结与直结5 5型相比，扣压钢轨的弹片作了重大改进，型相比，扣压钢轨的弹片作了重大改进，在同样扣压力下在同样扣压力下弹程大大增加弹程大大增加，有效地防止轨卡，有效地防止轨卡螺栓松弛，减小维修工作量。螺栓松弛，减小维修工作量。70第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设

55、施1.2.4 扣件扣件 德国德国 Vossloh扣件扣件(带挡肩带挡肩) 组成组成: :弹条、轨距挡板弹条、轨距挡板、螺栓、塑料套管和缓、螺栓、塑料套管和缓冲垫板。冲垫板。 弹条为弹条为形形，由螺栓与，由螺栓与预埋于轨枕的塑料套管预埋于轨枕的塑料套管配合紧固弹条配合紧固弹条。 轨距挡板材料为轨距挡板材料为工程塑工程塑料料，既起到保持轨距作，既起到保持轨距作用又起绝缘作用用又起绝缘作用。71第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件 英国英国Pandrol扣件扣件：70多个国家和地区使用。多个国家和地区使用。特点：无挡肩、无螺栓、少维修。我国弹条型扣件原形72第一章第一章

56、 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件（3 3）我国钢轨扣件的发展我国钢轨扣件的发展 扣板式扣件；扣板式扣件； 拱形弹片式扣件；拱形弹片式扣件； I I型弹条扣件；型弹条扣件； IIII型弹条扣件；型弹条扣件； IIIIII型弹条扣件。型弹条扣件。73第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件弹条弹条II型扣件型扣件74第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.4 扣件扣件弹条弹条III型扣件（无挡肩）型扣件（无挡肩）75第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.5 轨枕轨枕 轨枕的作用：轨枕的作用： 轨枕在轨道结构中承担来自钢轨

57、的压力，并轨枕在轨道结构中承担来自钢轨的压力，并将作用力传至道床；同时，有效地保持规距、方将作用力传至道床；同时，有效地保持规距、方向等轨道形位。向等轨道形位。 目前，世界高速铁路有砟轨道广泛采用目前，世界高速铁路有砟轨道广泛采用钢筋钢筋混凝土轨枕混凝土轨枕。76第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.5 轨枕轨枕 混凝土轨枕的优点：混凝土轨枕的优点： 纵、横向阻力大纵、横向阻力大, ,能提供足够的稳定性能提供足够的稳定性, ,满足满足高速铁路稳定性的要求；高速铁路稳定性的要求； 混凝土轨枕混凝土轨枕材源较多材源较多，能够保证尺寸一致，能够保证尺寸一致，使轨道的弹性均匀，可以满足

58、高速度、大运量的使轨道的弹性均匀，可以满足高速度、大运量的要求。要求。 混凝土枕不受气候、腐蚀、虫蛀以及火灾的混凝土枕不受气候、腐蚀、虫蛀以及火灾的影响，影响，坚固耐用，使用寿命长坚固耐用，使用寿命长。77第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.5 轨枕轨枕 世界高速铁路混凝土轨枕的类型：世界高速铁路混凝土轨枕的类型： 整体式整体式，主要代表国家：日、德、意、西班牙等。，主要代表国家：日、德、意、西班牙等。 双块式双块式，主要代表国家：法国。，主要代表国家：法国。 整体式和双块式混凝土枕都能满足高速运行在整体式和双块式混凝土枕都能满足高速运行在承载能力、耐久性和稳定性等方面的使用

59、要求。承载能力、耐久性和稳定性等方面的使用要求。 但是，双块式轨枕重量较轻，制造工艺也相对但是，双块式轨枕重量较轻，制造工艺也相对简单，生产成本和运输铺设费用也相对较低。简单，生产成本和运输铺设费用也相对较低。78第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.5 轨枕轨枕 我国客专主要采用的混凝土轨枕类型：我国客专主要采用的混凝土轨枕类型： 我国铁路使用的我国铁路使用的整体式混凝土枕整体式混凝土枕，基本上分，基本上分为为、型型。 型和型和型混凝土枕长度都是型混凝土枕长度都是2500mm2500mm。不能满足技术要求，在高速线路上表现。不能满足技术要求，在高速线路上表现为承载能力明显不足

60、。因此，我国客运专线线路为承载能力明显不足。因此，我国客运专线线路上采用长度为上采用长度为2600mm 2600mm 的的型混凝土枕型混凝土枕。79第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.5 轨枕轨枕型型混混凝凝土土轨轨枕枕80第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.6 道床道床 （1 1）道床的功能道床的功能 高速铁路线路的道床有足够的厚度，以减少高速铁路线路的道床有足够的厚度，以减少路基面所受的压力和振动，保证路基顶面不发生路基面所受的压力和振动，保证路基顶面不发生永久性变形。永久性变形。81第一章第一章 高速铁路基础设施高速铁路基础设施1.2.6 道床道床 （