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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流山区小半径曲线既有线提速无砟轨道应用研究.精品文档.西南交通大学硕士学位论文山区小半径曲线既有线提速无昨轨道应用研究姓名：肖庆彬申请学位级别：硕士专业：道路与铁道工程导教师：李成辉20100501AbstractThe difficulty to enhance the speed of Mountain Railway is enhancing the allowed speed of the limit speed point at the curve, turnout, and joints, with laying a large n
2、umber of speed turnout and using the CWR, the limit speed problems at turnout and joints have been a better solution, speeding measure of the railway with small radius curve has become the bottleneck.Ballastless track which is stability, high integrity, and larger horizontal resistance, can be used
3、to relax the standards of comfort, seting larger ultrahigh and less super high. As this a starting point, the paper researched the speeding measure of the existing mountain railway with small radius curve.First, the paper introduces the present commonly used speeding measures of Existing Lines and p
4、oint out that the present speeding measures can not effectively solve the existing mountain area railway with small radius curves speeding problem, according to the ballastless track with larger vertical and horizontal resistance, high integrity, good stability, can be used larger superelevation and
5、 deficient superlevation, proposed that the ballastless track was the possible measure to solve the existing mountain area railway with small radius curves speeding problem.Secondly, non-ballasted track with Track of the vertical and horizontal resistance of a detailed analysis and comparison, at ho
6、me and abroad Humble and new passenger lines, high-speed railway technology standards, Humble No Actual Elevation Track the maximum allowable value, less the maximum allowable value high, too high to allow the value of the maximum reasonable values of parameters such as high on the mountain a small
