T高速铁路线路设计

高速铁路线路设计

技术交流主要内容一、高速铁路、客运专线总体技术特点二、线路平纵断面设计

三、我国高速铁路、客运专线设计概况四、高速铁路线路施工要点

一、高速铁路、客运专线总体技术特点高速铁路实现了由高质量及高稳定的铁路基础设施、性能优越的高速列车、受电效能稳定的弓网供电系统、先进可靠的列车运行控制系统、高效的运输组织与运营管理体系等综合集成。

高速铁路在实施中，从规划设计开始就把各项基础设施、运载装备、供电、通信信号、运输组织及经营管理等子系统纳入整个大系统工程之中统筹运作。（一）高速铁路是当代高新技术的集成为实现总体目标，采用了多项关键技术。虽然这些新技术分别隶属于各有关的子系统，但其主要技术指标、性能参数是相互依存、相互制约的，均须经详细研究、反复论证与修订，才能保证实现大系统综合集成特性的要求，达到整个系统的合理优化与集成。（一）高速铁路是当代高新技术的集成一、高速铁路、客运专线总体技术特点计算机应用技术、IT网络技术运输组织运营管理高速铁路系统集成RS，GIS，GPS，CAD应用新材料新工艺高速线路车站维修基地基础设施运行控制行车指挥通信信号计算机微电子器件自控技术电力设备运载装备CAD，CAM，高速交通技术，电力电子器高新技术综合集成的高速铁路总示意图（二）高速度是高速铁路高新技术的核心

交通运输的速度是与经济、社会发展水平相适应的。现代交通运输的发展史在一定意义上就是以提高速度为核心的技术开发史。国内外铁路的发展历史和趋势都说明速度是参与市场竞争的主要手段，是交通企业赖以生存和发展的最基本的因素。一、高速铁路、客运专线总体技术特点（二）高速度是高速铁路高新技术的核心

高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》中规定：“列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的干线铁道称为高速铁路。”这是世界上第一个以国家法律条文的形式给高速铁路下的定义。1985年5月，联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为：客运专线300km/h，客货混线250km/h。1986年1月，国际铁路联盟秘书长勃莱认为，高速列车最高运行速度至少应达到200km/h。一、高速铁路、客运专线总体技术特点（二）高速度是高速铁路高新技术的核心

目前世界上有三种类型的高速铁路：一是既有线客货混运型，最高运行速度200km/h，如俄罗斯、英国等；二是新建客货混运型，最高运行速度250km/h，如德国、意大利等；三是新建客运专线型，最高运行速度可达300km/h及其以上，如日本、法国、德国、西班牙、韩国等。一、高速铁路、客运专线总体技术特点（二）高速度是高速铁路高新技术的核心速度是高速铁路的技术核心，也是其主要的技术经济优势所在。高速铁路的速度目标值是由常规铁路发展到高速铁路最主要的区别。列车运行速度是属第一层次的系统目标，只有将速度目标值确定之后才能选定线路的设计参数、列车总体技术条件、列车运行控制及通信信号系统。一、高速铁路、客运专线总体技术特点（二）高速度是高速铁路高新技术的核心一、高速铁路、客运专线总体技术特点试验最高速度运营最高速度最高速度增长的情况（二）高速度度是高速铁路路高新技术的的核心一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点国外高速和快快速线路最高高运行速度序号国别列车型号最高速度(km/h)1法国TGV3202德国ICE3003日本500系3004西班牙AVE3005意大利ETR450等2506英国IC2252017美国Acela2408瑞典X20002009奥地利Supercity20010俄罗斯ER200，Zug15920011澳大利亚RiverinaXPT160注：表中前5个国家仅列出出高速线的指指示。（三）系统间间相互作用发发生了质变随着速度的提提高，各子系系统原有的规规律和相互间间关系将转化化为强作用而而须重新认定定。系统中某某项参数或标标准选择不慎慎都将引发连连锁反应。例例如：线路参参数、路基密密实度或桥梁梁刚度选择不不合理，不仅仅是线路质量量问题，还将将影响列车运运行的平稳性性及可靠性，，也干扰运输输组织、行车车指挥。反之之，确定列车车主要参数及及性能也必须须考虑线路参参数与控制系系统方案，否否则最终都要要制约整个系系统效能的发发挥。系统之之间的关系远远比常规铁路路复杂。所以，在筹划划高速铁路之之初，必须从从总体上估计计到这一庞大大系统更加复复杂的综合特特性，认真研研究并协调各各子系统主要要技术参数变变异的合理范范围，重视新新系统的强耦耦联特性。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点（四）系统动动力学问题更更加突出世界各国在确确定高速铁路路基本功能与与主要技术参参数时，都根根据各自的条条件结合其国国情与路情做做了周密的调调查，进行必必要的理论研研究与试验分分析。其中，高速铁铁路系统动力力学问题是这这一切的根由由。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点高速列车速度度越高，激励励车—线—桥系统发生的的振动与冲击击越强，致振振的敏感因素素越寛。振动动与冲击的频频响函数关系系，主要取决决于参振系统统各自的动力力学特性，它它包括其内在在的物理力学学参量、相互互间发生接触触或约束的几几何参量与物物理参量。很很明显，相互互接触的物体体其相对速度度越高，在研研究动载作用用时应考察的的截止频率越越高，而可能能发生的强作作用点就越多多。