高速铁路概论-第二讲-高铁基础设施及车站

高速铁路概论-第二讲-高铁基础设施及车站第一页，共162页。高速铁路概论课程内容安排第一讲：高速铁路概述第二讲：高速铁路基础设施与车站第三讲：高速铁路牵引供电、车辆动力与车辆第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统第五讲：高速铁路运输组织与高速铁路客运服务第六讲：高速铁路运用安全保障与环保复习考试2第二页，共162页。内容提要：§第一章

高速铁路基础设施1.1高速铁路线路

1.2

高速铁路轨道结构

1.3

高速铁路路基§第二章

高速铁路车站

2.1

概述

2.2

高速铁路车站布置图

2.3

高速铁路枢纽

3第三页，共162页。第一章高速铁路基础设施第一章

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持良好状态。4第四页，共162页。第一章高速铁路基础设施第一章

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。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。5第五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1高速铁路线路

高速铁路选线的基本原则1.1.2高速铁路线路平面设计1.1.3高速铁路线路纵断面设计6第六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1高速铁路线路

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，虽然机车车辆性能及运营方式起着很大的作用，但高速铁路的线路参数也是重要的影响因素，在设计高速铁路时必须予以重视。7第七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则(1)效益原则(2)兼容原则(3)速度原则(4)安全原则(5)舒适原则8第八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则(1)效益原则企业财务效益:财务评价和偿还投资能力;国民经济效益: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.高速铁路选线应尽量短、顺、直,减少工程投资,降低运营养护维修费用。9第九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则(2)兼容原则线路走向

：宜靠近既有线；车站

：应与接轨客运站尽量靠近；困难情况下距离较远时应设联络线区间线路

：应尽量取直、短捷，可远离既有线，也可靠近既有线。10第十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则(3)速度原则主要考虑平均速度与速度目标值的比值合理范围：一般

地段>0.9,困难地段宜>0.85以避免标准的不合理和工程投资浪费。因此，必须综合研究地形条件和工程情况确定速度目标值。11第十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则（4）安全原则选线和工程措施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。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路堤。个别工点不能绕避时，需要采取保证安全的工程措施。12第十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.1高速铁路选线的基本原则（5）舒适原则高速铁路选线应尽量采用较高的技术标准,满足列车运行速度和旅客舒适度的要求。影响舒适度的因素:1)线路设计参数2)车辆性能3)线路的整体刚度13第十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计平面设计的主要技术参数：（1）最小曲线半径（2）最大曲线半径（3）缓和曲线

（4）夹直线及圆曲线最小长度（5）线间距

14第十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计（1）最小曲线半径

最小曲线半径是限制列车最高速度的主要因素之一，对工程费和运营费都有很大影响，因此，合理选择最小曲线半径是线路设计的重要任务之一。

最小曲线半径与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳有关。15第十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计最小曲线半径设计应考虑两个方面的因素：

一方面：高速列车设计最高速度vmax、实设超高与欠超高之和的允许值[h+hq]等因素；另一方面：高速列车最高运行速度vG、跨线旅客列车正常运行速度vK、欠超高与过超高之和的允许值[hq+hg]等。16第十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计高速列车设计最高速度vmax京沪高速铁路设计速度350km/h，初期运营速度300km/h,跨线旅客列车运营速度200km/h及以上。

初期本线与跨线旅客列车共线运营，按300km/h与200km/h匹配；远期运行高速列车，其速度目标值范围为350-250km/h，同时考虑到远期可能存在少量运行速度为200km/h的列车，因此，最小曲线半径的取值也要兼顾350km/h与200km/h列车共线运行的有关要求。17第十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计理论超高h计算h=11.8*v平2/Rv平为车辆运行的平均速度，单位km/h；R为曲线半径，单位m；h单位为mm.18第十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计实设超高、欠超高、过超高的允许值1）实设超高允许值[h]

实设超高允许值[h]主要取决于：列车在曲线上车时的安全、稳定和旅客乘坐舒适度要求。

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：180mm19第十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计2）欠超高允许值[hq]高速铁路欠超高的允许值[hq]主要取决于：旅客乘坐舒适度要求。高速铁路的允许欠超高的取值可为：舒适度良好：