7、radius curve Humble Track Speed no effect was calculated results show that non-Track used mountain Humble small radius curve, the curve to allow the speed can increase by 11% to 19%.Again, as the rebuilding of the Dazhou-Wanzhou Railway Line Electrification Project an example, the research on econom
8、ic rationality of the scheme transformed the railway with small radius curve into ballastless track-Comparison shows that the ballastless track used in speeding measure of the existing mountain railway with small radius curve is economy.Finally, the papers findings are summarized, and put forward a
9、number of shortcomings and problems needing to be further improved.Keywords： The existing mountain railway; Speed; Small radius curve; Ballastless track;Ultrahigh parameters西南交通大学 学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以
10、 釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1. 保密，在年解密后适用本授权书:学位论文作者签名Ci2. 不保密使用本授权书。 (请在以上方框内打“ V”）指导老师签名1西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：、分析了有碎轨道和无碎轨道的轨道纵横向阻力的提供方式，比较了两者纵横 向阻力的大小。二、提出无昨轨道应用于山区小半径曲线既有线提速的构想。三、根据国内外相似标准和经验，对既有线提速工程无昨轨道各超高参数进行取 值，并计算无昨轨道提速效果。四、对无砟轨道应用于山区小半径曲线既有线提速进行经济论证。本人郑重声明：所呈交的学
11、位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名日期：年月西南交通大学硕士研究生学位论文第1页g,!. LL L.&.8 .8 gggg ； i a a-1 a a . aagggggg第1章绪论1.1提速的重要性铁路是我国交通运输业的骨干，是我国国民经济的大动脉，铁路运输速度在很大 程度上反映着国家运输生产力的发展水平，反映着国家现代化水平。然而，近些年来， 随着便捷的
12、公路运输和高速的航空运输的飞速发展，我国运输市场的竞争空前激烈， 铁路运输的垄断地位逐步被打破，铁路的速度优势不断丧失，铁路运输速度越来越不 能适应国民经济和社会发展的需要。建设一个现代化的铁路，必须在速度上有所突破。目前，我国经济处在高速增长期，发展势头迅猛，对交通运输的需求与日俱增， 迫切需要铁路提供强有力的运输支持。同时，随着经济社会的飞速发展，人民生活水 平的日益提高，人们对交通条件的要求越来越高，提高旅客、货物列车运行速度，使 旅客、货物及时、快捷地到达目的地，已成为各国铁路发展的一大趋势。在这种情况 下，铁路必须顺应时代发展、社会进步和人民生活水平提高的要求，努力提高速度， 满足安