振动与冲击动动力响应的物物理量(位移、速度、、加速度)幅值是与速度度的平方成正正比。在頻域域范围内，应应考察的频率率不仅取决于于激励频率的的高低，还与与系统的固有有頻率密切相相关。激扰频频率与速度成成正比，与接接触表面沿速速度方向上的的几何变异之之波长成反比比。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点1、高速列车的的振动与冲击击问题（四）系统动动力学问题更更加突出由此可见，高高速铁路的基基础设施及运运载装备不但但应具备优良良的固有特性性，还必须在在界面上彼此此都要保有均均匀、平顺、、光滑的特征征。这是建立立高速铁路各各子系统都必必须遵守的共共性准则。系统振动与冲冲击力学分析析，最主要的的目的是协调调各子系统组组成部分的特特性参数，保保证系统功能能优化。对于于高速铁路来来说，最重要要的是确保列列车持续、安安全、平稳运运行。因此，，必须预见在在各种速度工工况下系统的的动力响应。。突出的问题如如：轮轨间接接触力的变化化将影响列车车牵引与制动动的实现、轮轮轨的磨损与与疲劳、运行行的安全指标标；车—线—桥系统的动力力反应，将影影响结构功能能与列车平稳稳运行；弓网网系统的振动动，将影响授授电效能及安安全。所以动动力响应是涉涉及高速行车车技术深层次次的基本问题题，须认真处处理。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点1、高速列车的的振动与冲击击问题（四）系统动动力学问题更更加突出在系统振动与与冲击的动力力学分析中，，主要着重于于研究列车以以常速在直线线线路上运行行的动力反应应。实际上对对更为复杂的的问题，如列列车起动或制制动时的变速速运行工况，，通过平面曲曲线或变坡段段竖曲线上运运行及高速过过岔等问题，，只能简化为为刚体动力学学或弹性联接接的多体动力力学来分析。。其基本点是在在理想状态下下分析选定系系统的固有特特征及界面特特性，对更复复杂的某些非非稳态问题着着重研究列车车的走行性能能，限定在低低频域内研究究列车运行中中的惯性问题题；预见高速速列车运行中中可能发生的的纵向及横向向加速度；前前者与列车的的牵引制动性性能、列车的的操纵及线路路纵断面有关关，后者主要要受线路平面面设计参数制制约。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点2、高速列车运运行中的惯性性问题（四）系统动动力学问题更更加突出对于舒适度，，人体承受振振动的能力与与频率密切相相关，根据试试验结果：其其频率在10HZ以下更为敏感感，承受能力力较低，从感感到不适的加加速度幅值来来看约为0.1g左右。对于这这种超低频振振动横向加速速度的承受能能力，因人体体质而异，它它与姿态、年年龄、性别、、职业、经历历等都有关。。一、高速铁路路、客运专线线总体技术特特点2、高速速列车车运行行中的的惯性性问题题（四））系统统动力力学问问题更更加突突出1251020HZ人体对振动反应的示意图1g0.1g0.01g严重不适有感列车运运行中中旅客客不同同姿态态舒适适度的的感受受舒适度立姿坐姿横向加速度时变率g/s好0.0850.10.03中0.10.120.045差0.120.150.072、高速速列车车运行行中的的惯性性问题题另外，，共振振现象象在日日、法法等国国高速速铁路路上是是有教教训的的。当当行车车速度度在160km/h以下时时，对对波长长为56、70、83、97m的中长长波高高低不不平顺顺可不不予管管理，，但分分别在在200、250、300、350km/h速度下下，其其激扰扰频率率与日日、法法高速速车辆辆的车车体垂垂向自自振频频率1Hz相当，，导致致车体体产生生一度度称为为“不不明原原因的的强烈烈振动动”，，轨检检车测测不出出，养养路机机械修修不了了，较较晚时时间才才认识识到此此道理理，从从而重重视了了路基基的不不均匀匀沉降降和初初始不不平顺顺问题题。一、高高速铁铁路、、客运运专线线总体体技术术特点点（四））系统统动力力学问问题更更加突突出2、高速速列车车运行行中的的惯性性问题题例如，，幅值值为10mm、波长长为40m的连续续高低低不平平顺，，在速速度达达300km/h时，可可使车车体产产生频频率为为2Hz、半幅幅值为为0.18g的持续续振动动加速速度。。人体体承受受这种种加速速度的的持续续时间间只能能5小时。。否则则，会会导致致乘客客血压压、脉脉搏、、消化化等生生理现现象不不正常常。又如，，幅值值5mm、波长长40m的方向向不平平顺，，在300km/h速度下下，车车体将将产生生约2Hz、半振振幅约约0.066g的横向向振动动加速速度。。乘务务人员员在此此种振振动环环境下下仅能能工作作3小时，，司机机的判判断、、应急急能力力将减减退，，“舒舒适度度减退退”限限度为为“工工作能能力减减退””限度度的1/3。在振动动频率率为1-2Hz、累计计时间间4小时的的车体体振动动环境境下，，保持持舒适适感不不减退退的振振动加加速度度，横横向为为0.017g，垂向向为0.035-0.05g。一、高高速铁铁路、、客运运专线线总体体技术术特点点（四））系统统动力力学问问题更更加突突出2、高速速列车车运行行中的的惯性性问题题所以，，为保保证列列车行行驶时时旅客客的舒舒适度度必须须重视视运动动中的的惯性性问题题。这这应从从线路路基本本参数数、列列车性性能及及操纵纵技术术予以以保证证。一、高高速铁铁路、、客运运专线线总体体技术术特点点（四））系统统动力力学问问题更更加突突出3、高速速列车车空气气动力力学问问题地面交交通系系统都都有一一个难难以避避免的的共性性问题题，这这就是是空气气动力力学问问题。。