兩個困難條件可否同時存在的探討

岳雷

摘 要：目前我國鐵路大部分省市正在進(jìn)行高速鐵路或客運專線的建設(shè)，由于高速鐵路線路平面設(shè)置考慮到投資規(guī)模和地方發(fā)展需要，一般與既有鐵路并行，部分地段既有線需要改造。新建及改建線路施工過程中，需對線路曲線、坡度、股道等技術(shù)資料上報LKJ數(shù)據(jù)給設(shè)備管理單位，曾經(jīng)上海鐵路局工務(wù)處以曲線資料中兩個困難條件不能同時存在為由拒絕接收線路。現(xiàn)就一段滬昆下行線改線的曲線要素的設(shè)置舉例，對線路曲線要素中困難條件設(shè)置的合理性進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：困難條件；曲線要素的設(shè)置；合理性

1 曲線要素

曲線主要分為圓曲線和緩和曲線，曲線要素主要有曲線半徑、線路的容許速度、曲線超高、曲線超高順坡率、夾直線長度、圓曲線（緩和曲線）長度、曲線加寬等。

2 既有線改造曲線的確定

2.1 曲線半徑

一般來說，高速鐵路線路平面確定后，既有線需要改造地段的曲線也就確定了位置，同時由于既有鐵路長期運營，速度目標(biāo)值就已經(jīng)確定。接下來的問題就是如何使設(shè)置的曲線滿足要求。

（1）滿足旅客列車最高行車速度的最小半徑

從公式一可以看出，線路的容許速度跟曲線半徑關(guān)系較大，總的來說，曲線半徑越大，線路的容許速度越快。以單線地段為例，曲線線路的最高允許速度為Vmax=4.12km/h，最低允許速度為Vmin=2.52km/h。

（2）旅客舒適度與內(nèi)外軌均磨條件下的最小曲線半徑

R—舒適與均磨半徑

Vmax—線路的容許速度（km/h）

Vh—貨物列車的設(shè)計速度（km/h），以線路設(shè)計速度對應(yīng)；120km/h對應(yīng)貨物列車70km/h。

hqy—允許欠超高值（mm），一般取75mm、困難取90mm

hgy—允許過超高值（mm），一般取30mm、困難取50mm

舉例說明：金華東至東孝區(qū)間內(nèi)的滬昆下行線，由于某高速鐵路的修建需要改移，改線起訖里程為K354+688.7～K355+881.41，長度為1193.71m；此段既有線為區(qū)間，設(shè)計速度為120km/h，共設(shè)置了兩段曲線，曲線半徑為800m，曲線要素見下表：

按照公式一，既有線速度120km/h的區(qū)段，曲線半徑至少需要設(shè)置850m以上才能滿足要求，設(shè)置的800m半徑為困難條件下的最小值。

把以上數(shù)值帶入公式二，曲線半徑至少需要設(shè)置1120m以上才能滿足旅客舒適度和均磨條件下的要求。

2.2 曲線超高

為了平衡列車行駛在曲線上所產(chǎn)生的離心力，使曲線地段外股鋼軌高于內(nèi)股鋼軌的數(shù)值。列車在曲線上行駛時，由于離心力的作用，將列車推向外股鋼軌，加大了外股鋼軌的壓力，也使旅客感到不適、貨物產(chǎn)生位移等。因此需要將曲線外軌適當(dāng)抬高，使列車的自身重力產(chǎn)生一個向心的水平分力，以抵消離心力的作用，使內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻和垂直磨耗均等，滿足旅客舒適感，提高線路的穩(wěn)定性和安全性。

h—設(shè)置的超高值（mm）

VC—加權(quán)平均法計算的平均速度（km/h）

如果列車通過曲線的行車速度V>VC，則需要設(shè)置的超高大于實際超高，稱為欠超高h(yuǎn)qy，一般取75mm、困難取90mm；如果列車通過曲線的行車速度V同樣以此段改線的曲線要素為例，旅客列車按最高速度120km/h，平衡超高為212.4mm，貨物列車按照70km/h，停站列車檢算為72.275mm。

