（交通运输工程专业论文）摆式列车在龙岩漳平厦门铁路的运用研究.pdf

摘要 本论文对在“龙岩一漳平一厦门”铁路采用摆式列车的可行性及前 景进行分析。主要包括以下几个部分： 1 介绍摆式列车的特点、运用和发展状况；在“龙岩一漳平一厦门”线 上，要与高速公路运输竞争，必须提高旅客列车运行速度、缩短旅 行时问，开行摆式列车动车组是较为可行的途径。 2 通过对“龙岩一漳平一厦门”铁路线路分析，在既有线路条件下，开 行摆式列车动车组能达到的运行速度。 3 初步设计摆式列车动车组开行方案。 4 通过销售预测、运营成本测算，对方案进行技术经济分析和效益评 价。 5 结论： “龙岩一漳平一厦门”铁路线是典型的山区铁路，改造平面标准投资 巨大，而采用摆式列车动车组能充分发挥其技术优势，投入不大但运 行速度提高2 5 左右，较大幅度地缩短旅客旅行时间； 地区经济的进一步发展带来潜在的客流量，在与高速公路的竞争 中通过缩短旅行时间、好的营销策划、优质的服务，铁路运输的市场 占有率会有较大提高； 。 开行摆式列车动车组既有较大的企业笔望垄箜益t 同时又有较大的 社会效益，从全局看，发展摆式列车也是我国国情、路情的发展方向。 关键词：摆式列车龙署罐秆堰 a b s t r a c t t h i sa r t i c l ei saf e a s i b i l i t ys t u d ya n da f u t u r ev i s u a l i z a t i o no f u t i l i z i n gt r a i n s i n “l o n g y a nz h a n g p i n g - - x i a m e n ”r a i l w a yl i n e i t i n c l u d e st h ef o l l o w i n g p a r t s ： 1 i n t r o d u c t i o no ft h ef e a t u r e s 。p r e s e n to p e r a t i o na n dd e v e l o p m e n to ft i l t i n g t r a i n s i n l o n d y 卸坷i a n p i n g 一a m e nr a i l w a yl i n e ，p a s s e n g e r t r a i ns p e e dm u s tb e i n c r e a s e da n d 埘pt i m es h o r t e n e di no r d e rt h a tr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nm a y c o m p e t ew i t hh i g h - s p e e dh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o n w h j l ：o p e r a t i n gt i l t i n g e m u si saf e a s i b l ea p p r o a c h 2 e s t i m a t et h eh i g h e s ts p e e dt i l t i n gt r a i n sc a nr e a c hb a s e d 近a r ta n a l y s i so f t h e p r e s e n t l o n g y a n - - z h a n g p i i l g 一x i a m e n r a i l w a y l i n e 3 c o m eu pw i t ht h eb l u ep r i n to fo p e r a t i n gt i l t i n ge m u so nt h i sl i n ea n d s m o o t h l yi m p l e m e n t i t b yc o m p l e t e o r g a n i z a t i o n ，d e s i g n a n d m a n e u v e r i n g 4 g i v eat e c h r d c a l ，e c o n o m i ca n a l y s i sa n dp r o f i te v a l u a t i o nb ye s t i m a t i n g s a l e sa n d o p e r a t i o n a l