在地地表大大气层层中，，交通通载体体所受受到的的空气气阻力力、竪竪向力力、横横向力力和压压力波波等与与速度度平方方成正正比，，随着着速度度的提提高急急剧增增加，，从而而成为为提高高地面面高速速交通通速度度主要要的制制约因因素。。作为地地面交交通运运载工工具的的车辆辆是在在稠密密的空空气介介质中中运行行的。。当车车辆速速度超超过160km/h后，空空气阻阻力显显著上上升，，其阻阻力值值大约约与速速度的的平方方成正正比。。当速速度达达到300km/h时，即即使采采取各各种降降低空空气阻阻力的的措施施，空空气阻阻力也也会占占车辆辆运行行阻力力的80%以上；；速度度达到到350km/h以上的的，空空气阻阻力将将超过过90%。用以以克服服空气气阻力力所消消耗的的功率率按速速度的的三次次方增增加。。一、高高速铁铁路、、客运运专线线总体体技术术特点点（1）列车车空气气阻力力问题题（四））系统统动力力学问问题更更加突突出3、高速速列车车空气气动力力学问问题根据计计算，，速度度由350km/h提高到到500km/h，所消消耗的的功率率将增增加1.1倍。高高速列列车时时速超超过200km/h就必须须认真真研究究这一一问题题。为为减缓缓空气气动力力的影影响，，通过过大比比例风风洞模模型试试验及及三维维有限限元空空气动动力学学理论论分析析，筛筛选设设计方方案，，作出出技术术经济济合理理抉择择。其其主要要问题题如下下：在一定定速度度下，，高速速列车车空气气阻力力及其其它空空气动动力作作用取取决于于列车车的外外流型型、列列车的的截面面及外外表面面的光光滑平平顺度度。所所以，，在列列车的的总体体设计计及车车体设设计中中都必必须周周密处处置，，使整整列车车具有有良好好的气气动性性能。。一、高高速铁铁路、、客运运专线线总体体技术术特点点（1）列车车空气气阻力力问题题（四））系统统动力力学问问题更更加突突出3、高速速列车车空气气动力力学问问题高速运运行的的列车车，由由于各各种气气动效效应影影响使使列车车内外外压差差增大大。若若列车车密封封性差差，则则必将将引起起车内内气压压的变变化；；超过过一定定范围围，将将引起起人体体各种种不适适感。。所以以，对对车窗窗、车车门、、车辆辆间联联结风风挡都都要求求具有有良好好的密密封性性。一、高速铁铁路、客运运专线总体体技术特点点（2）列车内部部空气密封封问题（四）系统统动力学问问题更加突突出3、高速列车车空气动力力学问题两列相对行行驰的高速速列车在线线路上会车车时各种空空气动力作作用比单列列车行驰时时强烈，并并将影响列列车运行的的平稳性与与车内人员员的舒适感感。这种影影响在其他他条件一定定的情况下下，与高速速铁路的线线间距成反反比。高速铁路的的线间距应应根据车速速、车宽、、列车头型型系数、车车体密封程程度、车窗窗玻璃承压压能力等因因素来考虑虑。若在高高速线上有有各种不同同类型式列列车运行，，应顾及性性能较差列列车的承受受能力。一、高速铁铁路、客运运专线总体体技术特点点（3）线间距问问题（四）系统统动力学问问题更加突突出3、高速列车车空气动力力学问题对于有限界界面的隧道道而言，高高速铁路的的空气动力力学作用将将比在明线线环境条件件强烈，在在一定速度度下，其幅幅值主要与与隧道断面面的堵塞比比密切相关关。所以，，列车速度度越高，隧隧道断面应应越大。对对长隧道来来说还必须须考虑隧道道内空气有有较通畅的的导流途径径以缓解其其动力效应应。一、高速铁铁路、客运运专线总体体技术特点点（4）隧道断面面选择问题题（四）系统统动力学问问题更加突突出高速铁路与与常规铁路路相比最大大的区别在在于线路高高平顺度特特性方面。。高平顺性性最终体现现是在轨道道上，无论论轨道是在在路基上或或在桥梁上上，也无论论是何种类类型的轨道道，都要求求它不仅在在空间要具具有平缓的的线型、高高精度的允允差、高光光洁度的轨轨面，而在在时间上还还必须具有有稳固的高高保持性。。由此决定了了高速铁路路基础设施施各主要组组成部分—路基、桥梁梁、及隧道道等的主要要技术参数数与技术规规定，必须须互相协调调，使之整整体上满足足高速行车车在运动学学、动力学学、空气动动力学及运运输质量方方面各项技技术指标。。一、高速铁铁路、客运运专线总体体技术特点点(五)高速铁路对对基础设施施主要子系系统的基本本要求(五)高速铁路对对基础设施施主要子系系统的基本本要求列车速度越越高，刚度度变化越剧剧烈，引起起列车振动动越强烈。。轻则使旅旅客舒适度度降低，重重则影响列列车运行安安全。所以以，要求路路基在线路路纵向做到到刚度均匀匀、变化缓缓慢，刚度度突变是不不允许的。。所有基础设设施在运营营管理方面面还必须具具备高可靠靠度与可维维修、少维维修的条件件，以利降降低成本及及提高效能能。一、高速铁铁路、客运运专线总体体技术特点点二、线路设设计列车与线路路是相互依依存、相互互适应的关关系，列车车是载体，，线路是基基础。高速速运行的列列车要求线线路具有高高平顺性、、高稳定性性、高精度度、小残变变、少维修修以及良好好的环境保保护等等。。也只有这这样的线路路才能保证证列车高速速、不间断断运行的安安全、平稳稳与舒适。。这里所谈的的线路，是是广义的线线路概念，，即指除供供电、接触触网、通信信信号以外外的所有基基础设施。。主要包括括线路平纵纵断面、路路基、轨道道、桥梁、、隧道以及及建筑材料料等。二、线路路设计高平顺性性是设计计、建设设高速铁铁路的控控制性条条件，也也是高速速铁路有有别于中中低速铁铁路的最最主要之之点。高高平顺性性需要从从线形、、路基、、轨道、、桥梁等等各方面面采取必必要的技技术措施施加以保保证。首先，要要求线路路的空间间曲线平平滑，也也就是线线路的平平纵断面面变化尽尽可能平平缓。