把Vmax=120km/h，Vmin=70km/h，hqy=90mm，hgy=50mm帶入公式三、公式四，計算出來的R=800.71m，理論上R=800m的曲線在困難條件曲線超高是基本可以滿足欠超高90mm，過超高50mm的要求的。

但是，實際的超高值按照最大125mm設(shè)置的話，欠超高為87.4mm，過超高值52.725mm>50m的困難條件，所以設(shè)計半徑為800m，如果按照的120km/h的旅客列車速度是不能滿足超高要求的，此段需要限速運行。

2.3 超高順坡

曲線超高應(yīng)在整個緩和曲線內(nèi)順完，如緩和曲線長度不足，順坡可延伸至直線上，考慮到直線上應(yīng)有一定的平順性，在直線上的順坡的超高不得大于15mm。

順坡率i=h/l

i—順坡率。

h—曲線設(shè)置的超高（m）

l—緩和曲線長度（m），線路允許速度為120km/h，最小緩和曲線長度130m。

允許速度大于120km/h的線路，順坡坡度不應(yīng)大于1/（10Vmax），其他線路不應(yīng)大于l/（9Vmax）；《鐵路線路維修規(guī)則》。

還是以此曲線要素為例，最小緩和曲線滿足困難條件下130m的要求。

但是超高設(shè)置為125mm或者以上的情況下，順坡率=0.96‰》l/（9Vmax）=0.926‰，故超高順坡率比困難條件下大。

2.4 夾直線

夾直線為兩曲線間的直線，列車通過夾直線時，要跨過夾直線前后的緩直點和直緩點，車輪與鋼軌沖擊引起轉(zhuǎn)向架彈簧的振動。為保證緩直點和直緩點產(chǎn)生的振動不疊加，以保證旅客舒適，夾直線應(yīng)有足夠長度。根據(jù)這一條件可知，夾直線長度與行車速度成正比，即行車速度愈高，所需的夾直線長度愈長?！惰F路線路設(shè)計規(guī)范》里面對圓曲線或夾直線的最小要求：

以此段曲線為例，120km/h的區(qū)段，一般夾直線長度為80m，困難條件為50m，此段曲線采用了51.53m的困難條件。

此段改移滬昆上行線共計設(shè)置的困難條件基本包括曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度等，根據(jù)計算實際設(shè)置的超高級超高順坡率不能滿足速度的要求。故在路基工程及預(yù)鋪線路施工完成后上報LKJ數(shù)據(jù)資料時上海鐵路局工務(wù)處拒絕接收此線路，既有線改造封鎖計劃不予批準(zhǔn)，后經(jīng)業(yè)主、設(shè)計單位及上海路局多次開會協(xié)商，上海鐵路局最終同意接收此段線路、下達(dá)封鎖施工命令。在此過程中推遲線路撥接工期3個月，耗費大量精力。

綜上所述，對既有線改造來說，曲線的要素的設(shè)置，有下面幾點需要注意：

（1）曲線要素中曲線半徑是很重要的因素，曲線半徑過小會影響旅客列車的運行速度。

（2）建議在120km/h的區(qū)段，R=800m的半徑是不能滿足困難條件下的技術(shù)要求的。如果同時設(shè)計緩和曲線為困難條件的話，超高及超高順坡率也不能滿足困難條件的要求，此段線路必須限速運行，對鐵路的營運能力影響較大。

（3）對既有線曲線要素的技術(shù)選配上，同一條曲線的實際設(shè)置欠超高、超高順坡率、夾直線長度等3個技術(shù)參數(shù)，不得同時采用兩個及以上的困難條件；如果采用一則對列車的運行安全造成影響，二則會對后期的養(yǎng)護(hù)維修造成較大的工作量。若設(shè)計文件與此條件發(fā)生沖突，需在施工前與設(shè)備管理單位及設(shè)計單位協(xié)商確定。

參考文獻(xiàn)

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[2]郭謹(jǐn)一，常超凡，高峰.世界高速鐵路客運專線建設(shè)條件分析[J].綜合運輸，2006，（10）：82-84.

（作者單位：中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司）