13、全快捷、舒适方便等人性化的运输需求。对于列车提速，世界上釆取两种模式，一是新建高速客运专线,客、货分运,最高运 营速度可达350 km/h;二是客货共线，对既有线进行设备改造、技术更新，进一步提高客、 货车的速度。解决铁路运输的“瓶颈”问题，从长远看，需要实施中长期铁路网规划， 加快新线建设，扩大路网规模，从整体上提升路网能力。从眼前看，必须从实际出发， 走内涵扩大再生产之路，立足现有基础扩充运力，尽最大努力挖掘运输潜力，提高运 输效率，扩大运输能力。因此，铁路实施大面积提速，是缓解当前铁路运输“瓶颈”状况的必由之路。只有 通过实施既有线提速，才能使列车运行速度进一步加快，运行密度和载重量进一
14、步加 大，运输能力进一步提高，从而发掘既有铁路的优势和潜力，更好地服务社会、满足 需求，为我国经济和社会的进一步发展起到积极的推动作用。1.2国内外发展现状1.2.1国外发展现状第二次世界大战以来，世界发达国家经济复苏，对交通运输提出了更高的要求。 在不同经济发展水平的国家和地区，通过釆用不同层次的技术和设备，改造客、货运 输繁忙干线，铁路旅客列车速度都有不同程度的提高，截止1%3年世界铁路列车达到 U(M60km/h的营业线路总长达13000多公里。1%4年，世界上第一条高速铁路日 本东海道新干线开通，世界进入发展高速铁路的时代，各国开始陆续修建高速铁路。截止2008年12月，全世界运营中的
15、高速铁路营业里程总长达7785km，计划或规划建设 的高速铁路（不含中国内地）总长达19500km。很多国家在新建高速铁路的同时，为了充分发挥高速的优势，在与高速铁路接壤 和延伸的既有铁路线上大范围地进行配套提速，实现铁路的快速运输，以满足高速列 车跨线在既有线上运行的需要，建立和扩大高速列车系统。如日本，为使新干线与既 有线联网，以扩大新千线的服务面，使既有线的旅客列车普遍提高到130km/h，并进行 了提高到160km/h的工作。德国高速铁路仅867km,但高速列车的服务里程达到了 3381km;法国高速铁路1576km, TGV高速列车的服务范围达到了 5900km。欧盟规划到 2020
16、年，欧洲大陆将新建10000km的高速铁路，同时改造15000km的既有线，构成泛 欧铁路快速网。在进行提速实践的同时，各国还对铁路提速进行了一些理论研究，总结了一些宝 贵的实践经验。1、列车速度目标值的选择1985年5月，欧洲经济委员会(ECE)制定了欧洲铁路行车速度标准，规定高速客运 专线为300km/h，高速客货列车混行线为250km/h，既有线则为160200km/h。根据美 国、英国和前苏联的提速实践经验，中长距离繁忙干线提速的目标值以.14(K160km/h 为宜，如果要将目标值再提高至200km/h，需要相当大的投资。德国的提速经验同样证 明，提速的建设费、更新改造费和维修费，在
17、列车最高速度为160km/h是一个转折点， 上、下相差较大。另外，意大利、瑞典等国的实践证明，釆用摆式列车，可在不改造 或少改造线路的情况下，使列车最高速度达到160200km/h，是既有线提速的一条新途 径。2、既有线提速宜分步实施为了实现既有铁路提速目标值200km/h的目标，各国大都采取两步走的方案。在初 期，把旅客列车最高速度提高到140160km/h，然后再把列车最高速度提高到200km/h。3、既有线客车提速的同时，也要相应提高货车速度由于列车速度不同，为会让快速列车要占用很多的能力。因此，提高旅客列车速 度，会使扣除系数急剧增加，要减少这种扣除，最有效的办法是相应提高货物列车的
18、速度_。1.2.2国内发展现状1. 2. 2. 1我国铁路提速历程回顾20世纪末以来，我国大力开展客运提速，通过六次大提速，我国铁路已基本掌握 了 160km/h、200km/h等级的运输装备、线路、通信、信号及运营管理成套技术，提速 线路达到16000多公里。我国铁路既有线提速技术达到世界铁路先进水平。第一次大提速：1997年4月1日，实施第一次提速，主要在京广、京沪、京哈三大 干线进行。第一次大面积提速后，铁路旅客列车最高时速达到140公里。在提速里程方 面，线路允许速度超过120km/h的线路延长至1398km，其中140km/h的线路为 588km，160km/h 的线路为 752km