二、线路路设计对于数量量较少，，而幅值值较大的的局部轨轨道不平平顺，为为保障旅旅客阅读读、书写写、餐饮饮等不受受干扰，，不受到到惊吓，，不产生生反感，，日、法法、德等等国规定定，局部部轨道不不平顺引引起的瞬瞬时作用用的垂向向加速度度不得大大于0.12-0.15g，横向加加速度不不大于0.10-0.12g。再如，，一个微微小的0.2mm的迎轮台台阶形焊焊缝不平平顺，在在300km/h行车速度度下，引引起的冲冲击性轮轮轨高频频动作用用力P1达720kN,低频轮轨轨附加力力P2达320kN，可导致致轨道破破坏，路路基产生生不均匀匀沉陷。。各种微小小的短波波不平顺顺，都是是恶化轨轨道几何何状态的的根源，，可能引引发轮、、轨、轴轴断裂，，也是产产生噪音音的根源源之一。。二、线路路设计第二，要要求路基基、轨道道、桥梁梁具有高高稳定性性、高精精度和小小残余变变形、少少维修，，以保证证高平顺顺性因此，一一改以往往以“强强度”控控制普速速铁路的的路基和和桥梁的的设计与与施工，，而为以以“变形形”控制制高速铁铁路路基基的设计计与施工工，以““刚度””和“整整体性与与耐久性性”控制制高速铁铁路桥梁梁的设计计与施工工；一改改普速铁铁路轨道道结构的的全套技技术标准准和施工工工艺，，从钢轨轨的材质质到几何何公差，，从道碴碴的材质质到各项项标准，，从道床床的结构构形式到到施工工工艺，从从无缝线线路的焊焊接到铺铺设以及及大号码码道岔的的设计与与运铺等等等，都都以保证证高平顺顺、高稳稳定的轨轨道结构构为目标标，采取取多种多多样的适适应高速速的技术术。二、线路路设计法国高速速铁路规规定，路路基铺轨轨后，五五年内最最大允许许沉降量量5cm，韩国高高速铁路路规定为为7cm。日、法法等国对对路基顶顶面不平平顺规定定为：每每20m测点不得得大于±25mm。严格控制制轨道铺铺设精度度是实现现轨道初初始高平平顺的保保证。轨轨道铺设设的初始始不平顺顺，是运运营后不不平顺发发生、发发展、恶恶化的根根源。初初始状态态好的轨轨道，维维修周期期长，可可长期保保持轨道道的良好好水平；；而初期期状态不不好的轨轨道，不不仅维修修周期短短，即使使增加维维修次数数，也难难改变““先天不不良”的的痼疾。。二、线路路设计严格控制制轨道的的铺设精精度，首首先是提提高线路路的测量量精度。。日、法法等国在在建设高高速铁路路时，线线路放线线测量要要求每10m设一基桩桩，基桩桩的定位位允许误误差在x、y、z方向各为为1mm。二是严严格控制制钢轨的的的平直直性和焊焊接接头头的平顺顺性。我我国目前前生产的的60kg/m钢轨，其其断面形形状和尺尺寸与UIC60轨相似，，但轨面面平直度度、尺寸寸公差、、轨面缺缺陷以及及焊接接接头尺寸寸公差与与UIC标准及国国外高速速铁路钢钢轨标准准的差距距很大。。因此此，我国国目前生生产的60kg/m轨不能用用于京沪沪高速铁铁路。三三是在完完成铺轨轨后、开开通运营营前，打打磨钢轨轨，去掉掉钢轨在在轧制和和施工过过程中造造成的轨轨面微小小不平顺顺，提高高焊接接接头平顺顺性。这这已被国国外证明明是一项项技术经经济效益益显著的的成功经经验，既既保证了了高速铁铁路在开开通运营营之日列列车即按按设计速速度运行行，并降降低了轮轮轨噪声声，又延延长了钢钢轨和道道碴的使使用寿命命，大大大减少了了维修工工作量，，延长了了维修周周期。二、线路路设计第三，要要求给高高速列车车提供一一个宽大大、独行行的线路路空间列车沿地地面高速速运行时时，将带带动列车车周围的的空气随随之运动动，形成成一种特特定的非非定常流流场，称称为“列列车绕流流”，俗俗称“列列车风””。这种种列车风风形成的的列车气气动力将将威胁沿沿线工作作人员和和站台旅旅客的安安全，对对沿线建建筑物也也有破坏坏作用。。列车风风卷起的的杂物也也可能危危及行车车安全。。相邻线线路两列列车相向向高速运运行交会会时，产产生的空空气压力力冲击波波易震碎碎车窗玻玻璃，使使旅客耳耳朵感到到不适，，甚至影影响列车车运行的的平稳性性。所以以高速铁铁路要求求有一个个宽大的的行车空空间，即即增大两两线间的的距离和和加宽站站台上旅旅客的安安全退避避距离。。在有高高速列车车通过的的车站站站台上，，除加宽宽临近站站台的安安全退避避距离外外，还需需在安全全线上设设置手扶扶安全护护栏，留留出可供供旅客上上下车的的活门。。二、线路路设计此外，由由于高速速列车动动能和惯惯性力都都很大，，一旦与与其他物物体发生生碰撞，，其后果果是不堪堪设想的的。故高高速线路路要求一一个独行行的空间间，即采采用全封封闭形式式，沿线线路两侧侧设全长长护栏。。同时，，在高速速铁路与与道路或或既有铁铁路相交交时，一一律采用用立体交交叉。这这样可避避免列车车在平交交道口与与汽车等等物体相相撞的可可能，也也避免出出现列车车频繁加加减速的的可能。。二、线路路设计第四，要要求建立立严格的的线路状状态检测测和保障障轨道持持久高平平顺及严严密地防防灾安全全监控的的科学管管理系统统。高平顺的的轨道在在列车荷荷载的不不断作用用下，是是会发生生变形和和位移的的。当轨轨道及其其各部件件的变形形、位移移量值或或其变形形、位移移发展的的速度超超过一定定限值时时，将失失去轨道道的高平平顺性，，从而恶恶化轮轨轨间的相相互作用用，影响响列车运运行的舒舒适性、、安全性性。因此此，对运运营中的的高速线线路要实实行严格格的轨道道状态检检测和科科学的轨轨道管理理制度，，及时掌掌握铁路路运营过过程中轨轨道不平平顺的量量值及其其发展速速度，并并予以校校正，使使其恢复复到小残残变或初初始高平平顺状态态，以保保证高速速列车运运行的安安全、平平稳、舒舒适。二、线路路设计安全对于于任何交交通工具具都是第第一位的的技术条条件，对对于高速速铁路来来说就更更为重要要。