陳修平

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 天津 300142)

1 確定曲線超高值的主要依據(jù)

曲線超高值的確定主要考慮行車安全、旅客舒適度、養(yǎng)護(hù)維修等因素。

1.1 列車運(yùn)行速度

高速鐵路通常采用不同速度等級(jí)列車共線運(yùn)行的模式或相同速度等級(jí)列車共線運(yùn)行的模式。曲線實(shí)設(shè)超高既要滿足高速列車的運(yùn)行要求,又要滿足低速列車通過曲線的運(yùn)行要求。理論上,應(yīng)根據(jù)不同的列車速度和曲線半徑設(shè)置相應(yīng)的超高,而實(shí)際上通常以線路上運(yùn)行的各種列車的平均速度為依據(jù)設(shè)置超高值。這就導(dǎo)致高速列車通過曲線時(shí)出現(xiàn)欠超高現(xiàn)象,而低速列車通過時(shí)出現(xiàn)過超高。過超高、欠超高都直接影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性及旅客舒適度。

1.2 最大設(shè)計(jì)超高允許值[h]

中國鐵道科學(xué)研究院試驗(yàn)研究表明，當(dāng)列車停在超高為200 mm及以上的曲線上時(shí),部分旅客感到站立不穩(wěn),行走困難且有頭暈不適之感。另外,當(dāng)?shù)退倭熊囃ㄟ^曲線時(shí),超高過大會(huì)造成內(nèi)側(cè)鋼軌承受較大的橫向力,既不利于行車安全,也不利于養(yǎng)護(hù)維修。參照國外高速鐵路標(biāo)準(zhǔn),最大設(shè)計(jì)超高允許值采用175 mm。

1.3 欠超高允許值[hq]

欠超高允許值在高速鐵路上最主要取決于列車通過曲線時(shí)的旅客舒適度要求。根據(jù)鐵科院在京廣線、濱州線以及京津城際測試結(jié)果,欠超高允許值如表1所示。

表1 欠超高允許值 mm

1.4 過超高允許值[hg]

一般認(rèn)為過超高與欠超高對(duì)旅客舒適度的影響是等同的。在高低速列車運(yùn)行的高速鐵路上,客車的走行性能比貨物列車好,因而過超高引起的對(duì)內(nèi)軌磨耗和對(duì)線路的破壞作用小,故其過超高允許值可以適當(dāng)放寬。同時(shí)考慮到高低速列車共線運(yùn)營的高速鐵路是以高速列車為主,重點(diǎn)應(yīng)保證高速列車的旅客舒適度,因此取過超高允許值與欠超高值一致(見表2)。

表2 過超高允許值 mm

1.5 高、低速列車共線運(yùn)行時(shí)欠過超高之和的允許值[hq+hg]

為了進(jìn)一步優(yōu)化平面條件,提高旅客舒適度,高速鐵路規(guī)范(試行)采用的欠、超高之和的允許值見表3。

表3 欠、過超高之和允許值 mm

1.6 高速列車運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)超高與欠超高之和的允許值[h+hq]

高速列車運(yùn)行也會(huì)因?yàn)檫\(yùn)輸要求不同造成運(yùn)行速度上的差異,為了提高旅客舒適度,采用實(shí)設(shè)超高與欠超高之和的允許值(見表4)。

表4 設(shè)計(jì)超高與欠超高之和允許值 mm

2 沈丹客運(yùn)專線車站兩端曲線實(shí)設(shè)超高的確定

2.1 沈丹客運(yùn)專線概況

沈丹客運(yùn)專線是遼寧省鐵路網(wǎng)規(guī)劃中的一條重要干線,線路起自沈陽南站,經(jīng)本溪、南芬、通遠(yuǎn)堡、鳳城至丹東,全線正線新建長度205.7 km,右線繞行0.4 km。沈丹客運(yùn)專線設(shè)計(jì)行車速度為250 km/h,正線采用無砟軌道。根據(jù)行車組織方案,一般在中間站有部分列車停站作業(yè),還有部分列車直接高速通過。對(duì)于這種部分列車停站、部分列車高速通過的曲線實(shí)設(shè)超高的確定,需要根據(jù)本線的V-S曲線情況對(duì)行車速度進(jìn)行模擬后研究確定,最后再逐個(gè)進(jìn)行超高檢算。