19、。第二次大提速：1998年10月1日，实施第二次提速，重点还是在京广、京沪、京哈 三大干线。客车最高时速达到160公里，广深线采用X2000摆式列车最高时速达到200 公里。线路允许速度超过120km/h的线路延长至6449km，其中1401an/h的线路为3522km， 160km/h 的线路为 1104km。第三次大提速：2000年10月21日，实施第三次提速，范围主要是晚海、兰新、京 九和浙静线。提速里程进一步增长，线路允许速度超过120km/h的线路延长至9581km, 其中超过140km/h的线路为6458km，超过160km/h的线路为1104km。第四次大提速：2001年10月2
20、1日，实施第四次提速，范围主要是京九线、武昌一 成都(汉丹、襄渝、达成)、京广线南段、浙赣线和哈大线。提速里程再次增长，线路允 许速度超过1201011/11的线路延长至13166011，其中140km/h的线路为9779km, 160km/h的 线路为1104km。第五次大提速：2004年4月18日，实施第5次大面积提速，此次提速主要集中在几 大干线。提速后，几大干线的部分线路基本达到200 km/h的要求,提速网络总里程达到 16500km,其中时速160km及以上提速线路7700km。第六次大提速：2007年4月18日,实施全国铁路第六次大面积提速。我国铁路首次开 行时速200公里及以上
21、的旅客列车，这次大面积提速，是在京哈、京沪、京广、晚海、 浙赣、胶济线等既有干线实施的时速200公里的提速，有条件的线路列车运行速度可达 250km/h。经过这次提速后，我国既有铁路线路允许速度超过120km/h的线路达到 22000km，速度超过160km/h的线路达到14000km,速度超过200km/h的线路达到 8033km2。1.2. 2. 2我国既有线提速理论研究既有线提速是一项复杂的系统工程，涉及到机车、车辆、线路、路基、轨道、桥 梁及信号等多个因素，在这些因素中，线路、轨道、桥梁及路基等土木工程因素是重 中之重。我国在这些因素方面，从提速可行性研究、提速方案设计、影响提速的具体
22、 机理、提速措施的采用等方面都做了细致的分析和有益的探讨。在提速可行性研究方面，徐鹤寿6论述了既有线提速到200 km/h的必要性和技 术可行性，提出了需要解决的关键技术。邱文展7以甬台温铁路为例，结合项目工程特 点和地质特征，论证了提速至250km/h和300km/h的可行性。在提速总体方案设计方面，叶国东8分析总结了湘桂线柳州铁路局管段已实施 的目标值最大运行速度120km/h提速工程所涉及的最小曲线半径、轨道结构、限制坡度等技术标准及改造原则，对提速方案进行了探讨。肖文友9以浙錄线为例,介绍了 既有铁路提速200 km/h线路设计的主要思路及应注意的问题。张金超在参照新建时 速200-2
23、50 km客运专线铁路有关规定的基础上,以京广线许昌至遂平段提速至250 km /h工程为例，介绍设计中遇到的一些问题以及所釆取的设计措施。针对线路因素而言，薛志明从线路角度分析了影响既有线提速的主要因素， 通过近年来某些线段提速设计的实例，阐明了如何从线路的角度来看待提速问题。范 华、徐学东、高亮等【12通过对德国既有线提速主要技术标准与参数与我国相关规范的 比较，结合我国路情，提出了合理建议，并着重指出了在困难条件下可采用较大的超 高参数允许值,以求获得较大的曲线允许通过速度。何华武、刘增杰等13通过追踪研 究国内外既有线提速相关技术，结合中国既有线实际情况，提出了适应我国旅客列车 运行速
24、度200 km/h级、货物列车运行速度120 km/h和25t轴重双层集装箱运输的既有客 货共线铁路改造工程的线路平纵断面技术标准体系。通过一系列200250 km/h实车 提速综合试验和提速交会试验，验证了所提出既有线提速200 km/h级的线路平纵断面 技术标准体系的科学合理性。贺国栋提出，铁路提速是一项复杂的工作,影响既有 线提速的因素很多,曲线是影响既有线提速的主要因素之一,重点分析了最大超高、允 许过超髙、允许欠超高等曲线超高参数的设置对既有线提速的影响。石万新指出， 既有线提速改造工程中,如果既有线纵断面不是限定提速的因素时，应基本维持既有纵 断面不动或尽量少动；对于限制坡度和坡度