c o s t 5 c o n c l u s i o n l o n g y a n - - z h a n g p i n g - - x i a m n e n ”r a i l w a y l i n ei sa t y p i c a l o f m o u n t a i n o u sr a i l w a y nd e m a n d sh u g ei n v e s t m e n tt or e c o n s t r u c tr a i l w a y g r o u n d t o o p e r a t ec o m m o nt r a i n s h o w e v e r , t i l t i n g t r a i n su n d e rt h e s e c o n d i t i o n s 。s h o wat e c h n i c a le d g e t i l t i n gt r a i n sc l a i mac o s tn o tg oh u g e a n di tc a l li n c r e a s eo p e r a t i o ns p e e db y2 5 a n dt oal a r g ee x t e n ts h o r t e n t r i p t i m e t h e d e v e l o p m e mo fl o c a le c o n o m i cb r i n g sp o t e n t i a lp a s s e n g e r s ，r a i l w a y t r a n s p o r t a t i o ni sa b l et oe n j o yb i g g e r m a r k e ts h a r ei fi tc a ns h o r t e ng r i pt i m e p r o d u c e9 0 0 d s a l e ss c h e m i n ga n d p r o v i d eq u a l i t y s e r v i c e o p e r a t i n gt i l t i n ge m u sm a yb r i i 喀b o t he c o n o m i cp r o f i ta n ds o c i a lp r o f i t f o r mah i g h e rp o i n to fv i e w , r u r m i n g - t i l t i n gt r a i n si st h ef u t u r eo fc h i n a s r a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n k e y w o r d s ： t i l t i n gt r a i n ，l o n g y a n z h a n g p i n g x i a r n e n ，a c c e l e r a t i o n ，p r o f i t 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 页 - ! 刖声 在社会主义市场经济条件下，交通运输市场中各种交通方式时刻 在随着供需状况、国民经济的运行状况的变化而变化，旅客运输市场 更是如此。 近几年交通运输业基础设施建设的迅猛发展，使各种运输方式均 加大了其设备的投入和更新，运输市场亦从多年的卖方市场变成了买 方市场，在运输市场上出现了激烈的竞争局面，使铁路运输面临十分 严峻的挑战。 面对社会经济系统发展对交通运输的需求和其他运输方式咄咄逼 人的竞争攻势，铁路部门采用列车提速、调整列车运行图及开行不同 种类和不同层次的旅客列车，改进售票及提高客运服务质量等措施， 来遏制其客运市场下滑和争取更大的铁路旅客运输市场的份额。 据此，选择研究适合我国的山区地形，在铁路技术设备标准比较 低的条件下，能提高铁路旅客列车的速度，以满足现代社会经济系统 人们出行快速的需求和提高铁路在旅客运输市场上的竞争能力的“摆 式列车在龙岩一漳平一厦门铁路的运用研究”作为工程硕士的学位论文。 论文主要包括以下几部分内容： 对“龙岩一漳平一厦门”线开行摆式列车的基本条件作分析； 推算在既有线路条件下，开行摆式车所能达到的速度及旅行时间； 对摆式列车的开行方案进行了初步设计； 开行摆式列车的经济效益和社会效益分析。 本文自始至终贯彻理论的分析必须服务于实践这条基本原则。