高速鐵路軌道技術(shù)

1、第二章 高速鐵路的線路第一節(jié) 概 述第一節(jié) 概 述 一、線路組成-路基、橋隧建筑物、軌道。 二、高速鐵路線路的基本特點(diǎn)： （2）高穩(wěn)定性）高穩(wěn)定性; （3）高精度、小殘變、少維修）高精度、小殘變、少維修; （4）寬大、獨(dú)行的線路空間。）寬大、獨(dú)行的線路空間。 （1）高平順性）高平順性; 三、列車風(fēng)的影響 當(dāng)列車高速行駛時(shí)，在線路附近產(chǎn)生空氣運(yùn)動(dòng)，這就是列車風(fēng)。 當(dāng)列車以200km/h速度行駛時(shí)，根據(jù)測量，在軌面以上0.814m、距列車1.75m處的空氣運(yùn)動(dòng)速度將達(dá)到17m/s（61.2km/h，風(fēng)速7級(jí)，接近8級(jí))，這是人站立不動(dòng)能夠承受的風(fēng)速。 當(dāng)列車進(jìn)入隧道時(shí)，原來占據(jù)著空間的空氣被排開。

2、空氣的粘性以及氣流對(duì)隧道壁面和列車表面的摩阻作用使得被排開的空氣不能象在隧道外那樣及時(shí)，順暢地沿列車兩側(cè)和上部流動(dòng)，列車前方的空氣受壓縮，所引起的縱向氣流速度約與列車速度成正比。 在隧道中列車風(fēng)將使得道旁的工人失去平衡以及將固定不牢的設(shè)備等吹落在隧道中，這都是一些潛在的危險(xiǎn)。 國外有些鐵路規(guī)定，在列車速度高于160km/h行駛時(shí)不允許鐵路員工進(jìn)入隧道。列車速度稍低時(shí)，也不讓員工在隧道中行走和工作。 列車風(fēng)對(duì)線路兩側(cè)的影響列車高速運(yùn)行時(shí)，列車風(fēng)對(duì)線路兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一定壓力，對(duì)沿線人員及建筑物造成一定的危害，國際鐵路聯(lián)盟規(guī)定：橋上欄桿至軌道中心距離3.33.6m，不足需設(shè)避車臺(tái)。站臺(tái)需要設(shè)置防護(hù)欄桿。

3、列車風(fēng)對(duì)列車會(huì)車的影響 兩個(gè)列車在雙線上會(huì)車時(shí)，它們的頭部產(chǎn)生的空氣壓力波（列車風(fēng)）相互作用在對(duì)方的側(cè)面，可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。高速復(fù)線的線路間距，按最高速度的不同，應(yīng)在4.2米以上。 第二節(jié) 線路的平面和縱斷面 一、線路平面-直線和曲線（圓曲線和緩和曲線） 一、線路平面1、曲線的影響： （1）降低行車速度。）降低行車速度。曲線會(huì)給運(yùn)行中的列車造成一種附加阻力，稱為曲線阻力。曲線半徑越小，曲線阻力越大，運(yùn)營條件越差，在其他條件相同時(shí)，運(yùn)行速度也越低。 （2）增加輪軌磨耗。）增加輪軌磨耗。曲線半徑越小，磨耗增加越大。2、超高與曲線半徑列車在曲線上運(yùn)行時(shí)，車輛和旅客都要經(jīng)受離心力。 為了減小離心力和輪軌

4、之間的相互作用力，采用在曲線線路上設(shè)置超高。 外軌超高：211.8mmvhR平（）欠超高取值：60130mm實(shí)置超高取值：200mm 目前，除日本東海道新干線規(guī)定最大超高為200mm外，其余各線及法國高速干線最大超高均為180mm，德國85mm等。最小曲線半徑：2maxmin11.8( )mQvRmhh法國德國意大利日本TGV-PSETGV-A東海道山陽東北上越4000（3200）6000（4000）7000（5100）30002500（2000）4000（3000）40004000幾個(gè)主要國家高速鐵路的曲線半徑（m）( )( )內(nèi)為最小半徑內(nèi)為最小半徑我國高速鐵路曲線半徑的選用：3、緩和曲線

5、線型及長度 隨著列車運(yùn)行速度的提高，過去使用的三次拋物線緩和曲線難以完全滿足旅客舒適的要求，軌道穩(wěn)定條件也受到一定影響。 為了改善這種狀況，有些國家研究采用了半波正弦曲線。 緩和曲線的長度的選用： 外軌超高遞增坡度不致使輪對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣脫軌輪對(duì)外側(cè)車輪升高速度不致影響旅客的舒適未平衡離心加速度的增長率不致影響旅客的舒適 4、夾直線 列車通過同向或反向曲線時(shí)，受力情況極為復(fù)雜，除因外軌超高使車輛繞線路縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還有緩和曲線始點(diǎn)和終點(diǎn)處的沖擊以及未平衡離心加速度變化的影響等。 因此，必須在同向曲線或反向曲線之間加入一段夾直線段。夾直線應(yīng)盡量長些，特別是反向曲線時(shí)的夾直線更應(yīng)長些，這對(duì)運(yùn)營是有利的