25、减缓的改造应结合改建工程量、限速点集 中情况、投资等综合分析确定超限坡度保留或改建；竖曲线半径及坡段长度是列车舒 适度和安全的重要因素,改造中应按较高标准进行配置。在轨道方面，任润堂提出，主要繁忙干线提速，应该加强轨道工程的技术改造， 并从我国三大干线提速的经验,分析加强轨道结构改造的初步方法和提出提高轨道结 构性能的建议。杨绍举117以京哈干线既有线提速为例，对制约既有线提速的道忿等线 路条件进行了重点剖析和论述，并科学合理地提出了改造方案，同时，在提速后的轨 道强化上，以及管理和提高线路维修水平上，都提出了切实可行的有效措施。吴旺青 18阐述了国内历次客车200 km/h及以上提速试验轨道
26、不平顺管理方面的技术数据和 经验，从轨道平顺性控制的角度提出客货共线提速线路应进一步研究和试验的课题。 许有全19对既有线提速以来，铁路轨道技术的发展尤其是无碴轨道技术、无缝线路的 铺设、轨道设备和道忿结构的加强等进行简要的介绍，对今后铁路轨道的设计提出了 建议。卢祖文2a】介绍了提速道忿发展的主要特点，指出我国铁路提速道忿现状及存在 的主要问题，提出我国铁路提速道忿发展要点。在路桥方面，林世金通过对胶济线提速试验结果的分析研究，得出既有线路基 无病害时可不加固、对既有桥梁可通过动载试验确定是否予以加固利用的结论。谢启 新25结合广深线提速技术改造标准和提速后运营观测资料，对既有路基提速改造问
27、题，提出既有线提速的路基改造标准和方案。韩自力26通过对我国几条干线的路基调 查和试验研究,分析了提速路基动态测试中,路基动应力的分布状况及动应力与速度和 轨道不平顺的关系,对既有线提速路基的主要技术条件进行了分析，同时还对既有线 路基静态测试、无损检测方法和路基加固方法做了一些介绍。宫全美、王炳龙等27 结合沪宁线路基面的实测动应力值及轨面不平顺数据，进行了不同列车速度下沪宁线 路基的动力响应分析。陈建国、肖军华等28结合铁路提速现状，分析了既有线上运行 最高时速200km/h客车、120 km/h货车时路基的动力响应，通过研究得出以下结论： 列车速度提高对路基动力响应的影响有限，但轴重的影
28、响很大;对既有线路基加固时， 存在一个最佳的路基刚度值；道床厚度增加，路基动应力线性减少，但路基动位移和 加速度变化不明显。在我国提速初期，徐涌、沈家弊等29根据沪宁提速试验，提出了 强化线桥设备的建议。张传东、朱德功等提出通过大力采用“四新产品来降低既有 线提速后线桥设备病害的发生和发展,确保列车过桥时的行车安全和设备安全。徐学 东31介绍了国外既有线提速或高速铁路桥梁主要技术标准要求，讨论了既有客货共线 铁路提速200 km/h的竖向动力作用等问题,从提速加固与养护维修等方面提出了既有 客货共线铁路提速200 km/h的相关技术对策。在山区铁路提速方面，孙绍麟经过对宝成、成昆、川龄等既有线
29、改造的研究， 指出山区铁路提速改造应优先改善动力条件，合理选择机车类型及牵引定数，注重平 纵面技术改造与既有线现状相结合。梁建新指出，影响山区铁路提速的因素主要包 括机车车辆动力学、隧道空气动力学及结构动力学、线路系统三个方面。严隽耄 对新型摆式列车在中国的应用前景进行了展望。涂泽义提出者了采用摆式列车建成西 南快速铁路系统的构想。张文桂等分析了摆式列车对繁忙双线旅客列车、一般双 线旅客列车和山区单线旅客列车通过能力的影响，估算了提速的运输成本和效益，据 此，得出摆式列车适用范围与应用前景的初步结论。梁明学【39通过计算说明了应用摆 式列车可提高铁路曲线限速35%左右，并提出，在以中小曲线为主
30、的山区铁路采用 摆式列车提速，是一种最有效的方法。1.3既有线提速措施影响既有线提速的线路因素主要有平面线形条件（曲线限速、缓和曲线长度、夹 直线及圆曲线长度和复线间线间距）、纵断面条件（限制坡度、坡段长度及竖曲线等） 及轨道、路基和桥梁等线路设备。其中，受工程投资、既有线路状况等影响，一般提 速改造中不动或尽量少动线路纵断面，因此，既有线提速，主要从平面线形条件及线 路设备等方面入手。另外，列车的更新改造也可以达到提速的目的。1.3.1平面曲线改造铁路平面线形条件主要包括曲线、缓和曲线、夹直线及圆曲线和复线铁路的线间 距等因素。一般情况下，缓和曲线、夹直线及圆曲线和复线铁路的线间距等难以改造