在 这条原则的基础上，充分利用了现代运输科学的新理念、新思想、新 方法、新理论，对问题进行较为广泛而深入的研究。 西南交通大学工程硕士学位论文第2 页 第l 章摆式列车提速特点和国内外发展现状 自6 0 年代末7 0 年代初，为了与其他运输方式竞争，欧美、日本等 发达国家在既有铁路运输领域，提出了车辆适应线路的口号，出现了 研究摆式列车的风潮。经过三十年来的努力，摆式列车技术逐渐成熟 并广泛使用，成为既有线铁路提速或高速的一条途径。 摆式列车提速的特点是： 对线路不必作大的变动； 客货车混跑线路，客车提速不影响货车和其他般客车的正常运行 条件； 投资少，见效快，花少量费用和时间即能达到客运提速目的； 摆式列车能提高曲线限速的2 5 4 0 ，因而可提高平均速度而不是 峰值速度。因而对山区铁路、多曲线线路的提速效果更为显著； 曲线通过速度提高了，可以减少列车进入曲线前的减速和通过曲线 后的加速。从而减少列车牵引能耗。 跨高速线路和既有线路运行，提高列车对轨道的适应性。 1 1 意大利摆式列车的发展 意大利是一个山区国家，山区和丘陵占全国面积的8 0 ，因此铁 路曲线特别多。为了提高曲线区段的列车速度，菲亚特铁路公司从1 9 6 7 年开始进行有关摆式列车的倾摆理论和系统的研究工作。意大利不仅 是主动式摆式车体发源地，同时也是研制和开发摆式车体最为成功的 西南交通大学工程硕士学位论文第3 页 国家。继第一代p e n d o l i n o 后，意大利开始批量生产第二代 p e n d o l i n o ( e t r 4 5 0 ) 。首次生产1 4 列，其中4 列于1 9 8 8 年运用于罗马 一米兰之间，1 9 8 9 年扩大编组，把e t r 4 5 0 运用范围扩大到罗马威尼 斯之间。p e n d o l i n o 的第三代为e t r 4 6 0 和e t r 4 7 0 ，与e t r 4 5 0 相比， 这两种车将原来的助动液压缸和倾摆系统由车上改在车下，同时增加 车体内的座席数。 1 2 瑞典摆式列车的发展 瑞典也是一个多山国家，瑞典铁路( s j ) 希望能花比较小的投资 来提高列车平均速度以缩短旅行时间。由于客流量不大，所以花大量 投资来修建平直的高速铁路效益不高。1 9 8 1 年，政府批准订购一列样 车，1 9 8 6 年8 月瑞典铁路向a b b - - s c a n d i n v i a 签订2 0 列x 2 0 0 0 的合同。 这条线路上的年客流量为2 7 0 万次，提速后铁路客流大幅度增加。据 统计，1 9 9 0 年航空的年客运量为1 0 0 万人次，铁路为7 0 万人次，到 1 9 9 5 年铁路年客流量上升为1 2 0 万人次，增加了7 8 。由于采用摆式 列车，瑞典铁路获得了较好的经济效益。 1 3 西班牙摆式列车的发展 西班牙的t a l g o 列车自1 9 4 2 年开始研制，其特点是短车活节式3 点支持，采用独立轮对可变轨距。7 0 年代以后发展了摆式t a l g o p e n d u l a r ，1 9 8 1 年投入运用，是目前世界上唯一采用被动式摆式列车的 国家。现在除马德里到巴塞罗那线外，广泛应用于西班牙国内线路， 且早已运行于国际线路如马德里一巴黎、日内瓦、苏黎士、里斯本、 _ _ - _ - _ - _ - _ - _ - _ _ _ _ - _ - _ - _ - _ - _ _ _ - 一 西南交通大学工程硕士学位论文第4 页 米兰等并由德国联邦铁路购置用于柏林一波恩一慕尼黑作为夜间旅馆 列车。现在t a l g o 正在不断改进，准备投入高速市场。 1 4 德国摆式列车的发展 德国是世界上开行高速列车较多的国家之一，但德国也是使用摆 式列车最多的国家。摆式列车主要用在常规或改进的以及新线线路， 开行时速为1 6 0 2 5 0 k m h 的列车，在不准备改造为新线的常规线路和 短途客运中提速到1 6 0 k m h 的线路也采用摆式列车。德国已有摆式列 车包括：2 0 列v t 6 1 0 内燃动车组，开行于n u r e n b u r g - - h o f 和 n u r e n b u r g b a y r e u t h 线；4 列由机车牵引的t a l g o 城间夜车，用于柏 林波恩、柏林慕尼黑的夜间运行。德国铁路还订购了2 列用于汉 堡慕尼黑的城间夜车和1 0 0 列以上3 种不同形式的摆式车辆。第一 列v t 6 1 1 于1 9 9 6 年6 月交付使用，用于地区性运行，最高速度可达 1 6 0 k m h 。 