40mm

舒适度一般：

80

mm

舒适度较差：

110

mm20第二十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计3）过超高允许值[hg]根据英、日等国的试验结果，认为过超高与欠超高对旅客乘坐舒适度的影响是同等的。在我国既有客货共线运行干线，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，故需严格地限制对货物列车的超高允许值。21第二十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计

在本线与跨线旅客列车共线的客运专线上，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破坏作用要小一些，故其过超高允许值可以适度放宽。

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，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度，因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。22第二十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2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之和的允许值[hq+hg]

[hq+hg]=

[hq]+

[hg]－△h其中△h

为线路开通后实设超高的调整值（余量），与本线与跨线旅客列车的对数、质量、速度有关，一般取30~50mm。23第二十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计考虑到京沪高速铁路距离长，本线旅客列车与跨线旅客列车共线运营时期也可能较长，而本线旅客列车与跨线旅客列车共线又以高速列车为主等特点，采用的欠、过超高之和允许值为：一般条件下：可取[hq+hg]=110mm困难情况下，可取[hq+hg]=140mm24第二十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计（2）最大曲线半径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精度。我国京沪高速铁路最大曲线半径一般不宜大于12000m，个别不大于14000m。25第二十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计（3）缓和曲线为使列车安全、平稳、舒适地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，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圆曲线的一段变曲率、变超高线段。对于高速铁路的缓和曲线研究的重点是缓和曲线线型和缓和曲线的长度。26第二十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计1）缓和曲线线型考虑到三次抛物线线型简单、设计方便、养护经验丰富等特点，我国高速铁路采用三次抛物线形。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第二十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计2）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要参数之一。影响缓和曲线长度的因素：

①车辆脱轨；②未被平衡的横向离心加速度时变率(欠过超高时变率)；③车体倾斜角速度(超高时变率)。28第二十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计对高速铁路而言，多以根据车体倾斜角速度（超高时变率）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，故影响缓和曲线长度的要素只是设计超高的取值问题，设计超高值越大，缓和曲线越长，反之则短。29第二十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计缓和曲线长度（m）30第三十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计在《京沪高速铁路设计暂行规定》中规定：缓和曲线长度应根据曲线半径和地形条件按上表合理选用。

通常宜选用一般长度，困难条件下不宜小于最小长度，特殊困难条件下亦不应小于个别最小长度。缓和曲线长度在三档之间插值选用时，应以10m为单位。31第三十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计（4）夹直线及圆曲线最小长度

夹直线：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（HZ1）与后一曲线起点（ZH2）间的直线段。高速铁路中夹直线和圆曲线的最小长度主要受到列车运行平稳性和旅客乘坐舒适条件控制。32第三十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计国外高速铁路系相应最高运营速度200～350km/h的夹直线和圆曲线的最小长度约为0.4～1.0Vmax。我国既有干线一般地段夹直线长度标准约为0.6～0.67Vmax。我国客运专线的夹直线和圆曲线最小长度：

一般情况：0.8vmax；困难条件：0.6vmax33第三十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.2高速铁路线路平面设计

（5）线间距

线间距是指相邻两股道（区间正线地段实际为上、下行线）线路中心线之间的最短距离。线间距大小取决于：机车车辆幅宽、轨距、高速列车相遇产生的风压（会车压力波）、预留铺设渡线道岔等。

其中，主要受列车交会运行时气动作用力控制。34第三十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计纵断面设计的主要因素：（1）最大坡度（2）坡段长度（3）竖曲线与缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题35第三十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计

（1）最大坡度

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、牵引特性和制动特性。

客货共线的铁路，线路最大坡度是由货物列车运行要求所决定。高速列车采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，能适应大坡度运行。36第三十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计

法国高速铁路采用全高速模式，通常采用的最大坡度为35‰；

德国高速铁路采用客货共线运行模式，最大坡度采用12.5‰，在高速客运专线上达40‰；

日本高速铁路采用全高速模式，日本新干线最大坡度多为15‰，个别采用30‰的长大坡。

我国客运专线：一般采用最大坡度20‰，个别困难情况可到达30‰，动车组走行线不应大于35%。37第三十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计（2）坡段长度两个坡段的连接点，即坡段变化点，即为变坡点。一个坡段两端变坡点间的水平距离称为坡段长度。1）最小坡段长度2）最大坡段长度38第三十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计1）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。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第三十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计最小坡段长度计算公式：×Rsh

+0.4vmax△i

2lp

=

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第四十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计2）最大坡段长度