因此此，高速速铁路除除了保证证设备本本身安全全要求外外，对于于一些超超出设备备本身安安全限度度范围的的灾害，，如自然然灾害——暴雨、强强风、地地震等，，突发性性灾害——坍方落石石、异物物侵入限限界等，，以及设设备的运运用状态态、故障障等要实实时监测测，并根根据这些些监测信信息，对对列车的的运行进进行严格格的管理理，如限限速、停停车等。。二、线路路设计第五，开开通运营营之日列列车即以以设计速速度运行行目前世界界上所建建成的高高速铁路路，除日日本东海海道新干干线外，，其后修修建的所所有高速速铁路，，均在通通车之日日列车即即按设计计最高速速度运营营。东海海道新干干线因是是第一条条高速铁铁路，没没有修建建经验，，开通运运营第一一年因路路基问题题列车未未能达到到设计速速度目标标值，经经过一年年多的整整修后，，最高运运营速度度才达到到210km/h。法国高高速铁路路在铺轨轨完成后后，一般般经过5～6个月的调调试后验验交，列列车即以以最高速速度运行行。我国目前前新建铁铁路通车车之时某某些地段段允许速速度仅达达50～60km/h,半年后也也仅允许许70～80km/h，通车一一年后还还不一定定能达到到设计速速度。这这对于高高速铁路路来说是是绝不允允许的。。因为，，由于线线路初始始状态达达不到设设计标准准而限速速运行，，列车虽虽以低速速通过这这些不合合格地段段，线路路将产生生“记记忆”性性病害或或不平顺顺，其后后果将是是花数倍倍的物力力去整修修才可能能达到高高速运行行的目标标。这正正是高速速铁路与与普速铁铁路在工工程验交交时的重重要差别别。二、线路路设计只有满足足上述种种种要求求的线路路，才能能保证高高速铁路路在开通通运营之之日列车车即能以以设计速速度运行行，才能能保证旷旷日持久久地、良良好地当当好“载载体”的的“基础础”。二、线路路设计轨道的高高平顺性性首先要要求赖以以存在的的空间线线路曲线线尽可能能的平滑滑，即线线路平纵纵断面的的变化尽尽可能平平缓。因因为，无无论是平平面曲线线还是立立面曲线线，曲率率变化快快的地段段，轮轨轨间的相相互作用用力都会会增加，，线形也也难于保保持，往往往是产产生轨道道不平顺顺的处所所；同时时，列车车在曲线线上运行行，产生生的离心心加速度度与列车车速度的的平方成成正比，，该值影影响列车车运行的的舒适、、平稳和和安全。。因此，，行车速速度越高高，平面面曲线和和竖曲线线的半径径增幅越越大。二、线路路设计此外，列列车通过过缓和曲曲线时产产生的超超高时变变率和欠欠超高时时变率，，也随列列车速度度成正比比增加，，影响乘乘车的舒舒适性。。因此，，直线与与曲线间间过渡的的缓和曲曲线要有有足够的的长度，，使线形形过渡平平缓，以以保证列列车运行行平稳和和旅客乘乘坐的舒舒适。同时，夹夹直线和和圆曲线线也要有有足够的的长度，，以免列列车通过过直缓、、缓圆、、圆缓、、缓直各各变化点点产生的的冲击振振动发生生叠加，，影响列列车运行行的平稳稳和舒适适。二、线路路平纵断断面设计计（一）平平面最小小圆曲线线半径标标准最小圆曲线半半径标准与铁铁路运输模式式、列车运行行速度等条件件以及旅客乘乘坐舒适度和和列车运行平平稳性等要求求有关。对于于高速铁路而而言，最小圆圆曲线半径不不仅要满足基基础设施350km/h的要求，而且且要满足高、、中速共线运运行的要求。。实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准[h]：最大超高允允许值[h]由列车在曲线线上停车时的的旅客乘坐舒舒适度条件所所决定。我国国铁道科学研研究院1980年的试验研究究表明，当列列车停在超高高为200mm的曲线上时，，部分旅客感感到站立不稳稳，行走困难难且有头晕感感觉。日本新新干线最大超超高用到155～180mm(东海道新干线线提速到270～280km/h后用到200mm，实属不得已已)。法国TGV线最大超高亦亦为180mm。故我国高速速铁路最大超超高的允许值值取用180mm；在运营初期期高、中速混混运模式下，，考虑与中速速列车的相互互适应，取最最大超高不大大于150mm。实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准[hq]：最大欠超高高允许值[hq]在高速铁路上上主要取决于于旅客乘坐舒舒适度要求。。根据我国铁铁科院于1979年在京广线和和1980年在滨州线的的旅客乘坐舒舒适度试验结结果，对于不不同的未被平平衡离心加速速度α，给予相应舒舒适度评定的的概率呈正态态分布，平均均舒适度指数数(某一实测未被被平衡离心加加速度α下各舒适度评评价指数对应应的人次加权权平均值)与相应的旅客客承受的离心心加速度α呈线性递增关关系。实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准分别选择“0.5”、“1.0”、“1.5”为相应的“没没有感觉”、、“轻微感觉觉”、“明显显感觉”区域域的平均舒适适度指数上限限，对应的理理论未被平衡衡横向加速度度分别为0.03g、0.054g和0.077g，相应的欠超超高分别为45mm、81mm、115mm。实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准[hg]：过超高允许许值[hg]在既有客货混混运干线上远远小于欠超高高允许值，主主要是考虑货货物列车的轴轴重及通过总总重大于旅客客列车的，货货车车辆转向向架的垂向及及横向刚度也也大于客车车车辆的，因而而对曲线钢轨轨的磨耗及线线路的破坏作作用较大。为为使内外轨磨磨耗均匀和线线路稳定，较较严格的限定定了过超高值值。而中速旅旅客列车对线线路的破坏作作用及对钢轨轨的磨耗远较较货物列车为为小，因此客客运高速铁路路高、中速旅旅客列车共线线时的过超高高允许值可以以适当放宽。。