31、， 在进行平面线形改造时，主要考虑曲线改造，通过加大曲线半径的方法来实现。机车车辆在曲线上行驶时，受惯性离心力作用，会出现旅客产生不适、货物移位 等情况，外轨超高就是基于此原理设置的。一旦外轨超高按加权平均速度计算并设置 后，便成为固定设施，当列车通过的实际行驶速度大于加权平均速度时，就会产生欠 超局。曲线半径、超高参数与列车通过的最高允许速度可用下列公式来表示：11.8式中：R- h- h.一曲线允许列车通过的最高运行速度，km/h; -既有曲线半径，m;-既有曲线实设超髙，mm;(2-1)-列车通过曲线时的允许欠超高，mm;由上式可见，要提高通过曲线的允许速度，可以通过加大曲线半径的方法来
32、解决。 1.3.2线路设备加强线路设备的加强主要包括加强轨道结构、铺设提速道忿、无缝线路的应用、桥梁 及路基的加固等。(1) 铺设提速道忿道盆旳过忿速度是控制行车速度的重要因素之一。列车通过道忿时，轮轨冲撞频 繁，列车运行动能损失，动能损失与行车速度平方和轮轨间冲击角成正比。为保持列 车过忿时平稳，要限制动能损失数值，进而也限制了过忿速度，使道忿成为线路提速 的限制因素。我国既有线铁路的道忿普遍标准较低,不能适应提速后的要求,为适应速度的提 高，通过铺设提速道忿，改善道忿几何状态、强化道忿结构、提高直向通过速度、保 证列车以提速目标值通过时不限速，是既有道忿改造的主要途径。(2) 无缝线路的应
33、用钢轨接头是轨道结构的薄弱环节之一，普通线路上由于钢轨接头的存在，列车通 过时发生冲击和振动，影响行车的平顺和旅客乘坐的舒适，且噪音较大。此外，还使 道床松散，加速钢轨及联结零件的磨耗，降低轨道各组成部分及机车车辆的使用寿命。 这些缺点在列车提速的情况下，显得更为突出。无缝线路及跨区间无缝线路的应用消除了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适、机车车辆及轨道维修费用降低、设备使用寿命长等优点，得到广泛的应用。现 在无缝线路在我国既有线线路中占很大比重。(3) 加强轨道结构轨道结构直接承受列车负荷并将其传递至路基。提速改造后，轨道所承受的列车 高速运行产生冲击震动力必然增加。因而除要求轨道铺设提
34、速道忿和跨区间超长无缝 线路外，必须增强轨道结构的整体性能。在我国既有线提速设计中，客车最高行车速度不小于140 km/h,货车最高行车速度不 小于90kni/h时，应采用60kg/m钢轨、III型轨枕、弹条II型或弹条III型扣件。在小半径 曲线上和大坡地段换铺全长洋火轨。(4) 既有线路基及桥梁的加固林世金24】通过对胶济线提速试验结果的分析研究，得出既有线路基无病害时可不 加固、对既有桥梁可通过动载试验确定是否予以加固利用的结论。常见的路基病害有：路肩下沉、路基宽度不足、边坡坊塌、排水不畅、基床压陷、 道碴囊及翻装冒泥。病害整治及基床加固可采用换填、注衆、封闭、挤密桩、搅拌桩、 土工合成
35、材料加固、土质改良、排水和抬道等处理方式。既有线提速中桥梁存在两个突出问题，一是桥梁的整体性差，二是一些桥梁的横 向自振频率偏低，横向振动大，影响行车安全性和乘坐舒适性。因此，对于横向没有 联结或只有端部设有横隔扳的混凝土并置梁，以及横向自振频率不能满足要求的混凝 土梁和钢梁，均须进行加固1。1.3.3列车更新改造(1)摆式列车的采用为了提高曲线的通过速度，通常用外轨超高的办法，来平衡离心力的影响。摆式 列车车体的特点是当车辆进入曲线时，根据探测器的信息，控制车体产生一个向曲线 内侧的倾斜角，相当于增加了一个额外的超高值。其计算公式如下： 普通客车的曲线限制速度计算公式为(2-12)V 11.
36、8摆式列车的曲线限制速度计算公式(2-13)lh + h+AhV11.8式中：h实际超高，mm;hq允许欠超高，mm;Ah摆式客车产牛的额外紹高,-曲线半径.我国广深铁路1996年从瑞典引进X2000摆式列车，列车以200km/h的速度运行， 取得了良好的经济效益和社会效益。2003年3月18日，我国首辆摆式客车在唐山机车 车辆厂下线，标志着我国首列内燃摆式列车研制取得了重要成果。 (2)动车组的发展传统的列车为动力集中方式，而动车组为动力分散方式，其特点为由若干动车和 拖车组成一个单元，再由多个单元组成动车组。动车组具有减轻轴重、编组灵活，可 调整牵引动力和最高速度的优点，根据各国经验，时速