影响因素：坡度值、地形我国最大坡段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用情况。德国科隆—莱茵线对最大坡度长度规定在坡度不大于25‰时应在10km范围内，在坡度不大于35‰时应在6km范围内。日本新干线困难条件下18‰的坡段最大长度为2.5km,20‰的坡段最大长度为1km。41第四十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计我国高速铁路最大坡段长度建议采用：

当采用的最大坡度为12‰时，暂无限制；当采用的最大坡度大于12‰时，

①18‰时，2.5km，

②20‰时，1km。42第四十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计3）坡段间的连接相邻坡段间的坡度差允许的最大值，主要由保证运行列车不断钩这一安全条件确定。常规铁路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，国外高速铁路对相邻坡段的坡度差均未作规定。

43第四十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计连接方式：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适性要求，参照国外有关规范，相邻坡段的坡度差大于1‰时，应采用圆曲线形竖曲线连接。44第四十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计（3）竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔重叠设置问题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。45第四十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计竖曲线与缓和曲线的设置：

不利影响：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难度。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。我国京沪高速铁路规定竖曲线与缓和曲线不得重叠。46第四十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计竖曲线与圆曲线的设置同样存在不利影响。但由于高速铁路平面圆曲线半径较大，长度较长，一般可达1-2km以上，因此，在困难时与圆曲线可重叠设置，但应满足下表47第四十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.1.3高速铁路线路纵断面设计竖曲线与道岔的设置：竖曲线与道岔不得重叠设置。一方面：道岔全长不在一个坡度上，列车通过道岔的过程中，车轮对尖轨及导曲线将产生较大的冲击力，降低了乘客的舒适度和安全度；另一方面：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，增加了测设和检测工作量和更多的维修工作量。48第四十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施

1.2

高速铁路轨道结构1.2.1高速铁路对轨道的基本要求1.2.2高速铁路轨道结构类型1.2.3钢轨

1.2.4扣件1.2.5轨枕1.2.6道床49第四十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施

1.2.1高速铁路对轨道的基本要求（1）高平顺性（2）高可靠性、长寿命（3）高稳定性50第五十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求（1）高平顺性

是对轨道的根本要求、控制性条件。

51第五十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求保证高平顺性的条件：1）路基：沉降小、变形小、稳定性高2）桥梁：动挠度等变形小3）道床：硬质、耐磨道碴，整平压实。4）轨道的初始平顺：①

制造精度高；

②

铺设精度高

。52第五十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求京沪高速铁路铺设精度标准53第五十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求（2）高可靠性、长寿命高可靠性：轨道结构保持平顺性，维持线路正常运营的能力。54第五十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求长寿命：较长的维修和大修周期

高铁行车密度大，速度高，行车间隔中人员不能上道。维修要求的天窗时间长，次数多，尤其大修更是如此。55第五十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.1高速铁路对轨道的基本要求（3）高稳定性采用跨区间无缝线路。56第五十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.2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第五十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.2高速铁路轨道结构类型有砟轨道和无砟轨道的应用范围高速铁路有砟轨道是指高速铁路的轨下基础为石质散粒道床的轨道。

有砟轨道是铁路的传统结构，是高速铁路轨道结构的主要形式之一。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。但随着行车速度的提高，有砟轨道缺点也逐渐显现。58第五十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.2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120Hz以下频率范围的激振严重，轨道破损和变形加剧，从而使维修工作量显著增加，维修周期明显缩短。除此以外，无砟轨道还具有使用寿命长、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，无砟轨道结构在高速铁路上的大量铺设已成为发展趋势。59第五十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.2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

日本除在1964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的比例逐年增加。

德国在20世纪70年代修建的高速铁路，无碴轨道不足30%；而1998年开通的柏林－汉诺威高速铁路，无碴轨道比例达到80%以上。

中国台湾高速铁路无碴轨道155km，占正线长度的45％。

法国是以有碴轨道为主的国家，目前也在铺设无碴轨道。60第六十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨高速铁路对钢轨的要求：（1）高平直度、高几何尺寸精度。（2）高抗疲劳性能。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。（3）安全、可靠。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，以及便于生产、质量稳定和可靠性高等方面。61第六十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨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（mm）项目钢轨高度技术条件±0.5轨头宽度±0.5踏面轮廓+0.6－0.3轨腰厚度+1.0－0.5轨底宽度±1.0鱼尾板支撑表面±0.35鱼尾板安装高度±0.6轨底边缘厚度+0.75—0.5轨底平整度凹陷≤0.3断面不对称头≤0.5底≤1.0轨距底边缘20mm处厚度±0.5端面垂直度≤0.662第六十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨平直度、表面平整度和扭曲允许偏差（mm/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R＞1500m端部扭曲0.455/1全长扭曲2.5mm63第六十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨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第六十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨钢轨的化学成分影响力学性能、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。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。提高措施：提高钢轨材质的纯净度。