但中速旅客客列车的走行行性能及其从从普速线进入入高速线时走走行部件的状状态，较高速速列车要差得得多，对线路路的破坏作用用也会较大。。因此，高、、中速列车共共线运行线路路的过超高允允许值又不宜宜过大。实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准根据英、日等等国六十年代代的试验结果果，认为过超超高与欠超高高对旅客乘坐坐舒适度的影影响是同等的的。对舒适度度和欠超高关关系的评价如如下：hq=30mm，感觉良好；；hq=55mm，感觉较好；；hq=80mm，感觉尚可；；hq=108mm，感觉轻微不不舒适。二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准欠、过超高允允许值单单位位：mm条件舒适度良好舒适度一般舒适度较差欠超高允许值[hq]4080110过超高允许值[hg]4080110实设超高、欠欠超高、过超超高的允许值值[h]、[hq]、[hg]二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准2.高、中速共线线运行时[hq+hg]允许值本线与跨线列列车共线运行行在某一半径径的曲线上，，按本线与跨跨线列车均衡衡速度计算的的超高值与按按均方根速度度确定的实设设超高值，往往往有差值△h，由此造成列列车实际运行行中高速列车车产生的欠超超高hq和跨线列车产产生的过超高高hg，往往超出限限值［hq］、［hg］，故在确定定设计超高时时，要为现场场适应运输条条件变化而预预留调整实设设超高的幅度度△h，即对［hq+hg］要留有一定定的余量：［hq+hg］=［hq］+［hg］-△h△h与本线和跨线线列车对数、、重量、速度度有关，对高高速铁路分析析试算结果，，△h一般为30～50mm。二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准2.高、中速共线线运行时[hq+hg]允许值跨线列车共线线时欠、过超超高之和允许许值（mm）欠、过超高之和允许值一般困难［hq+hg］110140二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准3、高速列车运运行时实设超超高与欠超高高之和的允许许值［h+hq］其理由同上述述对［hq+hg］的分析。因因为即使是全全高速列车运运行的线路，，也会因列车车开行方案不不同有一定的的速差，同样样也会产生△h的效应。因此此［h+hq］亦应小于［［h］+［hq］。高速列车运行行条件下实设设超高与欠超超高之和允许许值（mm）实设超高与欠超高之和的允许值一般困难［h+hq］220260二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准4、最小曲线半半径Rmin的确定（1）高速铁路设设计速度要求求的最小曲线线半径Rmin为了满足高速速铁路的设计计速度要求，，其最小曲线线半径应按下下式计算确定定：Rmin=11.8Vmax2/［h+hq］二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准4、最小曲线半半径Rmin的确定（2）初期本线与与跨线列车共共线运行条件件下最小曲线线半径Rmin初期本线与跨跨线列车共线线运行在半径径为R的圆曲线上，，其实设超高高h与其相应的欠欠、过超高hq、hg及其允许值［［hq］、［hg］之间满足下下式：h=11.8VK2/R-hg≤≤11.8VK2/R-［hg］h=11.8VG2/R-hq≥≥11.8VG2/R-［hq］二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准4、最小曲线半半径Rmin的确定考虑前述在本本线与跨线列列车共线运行行条件下存在在△h关系，最小曲曲线半径Rmin应按下式计算算确定：Rmin=11.8(VG2-VK2)/［hg+hq］式中：VG、VK分别为本线与与跨线列车设设计速度。高速铁路初期期本线与跨线线列车共线运运营，考虑按按300km/h与200km/h匹配，按上式式计算得出最最小曲线半径径Rmin，其一般值、、困难值分别别为5370m及4220m。二、线路平纵纵断面设计（一）平面最最小圆曲线半半径标准4、最小曲线半半径Rmin的确定（3）远期高速列列车运行不同同速度匹配条条件下最小曲曲线半径Rmin考虑远期高速速铁路上的高高速列车运行行速度以350km/h～250km/h为主，同时可可能存在少量量运行速度为为200km/h的列车。根据据高速列车运运行不同速度度匹配条件计计算最小曲线线半径：如果VG、VK设计速度按350km/h与250km/h匹配，则计算算得出最小曲曲线半径Rmin的一般值、困困难值分别为为6440m及5060m。如果VG、VK设计速度按350km/h与200km/h匹配，则计算算得出最小曲曲线半径Rmin的一般值、困困难值分别为为8850m及6960m。另外，考虑满满足各种不同同速度列车组组合运行条件件下的舒适性性，高速铁路路最小曲线半半径一般采用用9000m至11000m较好。二、线路平纵纵断面设计（二））缓和和曲线线的长长度为使列列车安安全、、平稳稳、舒舒适地地由直直线过过渡到到圆曲曲线或或由圆圆曲线线过渡渡到直直线，，在直直线与与圆曲曲线间间必须须设置置一定定长度度的缓缓和曲曲线。。在高高速行行车条条件下下，旅旅客对对乘坐坐舒适适度比比较敏敏感，，因而而对缓缓和曲曲线的的设置置要求求也更更为严严格。。