6、。加直線長度選用： 法國規(guī)定：夾直線最小長度為0.5v(m)。 德國規(guī)定：夾直線最小長度0.4v(m)計(jì)算。 日本規(guī)定：一般應(yīng)大于100m，列車速度低于110km/h時(shí)，可大于50m。 我國高速鐵路最小夾直線按下式確定：maxminmaxmin6 . 0 8 . 0vlvl 困難條件下：困難條件下：一般條件下：一般條件下：1、最大坡度：、最大坡度： 東海道新干線的正線最大坡度為15。 我國高速鐵路區(qū)間最大坡度的選用二、線路縱斷面-平道和坡道 我國最大坡度的選用2、坡段間的連接、坡段間的連接直線連接與直線連接與豎曲線豎曲線連接連接高鐵豎曲線設(shè)置條件：高鐵豎曲線設(shè)置條件： 坡度坡度a-b i 豎曲

7、線半徑一般采用圓曲線豎曲線半徑一般采用圓曲線豎曲線半徑的選用：豎曲線半徑的選用： 法國： TGV東南線采用25000m， TGV大西洋線采用16000m； 日本：除東海道新干線采用10000m； 其余各線均采用15000m。 我國：最高時(shí)速（km/h)豎曲線半徑(m)1602501500025030020000注意：注意：三、線路間距三、線路間距 日本鐵路曾對(duì)此做過研究與試驗(yàn)。在區(qū)間線路上，當(dāng)兩列時(shí)速250km的列車交會(huì)時(shí)，作業(yè)人員站在兩車距離為0.8m的中間還是安全的，從而規(guī)定線路中心距至少為4.2m。在站內(nèi)線間距4.6m。 法國以TGV動(dòng)車組進(jìn)行空氣動(dòng)力試驗(yàn)后，認(rèn)為在300km/h情況下，

8、4m線路間距是可行的。但考慮未來發(fā)展和便于設(shè)置渡線，此值規(guī)定為4.2m。 德國則規(guī)定為4.5m。我國高速鐵路線間距的選用 線路間距：第三節(jié) 路基與橋梁 路基基床由表層和底層組成：路基基床由表層和底層組成： 表層厚度應(yīng)為表層厚度應(yīng)為0.7m，底層厚度應(yīng)為，底層厚度應(yīng)為2.3m， 總厚度為總厚度為3.0m 。0.7m 二、橋 梁高速鐵路橋梁的特點(diǎn)：2.剛度大、整體性好高速鐵路橋梁，梁高梁重均超過普鐵。3、耐久性高主要承重結(jié)構(gòu)按100年使用要求設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)要易于檢查維修以保證橋梁的安全使用等（設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)三個(gè)階段共同來保障）。墩臺(tái)基礎(chǔ)的沉降控制嚴(yán)格工后沉降容許值：（1）墩臺(tái)均勻沉降量： 對(duì)于有碴橋

9、面橋梁：30mm 對(duì)于無碴橋面橋梁：20mm（2）相鄰墩臺(tái)沉降量之差： 對(duì)于有碴橋面橋梁：=15mm 對(duì)于無碴橋面橋梁: =5mm對(duì)于沉降難以控制區(qū)段的橋梁，采用可調(diào)支座。4.上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：剛度大、噪音低，受溫度影響變形小。5.大跨度的特殊孔跨結(jié)構(gòu)多：跨越交通干線或通航河流，大量采用鋼混結(jié)合梁、連續(xù)梁、斜拉橋、鋼桁拱等特殊結(jié)構(gòu)大跨度梁式橋，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。三、隧道三大空氣動(dòng)力效應(yīng)：瞬變壓力，洞口微氣壓波，行車阻力措施：A、采用大斷面：低阻塞比，洞口設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)。以減輕瞬間氣壓變化氣壓波和噪聲污染。200km,單線:52 雙線：80m250km,單線:52 雙線：80m3

10、00km,單線:70 雙線：100mB、安全空間-內(nèi)設(shè)把手、護(hù)欄等。 隧道內(nèi)安全空間距線路中心3.0米以外，單線設(shè)在電纜槽一側(cè)，雙線在兩側(cè)，寬度0.8米，高度2.2米。C、在長度大于8km的電氣化鐵路隧道，設(shè)置運(yùn)營通風(fēng)設(shè)備。D、照明與防災(zāi)救援設(shè)備設(shè)有防火設(shè)施、隧道內(nèi)外檢測通報(bào)技術(shù)及避難、通風(fēng)、排煙設(shè)施等。第四節(jié) 高速鐵路軌道1. 鋪軌的平順性，穩(wěn)定性-必須對(duì)軌道結(jié)構(gòu)、軌道基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。 一、高速鐵道對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的要求（3）合理的道床結(jié)構(gòu)和幾何尺寸；（4）有碴軌道需要優(yōu)質(zhì)的特級(jí)道碴等。（1）采用大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)；（2）對(duì)鋼軌精確打磨。第四節(jié) 高速鐵路軌道2、合理的剛度、合理的彈性鋪設(shè)500m長鋼軌技術(shù)難度大，對(duì)技術(shù)和工藝有新要求(1)廠制標(biāo)準(zhǔn)軌長100米或50米；(2)工廠焊接并鋪設(shè)300500米長軌；(3)現(xiàn)