–在化学成分上对P、S、AI、H、O等有害元素的含量进行严格的限制。65第六十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.3钢轨高速铁路钢轨的选材：钢种成熟

强韧匹配材质洁净焊接优良适用道岔66第六十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件（1）高速铁路对扣件的要求：高速铁路由于列车运行速度高,除了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很强能力外，还必须具有以下特性:1)扣件的少维修。要求扣件各部件有足够的强度和耐久性。2)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。3)为保证高速铁路行车绝对安全,要求扣件有良好的绝缘性能。两股钢轨间应有足够的阻抗,以保证轨道电路的正常工作。67第六十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件（2）国外高速铁路扣件日本

有碴轨道扣件--102型扣件； 板式轨道扣件：直结4型、5型、7型和8型。东海道新干线采用68第六十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件日本直结5型扣件：分开式扣件构造特点：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第六十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件日本直结8K型扣件与直结5型相比，扣压钢轨的弹片作了重大改进，在同样扣压力下弹程大大增加，有效地防止轨卡螺栓松弛，减小维修工作量。70第七十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件德国Vossloh扣件(带挡肩)

组成:弹条、轨距挡板、螺栓、塑料套管和缓冲垫板。弹条为ω形，由螺栓与预埋于轨枕的塑料套管配合紧固弹条。轨距挡板材料为工程塑料，既起到保持轨距作用又起绝缘作用。71第七十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件

英国Pandrol扣件：70多个国家和地区使用。特点：无挡肩、无螺栓、少维修。我国弹条Ⅲ型扣件原形72第七十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件（3）我国钢轨扣件的发展

♪

扣板式扣件；

♪

拱形弹片式扣件；

♪

I型弹条扣件；

♪

II型弹条扣件；

♪

III型弹条扣件。73第七十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件弹条II型扣件74第七十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.4扣件弹条III型扣件（无挡肩）75第七十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.5轨枕轨枕的作用：

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、方向等轨道形位。目前，世界高速铁路有砟轨道广泛采用钢筋混凝土轨枕。76第七十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.5轨枕混凝土轨枕的优点：

纵、横向阻力大,能提供足够的稳定性,满足高速铁路稳定性的要求；混凝土轨枕材源较多，能够保证尺寸一致，使轨道的弹性均匀，可以满足高速度、大运量的要求。混凝土枕不受气候、腐蚀、虫蛀以及火灾的影响，坚固耐用，使用寿命长。77第七十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.5轨枕世界高速铁路混凝土轨枕的类型：整体式，主要代表国家：日、德、意、西班牙等。双块式，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，制造工艺也相对简单，生产成本和运输铺设费用也相对较低。78第七十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.5轨枕我国客专主要采用的混凝土轨枕类型：我国铁路使用的整体式混凝土枕，基本上分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅱ型混凝土枕长度都是2500mm。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。因此，我国客运专线线路上采用长度为2600mm的Ⅲ型混凝土枕。79第七十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.5轨枕Ⅲ型混凝土轨枕80第八十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.6道床（1）道床的功能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永久性变形。81第八十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.6道床（2）道床结构双层式

①垫碴满铺式代表国家：美、英、法

②垫碴覆盖式代表国家：中、前苏联单层式

代表国家：日本、德国82第八十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.2.6道床（3）道床存在的一些应用问题桥上有砟轨道道床经常出现道砟粉化严重，导致道床脏污、弹性失效，影响排水性能等现象，在列车速度达到200km/h以上时，桥上有砟轨道道砟会出现趋于液体流动的现象，会导致轨道不稳定和严重变形，威胁高速行车的安全。根据国内外经验，我国高速铁路桥上道床厚度采用35cm，同时，为了防止道砟粉化，采用道砟下铺设砟下胶垫或者采用弹性轨枕等措施。83第八十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施