2.2 計(jì)算參數(shù)的確定

以沈丹客運(yùn)專線的南芬站、鳳城站、新五龍背站為例。南芬站中心里程為DK84+294,鳳城站中心里程為DK168+550,新五龍背站中心里程為DK194+670。車站兩端的曲線要素見表5。

2.3 實(shí)設(shè)超高的確定

根據(jù)表5的曲線半徑條件,均衡超高及實(shí)設(shè)超高見表6。

表5 車站兩端的曲線要素

表6 車站兩端曲線超高設(shè)計(jì)

3 超高的檢算

為了確定合理的曲線超高值,有必要對(duì)超高進(jìn)行檢算,主要包括安全性檢算和舒適性檢算。

3.1 安全性檢算

對(duì)于實(shí)設(shè)超高安全性的檢算是確保超高順坡率不致使車輪脫軌,我國沿用的不致使車輪脫軌的超高順坡率為2‰。從表6可以看出,車站兩端6個(gè)曲線的實(shí)設(shè)最大超高值為100 mm,根據(jù)曲線半徑匹配的緩和曲線長度看，超高順坡率均小于2‰的要求,列車安全性能滿足要求。

3.2 平穩(wěn)性檢算

為了列車行駛平穩(wěn)舒適,超高順坡率不可以過大；為滿足軌道養(yǎng)護(hù)維修精度要求,超高順坡率也不宜過小。對(duì)于沈丹客運(yùn)專線,超高順坡率最大值不超過1/10Vmax,最小值也不能小于0.25‰,具體檢算結(jié)果見表7。

表7 超高順坡率檢算 ‰

3.3 舒適度檢算

舒適度檢算主要是對(duì)未被平衡的欠超高和過超

高、欠超高與過超高之和、設(shè)計(jì)超高與欠超高之和進(jìn)行檢算。具體檢算結(jié)果見表8。

表8 超高設(shè)計(jì)舒適度檢算 mm

從表8可以看出：(1)車站兩端的曲線過超高和欠超高基本上都小于40 mm,通過與表1和表2對(duì)比,可以看出基本能達(dá)到高速鐵路規(guī)范(試行)所采用的優(yōu)秀條件。(2)車站兩端的曲線過超高和欠超高之和的最大值也只有97.4 mm,通過與表3對(duì)比,完全能達(dá)到優(yōu)秀條件。(3)車站兩端的曲線設(shè)計(jì)超高和欠超高之和最大也只有124.1 mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表4所要求的優(yōu)秀條件值210 mm,全部達(dá)到優(yōu)秀條件。

4 結(jié)論

按照目前確定的行車組織方案和V-S曲線,沈丹客運(yùn)專線車站兩端曲線設(shè)計(jì)超高值可以按照上文的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),然后再對(duì)設(shè)計(jì)超高進(jìn)行檢算后確定實(shí)設(shè)超高。通過對(duì)沈丹客運(yùn)專線車站兩端曲線實(shí)設(shè)超高的分析可以得出，無砟軌道客運(yùn)專線的平面條件和行車組織方案是決定曲線超高的最主要條件。為了設(shè)置合理的超高,需要在初步設(shè)計(jì)階段對(duì)平面條件進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化,盡可能采用較大的曲線半徑,并分析進(jìn)出站列車與高速列車的速度關(guān)系,以減小未被平衡的欠超高和過超高,既能保證旅客的舒適度,又可以保持兩股鋼軌受力比較均勻,有利于曲線的養(yǎng)護(hù)。

[1]TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)[S]

[2]GB50091—2006 鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[3]GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

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