37、200公里的旅客列车釆用动车 组是合理选择1。1.4硏究意义西部大开发战略实施以来，我国西部地区经济社会有了飞速的发展，2010年温总 理的政府工作报告指出，要推进区域经济协调发展，继续推进西部大开发。作为 经济发展的开路先锋，交通建设尤其是铁路建设在西部大开发中发挥着至关重要的作 用。然而，我国山区铁路大都集中在西部地区，山区铁路铁路起点低、基础差,技术 标准低、线路坡度大，尤其是曲线半径小且数量多、分布面广。以成渝线为例，铁路 全长504 km,共有曲线659处，长231.2 km，占线路全长的46%。最小曲线半径仅285in,半 径小于300 m的曲线计66处，半径在300-350 m的
38、曲线计119处;半径在350-450m的曲线 110多处;半径为500m-600m左右的曲线约为140处43。列车在通过曲线时，平面曲线 半径是决定列车最高允许速度的主要条件之一，而铁路一旦建成，线路的形状便难于 改变，故曲线半径是制约既有线提速的关键因素之一。针对小半径曲线而言，上述普通的提速措施，或投资较大，难以釆用，或不能满 足提速效果，所以，在既有线提速改造工程中，受投资及既有线状况等因素的限制， 对小半径曲线经常不作改动，或改动很小，从而，使小半径曲线成为山区铁路的限速 点，小半径曲线提速问题成为既有线提速的瓶颈问题。因此，山区既有线列车速度低、 改建困难，投资费用大、运营设备落后、
39、运输能力严重不足，从而影响了西部地区的经 济发展和运输的需要。无砟轨道由于其纵横向阻力较大、整体性好、稳定性强，可采用较大的超高及欠 超高。根据曲线半径、曲线超高及欠超高和列车通过曲线的最高允许速度之间的关系， 在半径一定的情况下，采用较大的超高及欠超高，可提高曲线通过允许速度。因此， 无碎轨道成为小半径曲线既有线提速的可能的方法。研究山区小半径曲线既有线提速 无碎轨道应用问题，对于提高西部地区铁路的运力、加快运输速度、缩短客货送达时 间，促进西部地区铁路的发展和西部经济的发展具有十分重要的现实意义和理论研究 价倌。1.5本文的主要研究内容近几年来，无碎轨道的应用技术随着多条客运专线及高速铁路
40、的建设和运营已日 趋完善，但是，目前我国的无碎轨道的应用都是在新建铁路上，对于既有线改造来说， 无碎轨道的适应性还是一个新课题，无碎轨道应用于既有线提速，在理论研究和具体 的实践应用中，都还面临着很多实际问题，比如无碎轨道对于路基、桥梁等基础工程 的要求、无昨轨道施工与既有线运营的协调等。本文以无诈轨道其纵横向阻力较大、 整体性好、稳定性强，可采用较大的超高及欠超高这一特点为出发点，探讨无昨轨道 应用于山区小半径曲线既有线提速的理论可能性，主要研究无昨轨道的提速效果及经 济合理性。本文的主要内容有-1、介绍现阶段既有线提速的常用措施，指出现在提速措施不能有效解决山区小半 径曲线既有线提速问题，
41、提出无碎轨道解决山区小半径曲线既有线提速问题的可能性。2、总结无昨轨道的特点及分类，介绍无昨轨道在国外提速既有线上的应用，对有 昨轨道与各种类型的无昨轨道的纵横向阻力进行了详细的分析比较，对各国无昨轨道 超高参数值进行介绍。3、对有昨轨道及无碎轨道实设超高最大允许值、欠超高最大允许值、过超高最大 允许值等超髙参数进行合理取值，分析计算无砟轨道应用于山区小半径曲线既有线提 速时提速的效果。3、研究无碎轨道应用于山区小半径曲线既有线提速的技术主要问题，以改建铁路 达州至万州线电气化改造工程为实例，对小半径曲线提速改造无昨轨道方案进行经济 合理性研究。第2章无碎轨道超高参数研究相比有碎轨道，无碎轨道
42、由于其纵横向阻力较大、整体性好、稳定性强，可采用 较大的超高及欠超高。那么为何无碎轨道具备这一特点呢？本章从各种类型的无昨轨 道结构的结构组成和提供纵横向阻力的方式来作具体分析。2.1超高参数基本原理 2.1.1曲线超高机车车辆在曲线上行驶时，由于惯性离心力作用，将机车车辆推向外股钢轨，加 大了外股钢轨的压力，使旅客产生不适，货物移位等。因此需要把曲线外轨适当抬高， 使机车车辆的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消惯性离心力，达到内外两股 钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。如图 2-1所示，根据这一原理建立起超高计算公式：曲线外轨超高计算图图中：P一车体的