1.3

高速铁路路基1.3.1概述1.3.2我国高速铁路路基填料1.3.3高速铁路路基结构1.3.4高速铁路过渡段处理84第八十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.1概述控制变形是路基设计的关键；变形控制是高速铁路设计考虑的主要因素；在列车、线路这一整体系统中，路基是重要的组成部分；

轨道变形是高速铁路线路平顺性控制的关键

。路基变形轨道变形85第八十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.1概述高速铁路路基横断面图（1）路基面形状三角形，4%的横向排水坡。86第八十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.1概述（2）路基面宽度1）

直线地段路基面宽度速度线间距单线(m)双线(m)有砟300-35058.813.8无砟3004.88.613.435058.613.687第八十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.1概述2）

曲线地段路基面宽度曲线半径（m）路基外侧加宽值（m）14000＞R≥110000.311000＞R≥70000.47000＞R≥55000.5R<55000.488第八十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.2我国高速铁路路基填料我国铁路路基填料分类B组：良好填料E组：严禁使用的填料D组：不应使用的填料C组：可使用填料A组：优质填料89第八十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.2我国高速铁路路基填料硬块石A组优质填料砾块石

级配良好的漂石土、

卵石土、砂砾、砾砂、粗砂及中砂90第九十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.2我国高速铁路路基填料B组：良好填料不易风化的软块石（胶结物为硅质或钙质）级配不良的漂石土、卵石土、碎石土、砾石土、细砂、黏砂、砂黏土91第九十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.2我国高速铁路路基填料软块石（胶结物为泥质、易风化的）C组可使用填料细粒土含量在30％以上的漂石土、卵石土、碎石土、粉砂、粉土、粉黏土92第九十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.2我国高速铁路路基填料

D组不应使用的填料，

E组严禁使用

的填料严重风化的软块石、

粉黏土、黏土。

有机土93第九十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构（1）基床（2）路堤下部（3）地基（4）高速铁路路基过渡段的处理94第九十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构（1）基床

基床：是路基上部受动应力影响较大的部分。基床结构：一般情况，高速铁路路基基床是由基床表层和基床底层组成的两层结构。最典型的是德国无砟轨道的线路结构，包括钢筋混凝土板连续板、混凝土连续层和支持层、素混凝土、矿渣混凝土、填土、道碴等。95第九十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构1）基床表层概念：路基上部直接承受列车荷载的部分，又被称为路基的承载层或持力层。基床表层的作用：①增加线路强度和刚度，控制线路变形；

②扩散作用到基床底层顶面上的动应力；③防止道砟与基床土相互渗压；④防、排水作用；⑤防冻等。96第九十六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构基床表层填料

①级配砂砾石②级配碎石③级配矿物颗粒材料(高炉炉渣)④各种结合料(如石灰、水泥等)的稳定土。

我国高速铁路路基基床表层填料采用级配砂砾石和级配碎石。

97第九十七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构扁平及细长颗粒含量不超过20%黏土团及有机物含量不超过2%粒径小于0.5mm的细集料的液限应小于28%太沙基反滤准则（D15＜4d85）①级配砂砾石组成：粗、细砾石、砂、塑性指数较高的黏土。

塑性指数小于6、级配良好、搅拌均匀

细粒土的含水量及塑性指数符合要求要求98第九十八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构要求②级配碎石

组成：粗、细碎石集料和石屑。

级配良好；

粒径、级配和材料性能符合《铁路碎石道床底碴》规定；

变形、强度等满足高铁路基基床表层技术条件；

太沙基反滤准则99第九十九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构2）基床底层要求：A、B组填料或改良土。压实标准：有砟、无砟轨道见下表。100第一百页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构101第一百零一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构（2）路堤下部1）路堤下部填料要求①

荷载作用下能长期保持稳定；②

路堤本体的压缩沉降能很快完成；③

力学特性稳定。尽量采用A

组、B组填料或C组块石、碎石、砾石，困难时可采用C组改良土。102第一百零二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构2）路堤下部填料的压实标准有砟轨道压实标准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A，B，C（不含细粒土、粉砂及易风化软质岩）组填料及改良土地基系数K30（MPa/m）≥90≥110≥130压实系数K≥0.90孔隙率n<31%<31%103第一百零三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构无砟轨道压实标准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A，B，C（不含细粒土、粉砂及易风化软质岩）组填料及改良土地基系数K30（MPa/m）≥90≥110≥130压实系数K≥0.92变形模量Ev2≥45≥45≥45孔隙率<31%<31%104第一百零四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构（3）地基1）地基设计要求：强度：保证地基不破坏。变形：避免过大的工后沉降和沉降速率。京沪有砟轨道路基工后沉降量：