1、缓和和曲线线线形形的选选定考虑到到三次次抛物物线线线形简简单、、设计计方便便，平平立面面有效效长度度长、、现场场运用用、养养护经经验丰丰富等等特点点，京京沪高高速铁铁路仍仍以三三次抛抛物线线形缓缓和曲曲线为为首选选线形形。缓和曲曲线长长度是是高速速铁路路线路路平面面设计计的主主要参参数之之一。。为保保证列列车运运行的的安全全和旅旅客乘乘坐舒舒适度度的要要求，，缓和和曲线线应有有足够够的长长度。。但过过长的的缓和和曲线线将影影响平平面选选线和和纵断断面设设计的的灵活活性，，引起起工程程投资资的增增大。。缓和曲曲线长长度的的计算算，取取决于于超高高顺坡坡率允允许值值、未未被平平衡的的横向向加速速度时时变率率允许许值（（欠超超高时时变率率允许许值））、车车体倾倾斜角角度允允许值值（超超高时时变率率允许许值））等相相关参参数的的取值值。2、缓和和曲线线长度度二、线线路平平纵断断面设设计（二））缓和和曲线线的长长度乘坐舒舒适度度允许许的车车体倾倾斜角角速度度（即即超高高时变变率限限值））要求求的缓缓和曲曲线长长度L3为L3≥≥Vmax*h/(3.6［f］)式中中Vmax—设计计最最高高速速度度（（或或该该曲曲线线限限制制速速度度））（（km/h）；；h——圆曲曲线线设设计计超超高高（（mm）；；[f]——超高高时时变变率率允允许许值值（（mm/s），，一一般般条条件件下下取取25mm/s，困困难难条条件件下下取取31mm/s。2、缓缓和和曲曲线线长长度度二、、线线路路平平纵纵断断面面设设计计（二二））缓缓和和曲曲线线的的长长度度缓和和曲曲线线长长度度（（m）曲线半径缓和曲线长度一般长度最小长度个别最小长度14000280250220120003302702501100037030028010000430350330900049040036080005704704107000670540460二、、线线路路平平纵纵断断面面设设计计（二二））缓缓和和曲曲线线的的长长度度二、、线线路路平平纵纵断断面面设设计计（三三））两两相相邻邻曲曲线线间间的的夹夹直直线线长长度度和和两两缓缓和和曲曲线线间间的的圆圆曲曲线线长长度度缓和和曲曲线线间间夹夹直直线线和和圆圆曲曲线线的的最最小小长长度度主主要要受受列列车车运运行行平平稳稳性性和和旅旅客客乘乘坐坐舒舒适适条条件件的的控控制制。。理论论上上列列车车运运行行平平稳稳、、旅旅客客乘乘坐坐舒舒适适所所要要求求的的夹夹直直线线和和圆圆曲曲线线的的最最小小长长度度，，通通常常按按““列列车车在在缓缓和和曲曲线线出出入入口口（（即即夹夹直直线线或或圆圆曲曲线线的的起起终终点点））产产生生的的振振动动不不致致叠叠加加考考虑虑，，与与列列车车振振动动、、衰衰减减特特性性和和列列车车运运行行速速度度有有关关。。根根据据实实验验结结果果，，车车辆辆振振动动的的周周期期约约为为1.0sec，列列车车在在缓缓和和曲曲线线出出入入口口产产生生的的振振动动在在一一个个半半至至两两个个周周期期内内基基本本衰衰减减完完，，按按两两个个周周期期计计算算则则夹夹直直线线或或圆圆曲曲线线的的最最小小长长度度应应为为：：两相相邻邻曲曲线线间间的的夹夹直直线线长长度度和和两两缓缓和和曲曲线线间间的的圆圆曲曲线线长长度度，，一一般般地地段段不不小小于于280m，困困难难地地段段不不小小于于210m。Lmin≥≥2Vmax/3.6≈≈0.6Vmax一般般条条件件下下：：L≥≥0.8V困难难条条件件下下：：L≥≥0.6V二、、线线路路平平纵纵断断面面设设计计（四四））正正线线设设计计坡坡度度在一一定定自自然然条条件件下下，，线线路路的的最最大大坡坡度度对对线线路路的的走走向向、、长长度度、、工工程程投投资资、、运运营营费费用用、、牵牵引引重重量量及及输输送送能能力力，，都都有有较较大大的的影影响响。。正线线的的最最大大坡坡度度，，宜宜由由小小到到大大，，合合理理选选用用。。一一般般条条件件下下不不大大于于12‰‰，困困难难条条件件下下，，经经技技术术经经济济比比较较，，不不大大于于20‰‰。根据据高高速速客客运运专专线线特特点点，，结结合合项项目目具具体体条条件件并并经经牵牵引引计计算算检检算算，，对对于于一一定定的的纵纵断断面面和和初初速速条条件件，，个个别别困困难难情情况况下下尚尚可可采采用用大大于于12‰‰，但但不不宜宜大大于于20‰‰的最最大大坡坡度度。。（五五））坡坡段段长长度度二、、线线路路平平纵纵断断面面设设计计法国国高高速速铁铁路路的的最最大大坡坡段段长长度度与与坡坡度度有有关关，，坡坡度度正正常常值值应应随随坡坡段段长长度度而而变变化化。。对于于从从最最小小值值～～3km的长长度度，，其其坡坡度度不不应应超超过过18‰‰。对于于3km～15km的长长度度范范围围，，其其坡坡度度逐逐步步从从18‰‰降至至15‰‰。对于于大大于于15km的长长度度，，最最大大坡坡度度不不超超过过15‰‰。并并建建议议在在实实际际应应用用中中，，上上述述坡坡度度再再降降2‰。对于坡度度大于25‰的线路，，建议在在项目中中考虑平平均坡度度25‰，最大坡坡长4km。正线宜设设计为较较长的坡坡段，最最小坡段段长度不不宜小于于900m，困难条条件下不不应小于于600m，且不得得连续采采用。（五）坡坡段长度度二、线路路平纵断断面设计计关于“最最大坡度度”，国国际铁路路联盟提提到STI(实用技术术规范)对于基础础设施的的建议，，即35‰的坡度最最长连续续6km，在10公里长度度上的平平均坡度度不超过过25‰。二、线路路平纵断断面设计计（六）坡坡段间的的连接相邻坡段段的坡度度差允许许的最大大值，主主要由保保证运行行列车不不断钩这这一安全全条件确确定的，，常规铁铁路相邻邻坡段的的坡度差差主要受受货物列列车制约约。