43、重力:-轨道反力: 一向心力：Q-Fn- 5,-两轨头中心线距离:h所需的外轨超高,由图可见，AABCAEDO。由于轨道倾斜角度很小，从工程实际出发，可取ICB-AB=S1,贝ijF h(21)P而车体作曲线运动产生的离心力为：J = (22)gR式中 g重力加速度；V行车速度；单位为111/3时用取km/h时用K; R曲线半径。为使外轨超高度与行车速度相适应，保证内外轨两股钢轨受力相等，由式（21)、 (22)得h = (23)gR取S尸1500mm, g=9.8m/s2，代入上式并变换量纲单位得：h = U.S (mm)(24) R实际上，通过曲线的机车车辆速度不可能都是相同的。因此，式（
44、24)中的列 车速度V应当釆用各次列车的平均速度/3，即A =(2-5)2.1.2未被平衡的超高在任何一段曲线轨道上，一旦外轨超高按加权平均速度Fp计算确定并设置后，便 成为固定设施，但由于列车通过的实际行驶速度，或大于加权平均速度，或小于加权 平均速度时，则外轨超高与行车速度不相适应，因而不可避免地会产生未被平衡的离 心加速度或向心加速度。当实际行驶速度厂卩时，会产生未被平衡的离心加速度；当 实际行驶速度时，会产生未被平衡的向心加速度。未被平衡的离心加速度和向心 加速度可以理解为由于外轨超高不足或外轨超高过大所产生，用欠超高和过超高的形 式表示为：A =11.8-h(2-6)11.8(2-7
45、)R式中hq欠超高值，mm;hg过超高值，mm。欠超高和过超高统称为未被平衡的超高【5】。2. 2无碎轨道简介无砟轨道是以混凝土或拥青砂楽取代散粒道昨道床而组成的一种轨道结构形式。 由于取消了碎石道昨道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性相应增强，维 修工作量减少，己成为高速铁路及既有线提速改造轨道结构的发展方向。自1971年日本山阳新干线首先铺设无昨轨道以来，世界各国相继开展了各类无碴 轨道结构的系统研究，并得到了不同程度的发展，而一些国家已把无碴轨道作为高速 铁路的主要结构型式推广应用，其中对无碴轨道结构技术研究最为深入和应用最为广 泛的国家当属德国和日本。经过40多年的运用和发展，
46、国外无砟轨道结构已逐步形成 日本的柔性充填式板式无碎轨道结构和德国刚性基础整体式无碎轨道结构。我国对无昨轨道的研究始于20世纪60年代，40多年来，对多种结构形式的无昨轨 道进行了研究与实践。目前，通过对引进技术的消化吸收及再创新，已形成了我国高 速铁路无碎轨道技术系列：CRTS (China railway track system) I、II型双块式，CRTS I、 II型板式，忿区枕式及板式等。目前，这些无昨轨道己在京津、武广及郑西等多条时 速250、350km的客运专线的建设中得到广泛应用。2. 2.1无碎轨道的技术特点2. 2.1.1无昨轨道的优点无砟轨道结构相对于有碴轨道结构的优点
47、是：(1) 轨道稳定性好，整体性强，几何形位能持久保持；(2) 结构平顺性好，可提高乘坐舒适度；(3) 耐久性好，少维修，轨道使用寿命长；(4) 横向阻力提高，可获得高运营安全性；(5) 结构高度低，自重轻，可降低隧道净空，减少桥梁二期恒载；(6) 工务养护、维修设施少，寿命周期成本低：(7) 道床整洁美观，无有砟轨道的道確飞散带来的一系列问题；(8) 更好地适应地形选线，减少线路的工程量及建设投资。2. 2.1.2无碎轨道的缺点无砟轨道结构也存在一些缺点：(1) 无碎轨道的基础一旦出现变形或破坏，其整治和修复相对困难，资金和人力投 入很大，维修耗时长；(2) 无碎轨道为刚性基础，轨道整体弹性
48、差，列车运行时环境振动，噪声及轨道振 动强烈；(3) 无昨轨道的建设期工程总投资大于有昨轨道_1。无昨轨道结构类型比较多，主要区别在于：1) 支撑扣件方式：有轨枕还是无轨枕。2) 支撑轨枕方式：埋入到道床板中、支撑在道床板上还是嵌入到道床板中3) 道床板材料：混凝土还是浙青。4) 道床板制作方式：预制还是现绕。根据以上区别，可将无昨轨道分为两大类5种主要结构型式51，见图2-2。无碴轨道支撑扣件方式无轨枕撑轨枕方式道床板制作方式轨枕支撑式轨枕嵌入式 轨枕埋入式预制道床板道床板材料渐青道床板FFYS Walter传统Rheda Rheda Berlin Rheda 2000 Ziiblin新干线板式Bogl OBB-PORR无扣件PACT DFSTEdilo