一般地段不大于5cm；台尾过渡段不大于3cm。

沉降速率应小于2cm/年。105第一百零五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.3高速铁路路基结构2）地基承载力原位测试主要方法：

荷载试验静力触探法动力触探法标准贯入试验旁压试验等。106第一百零六页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理（1）设置过渡段的原因为保证高速列车运行的平稳性、舒适性和安全性，减小轮轨相互作用力，提高线路的平顺性，合理控制轨下基础刚度和沉降差异变化，在轨下基础刚度和强度差异较大的线路之间插入一段缓冲线路（线路过渡段），如路基与桥梁之间、路基与隧道之间、有砟与无砟轨道之间等。107第一百零七页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理（2）设置过渡段的作用设置合理的线路过渡段是不得已而采取的工程补救措施。

线路过渡段虽然不能消除但可大大降低轨下基础刚度和沉降差异，保证行车平稳性、舒适性，并可延长车辆、线路使用寿命。108第一百零八页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理（3）处理过渡段的措施减小轨道的竖向刚度较硬一侧较软

增大路基基床竖向刚度值一侧

增大轨道结构的竖向刚度109第一百零九页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理在过渡段较软一侧增大路基基床的竖向刚度的具体处理方法：①加筋土路堤法在过渡段路堤填料中埋设一定数量的加筋材料减小桥背路堤的沉降

将交界处的阶跃式沉降连续斜坡式沉降效果110第一百一十页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理②碎石填料填筑法(掺加5%的水泥)材料性质可靠，易控制；刚度、变形过渡均匀。

压实质量不易得到保证，

自重引起地基的沉降较大。优点缺点111第一百一十一页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理③过渡搭板法在过渡段范围内路堤填料上现浇钢筋混凝土厚板，并使一端支撑在刚性基础上，利用钢筋混凝土厚板的抗弯刚度来增加轨道的刚度。优点：刚度增加明显，施工简单。缺点：结构受力复杂，一旦破损更换困难。不能减小路堤地基的变形，必须配以其他处理措施才能有效地控制由此引起的轨面弯折。112第一百一十二页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理在过渡段较软的一侧增大轨道结构竖向刚度的具体处理方法：

调整轨枕长度和间距来提高轨道刚度；增大轨排抗弯模量来增加轨道刚度；加厚道床厚度提高轨道刚度。113第一百一十三页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理在过渡段较硬的一侧减少轨道结构的竖向刚度的具体处理方法：德、法、日、西班牙等国在新线上采用的是：级配碎石和级配砂砾石掺入3%水泥填筑过渡段。我国高速铁路的处理措施是：桥头设搭板和枕梁、粗粒级配料填筑、加筋土路基结构、桥头桥面结构的改进。114第一百一十四页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理过渡段设置辅助轨（长枕埋入式）115第一百一十五页，共162页。第一章高速铁路基础设施1.3.4高速铁路过渡段处理过渡段设置辅助轨（板式轨道）116第一百一十六页，共162页。桥梁第一百一十七页，共162页。第一百一十八页，共162页。海南东环万泉河特大桥第一百一十九页，共162页。隧道第一百二十页，共162页。4、石太高速铁路石太客运专线具有桥梁多、隧道多、隧道长的特点。全长189.9公里的共有桥梁94座隧道32座桥梁隧道共长115.5公里，占线路的60.8%其中亚洲第一长隧道：太行山隧道全长27.893公里，是迄今为止我国自行设计的最长的山岭铁路隧道。第一百二十一页，共162页。石太专线连接太行山隧道的孤山大桥第一百二十二页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1

概述2.1.1高速铁路车站的业务特点2.1.2高速铁路车站的设计原则2.1.3我国高铁运输组织模式

123第一百二十三页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.1高速铁路车站的业务特点高速铁路车站是高速铁路系统重要的基础设施，主要完成旅客输送任务，生产活动主要包括客运作业、行车技术作业。（1）只办理客运业务，不办理货运业务（2）在运行途中高速车站不办理行包、邮政托