由于于旅客列列车质量量远低于于货物列列车，又又国外高高速铁路路对相邻邻坡段的的坡度差差均未做做规定，，故规定定相邻坡坡段的坡坡度差不不受限制制。1、相邻坡坡段的坡坡度差二、线路路平纵断断面设计计为保证列列车在高高速正线线变坡点点处的运运行安全全、乘客客的舒适适性要求求，参照照国外有有关规范范，相邻邻坡段的的坡度差差大于1‰时，应采采用圆曲曲线型竖竖曲线连连接。根根据铁科科院研究究，竖曲曲线半径径由旅客客舒适性性要求控控制。即即受列车车运行于于竖曲线线产生竖竖向离心心加速度度ash限制的最最小竖曲曲线半径径为：Rsh≥≥V2/(3.62〔ash〕）其中，〔ash〕为乘客舒舒适度允允许的竖竖向离心心加速度度（m/s2）,根据国外外高速铁铁路对〔ash〕的取值经经验，取取值一般般为0.4m/s2，困难为为0.5m/s2,则：Rsh≥≥0.2×V2和Rsh≥≥0.15×V22、竖曲线半径径（六）坡段段间的连接接同时，由于于当竖曲线线半径增大大到一定程程度，养护护维修很难难达到其设设置要求，，因此，根根据国内外外养护维修修经验，建建议最大竖竖曲线半径径不大于40000m。当相邻坡段段的坡度差差大于或等等于1‰时，区间正正线应采用用圆曲线型型竖曲曲线连连接，其中中远期设计计速度小于于160km/h的区段，应应按相邻坡坡段的坡度度差大于3‰时设置竖曲曲线。最小小竖曲线半半径应根据据所处区段段远期设计计速度按下下表选用，，但最大竖竖曲线半径径不大于40000m。二、线路平平纵断面设设计2、竖曲线半径径（六）坡段段间的连接接二、线路平平纵断面设设计竖曲线半径径采用标准准V（km/h）300及以上300以下250及以上250以下160及以上160以下Rsh(m)250002000015000100002、竖曲线半径径（六）坡段段间的连接接（七）竖曲曲线与竖曲曲线、缓和和曲线、道道岔重叠设设置问题二、线路平平纵断面设设计相邻的两个个竖曲线重重叠设置时时，竖曲线线很难达到到各自的形形状，测设设工作也非非常困难。。目前各国国的标准也也都不允许许竖曲线重重叠设置。。1、相邻的两两个竖曲线线重叠设置置2、竖曲线与与缓和曲线线重叠竖曲线与缓缓和曲线重重叠有如下下不利影响响：（1）增加线线路测设工工作量：竖竖曲线与缓缓和曲线重重叠设置的的情况下，，平面曲线线的内轨在在立面上要要维持竖曲曲线的几何何状态，而而外轨又要要叠加进缓缓和曲线超超高的变化化量，这时时线路的测测设工作要要求更加严严格。（2）对行车安安全和乘坐坐舒适度的的影响：竖竖曲线与缓缓和曲线重重叠设置，，将造成缓缓和曲线平平、立面线线形不相适适应。由于于外轨叠加加了超高顺顺坡量，其其结果既不不是标准的的缓和曲线线线形，也也不是标准准的竖曲线线线形。此外，附加加欠超高连连同平面曲曲线上产生生的欠超高高之和大于于一定值时时，还将带带来不不安安全因素。。（七）竖曲曲线与竖曲曲线、缓和和曲线、道道岔重叠设设置问题二、线路平平纵断面设设计2、竖曲线与与缓和曲线线重叠（3）增加了养养护维修工工作的难度度：由于缓缓和曲线很很长，其曲曲率及其变变化率均甚甚微，轨道道检测精度度已难于保保证其检测测结果的真真实性，若若加上竖曲曲线的重叠叠设置，检检测仪器更更难于分别别提取竖曲曲线和缓和和曲线的不不平顺值了了。考虑以上因因素，规定定竖曲线与与缓和曲线线不得重叠叠。（七）竖曲曲线与竖曲曲线、缓和和曲线、道道岔重叠设设置问题二、线路平平纵断面设设计3、竖曲线与与道岔重叠叠设置竖曲线与道道岔重叠设设置时，由由于高速道道岔总长度度较长，一一方面道岔岔全长不在在一个坡度度上，列车车通过道岔岔过程中，，车轮对尖尖轨及导曲曲线将产生生较大的冲冲击力，导导曲线未被被平衡的加加速度对车车体将产生生横向作用用，再叠加加竖向作用用力后，降降低了乘客客的舒适度度和安全度度；另一方方面，为保保证竖曲线线形状，道道岔铺设时时的测设工工作及养护护维修时的的检测工作作都更加困困难，增加加了测设和和检测工作作量和更多多的维修工工作量。综上所述，，规定竖曲曲线与道岔岔不得重叠叠设置。（七）竖曲曲线与竖曲曲线、缓和和曲线、道道岔重叠设设置问题二、线路平平纵断面设设计（七）竖曲曲线与竖曲曲线、缓和和曲线、道道岔重叠设设置问题二、线路平平纵断面设设计二、线路平平纵断面设设计（八）区间间直线地段段线间距高速铁路的的线间距标标准，主要要受列车交交会运行时时的气动力力作用控制制。一方面面，要满足足列车承受受会车压力力波的允许许值［△Pmax］；另一方方面，要分分析研究区区间各种客客运列车交交会运行时时，作用在在列车上的的会车压力力波最大值值△Pmax，会车压力力波时变率率△Pmax/△t，以及与交交会列车相相邻侧壁净净间距Y（或线间距距D）的规律。。确定线间距距标准是一一个灵活性性相当大的的问题。线线间距最窄窄，它的会会车压力波波最大，对对机车车辆辆的设计和和制造提出出了很高的的要求，但但可以节省省土建工程程投资。线线间距比较较宽，虽然然对机车车车辆的气密密性、门窗窗等设计要要求相对降降低，但土土建投资较较高。二、线路平平纵断面设设计（八）区间间直线地段段线间距列车侧面会会车压力波波的几项主主要特征：：现场试验研研究和数值值模拟计算算研究表明明，列车交交会时产生生的会车压压力波，有有以下几项项主要特征征：1、交会列车车上的会车车压力波值值基本上与与邻线迎面面驶来列车车（以下简简称通过列列车）的运运行速度平平方成正比比；2、外形相似似的列车交交会时，速速度较低列列车上受到到的会车压压力波比速速度较高列列车上受到到的会车压压力波大，，而速度相相当的列车车彼此交会会时其会车车压力波大大致相当；；3、会车压力力波值与交交会列车相相邻侧壁间间的净距Y成反比。Y=D