运业务，列车停站时间短。

124第一百二十四页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.2高速铁路车站的设计原则

与城市规划充分协调，重视环保；有利于促进各种交通运输方式协调发展，并方便旅客出行。分布取决于城市分布和市场需求，站间距一般为30-60km。运输组织模式是决定其设计标准和方案的重要因素。125第一百二十五页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式（1）既有高铁运输组织模式（2）我国修建客运专线主要目的（3）我国国情要求必须考虑高速线与既有线兼容（4）高速线与既有线兼容可能的选择126第一百二十六页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式（1）既有高铁运输组织模式客运专线型

1）纯客运专线模式高速线上只走高速列车，只是速度和列车档次有所区别。2）高速列车下既有线的兼容模式。客货混运型

这是我国目前的主要形式127第一百二十七页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式（2）我国修建客运专线主要目的

解决客货运输紧张、运输矛盾问题实现既有线与客运专线的分工腾出既有线以提高其货运能力128第一百二十八页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式（3）我国国情经济实力

难以进行大规模的客运专线建设；不可能在短期内把所有的客运工作都转移到客运专线上来。客流特点：

跨线客流比例大，必须考虑客运专线与既有线兼容问题，方便、快速组织旅客运输；尽可能吸引客流，转移运量、诱发运量和开发运量；提高企业经济效益和社会效益。

129第一百二十九页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式（4）高速与既有线兼容可能的选择1）高速车下高速线，高速线全走高速车。2）跨线旅客在换乘站换乘方案。3）高、中速列车在高速线上共线运行，以高速为主，逐步过渡到全高速方案。130第一百三十页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式1）高速车下高速线，高速线全走高速车–将大量增加昂贵的高速车底套数。

–既有路网电气化率低；–既有线路技术标准偏低，轨道平顺性较差，高速车底维修工作量大。–高列载客较少，增加既有线负荷。131第一百三十一页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式2）跨线旅客在换乘站换乘方案

–普通换乘方式；–快速换乘方式。将两列换乘客车停在同一站台的两侧，对车号对座号，旅客只需走过站台到另一侧同号车厢同号座位。132第一百三十二页，共162页。第二章

高速铁路车站2.1.3我国高铁运输组织模式3）高、中速列车在高速线上共线运行，以高速为主，逐步过渡到全高速方案。–直达旅客由高速车、跨线旅客由中速车承运。中速车在高速线以其Vmax运行，驶离高速线后，以既有线V允许运行。–跨线旅客既可受益于高速线又可避免换乘。–既能最大限度的吸引客流，提高高速线的经济效益，又可提高既有线货运能力，基本上实现客、货分线运行。–符合我国国情、路情。133第一百三十三页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2高速铁路车站布置图2.2.1高速铁路车站与既有车站分设–

越行站–

中间站–

始发、终到站–

通过兼始发、终到站2.2.2高速铁路车站与既有车站合设134第一百三十四页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设（1）

越行站（只办理列车越行）只需设2条待避用的到发线。原则上可不设站台。135第一百三十五页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设（2）中间站业务

列车停站或不停站通过；

跨线列车待避高速列车；

少量列车夜间折返停留；

办理停站列车的客运业务。布置形式1）对应式；2）岛式。136第一百三十六页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设1）

对应式优点：站台不靠近正线，高速列车自正线通过时，不影响站台上旅客的安全，站台安全退避距离不必加宽。常用方式137第一百三十七页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设2）

岛式中间站台靠近正线；一般不用，只有停站的旅客列车较多时，为充分利用站台才采用。138第一百三十八页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设（3）始发、终到站业务

–客运业务

–列车始发、终到，动车组取送和折返；

–动车组整备、检修作业。布置形式

–主要有两种（如图所示）139第一百三十九页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设

新建高速始发、终到站布置图140第一百四十页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设基本上没有不停站通过列车，正线与到发线间可设中间站台。141第一百四十一页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.1高速铁路车站与既有车站分设（4）通过兼始发、终到站业务

–客运业务

–列车始发、终到，动车组取送和折返；

–动车组整备、检修作业。布置形式

–与2（中间站）、3（始发、终到站）基本相同142第一百四十二页，共162页。第二章

高速铁路车站2.2.2高速站与既有站合设（1）合设的优点