1 5 加拿大摆式列车的发展 加拿大国家铁路和b o m b a r d i e r 公司在7 0 年代初研制出列车轻型 动车( l r c ) 并在北美国家首次采用摆式列车。该车于1 9 8 1 年正式运 用于魁北克一温莎线。经十余年运用考验，性能可靠。车辆采用主动 摆、液压作动器，摆角最大为i 0 。，但在摆动过程中由于弹簧变形， 实际摆角为8 5 0 。 1 6 国内摆式列车的发展 国内摆式列车于1 9 9 5 年由铁道部科教司立项，成员单位有：西南 西南交通大学工程硕士学位论文第5 页 交通大学、唐山厂、浦镇厂、大连厂、株洲电力机车研究所，铁道科学 研究院，成都铁路局等。国内第一列内燃动力集中摆式列车按计划2 0 0 2 年底出厂，并开始进行各种型式试验。广深铁路公司于1 9 9 6 年同 a d t r a n z 公司签署了租赁一列x 2 0 0 0 摆式列车的合同，9 8 年开始在广 州一深圳间运行，最高旅行速度1 9 0 k m h ，取得了很好的经济效益和社 会效益，开创了中国铁路运行摆式列车的先河。目前沈阳局、郑州局、 三茂铁路公司、金温铁路公司等正在与国内外厂家进行技术交流，对 摆式列车也发生了浓厚的兴趣。 西南交通大学工程硕士学位论文第6 页 第2 章龙岩一漳平一厦门线路现状和运营要求 “龙岩一漳平一厦门”线路全长2 4 4 3 8 2 k m ，其中曲线长度为 1 2 9 4 0 8 k m ，占线路总长的5 3 ；小于r 6 0 0 m 曲线半径的曲线共有4 0 3 个， 占曲线总数的8 5 ，该条线路属于典型的山区线路。 龙岩一漳平一厦门铁路、公路略图 目前线路上由于曲线多、曲线半径小，客车运行速度最高7 0 k m h 西南交通大学工程硕士学位论文第7 页 列车在龙岩一漳平一厦门间运行时间超过5 小时，而公路客车在高等级 公路上跑完全程仅须3 5 小时，在客流量的竞争上铁路客运明显处于 劣势。另在繁忙干线多次提速或修成高速线之际，速度低就会成为限 制发挥运输能力的瓶颈。要想改变目前状况，全程运行速度提高、缩 短旅客旅行时间是提高铁路客运竞争力的唯一出路。 因为该段线路曲线多、半径小，以增加曲线半径提高列车雌线通 过速度，工程大，周期长，几乎等于重建，投资巨大。若使用摆式列 车，可将旅行速度分段提高到稍高于线路允许速度，这样，线路可不 必作较大调整，同时达到提速的目的。对龙岩一漳平一厦门线路采用摆 式列车进行可行性分析，通过提速，可与高速公路进行有效竞争，促 进当地的经济发展，具有良好的经济效益和社会效益。 西童窒塑查堂三矍塑主堂垡堡茎 蔓! 里 第3 章龙岩一漳平一厦门铁路既有线提速 可行性分析 3 1 线路分析 龙岩一厦门线路由两段线路组成：龙岩漳平线路和漳平一厦门线路。 其中龙岩漳平属于地方线路，漳平一厦门属于鹰厦线。以下分别对两段 线路进行分析。 3 1 1 龙岩一漳平线路分析 龙岩漳平为单线铁路，漳龙线总长1 4 1 5 3 7 k r n ，龙岩站至厦工漳 平工区( k l + 5 0 0 一k 6 5 + 8 6 2 ) 里程为6 4 3 6 2 k r a 。漳龙线路采用5 0 号中 型钢轨，正线为1 2 号道岔。 龙岩站至厦工漳平工区共计有1 1 4 个曲线，曲线总长3 8 2 8 8 2 8 k m ， 图3 - 1 龙岩至漳平曲线半径分布图 占线路总长的5 9 4 9 。龙岩站至厦工漳平工区线路曲线半径分布见图 3 - 1 所示。各曲线半径数量如下表 曲线 2 5 03 0 03 5 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 01 2 0 01 5 0 02 5 0 03 0 0 0 半径( m ) 数量 28 241 05211311 2 西南交通大学工程硕士学位论文第9 页 在所有曲线中，各曲线的进出缓和曲线长度一致，其中r 3 0 0 曲线 半径占总数的7 1 9 ，r 6 0 0 及以下的曲线半径共1 0 5 个，占总数的 9 2 1 。是典型的山区线路。 3 1 2 漳平厦门线路分析 漳平一厦门线路属鹰厦线，是国家级干线，线路等级相对较低， 全长1 8 0 0 2 k i n ，其中曲线长度9 1 1 2 k i n ，占线路总长的5 0 6 2 ，共有 3 6 2 个曲线，最小曲线半径为2 5 0 r a ，小于r 4 0 0 m 半径的曲线有2 4 1 个， r 4 0 0 m 8 0 0 m 半径曲线有7 1 个。8 0 0 m 半径( 含8 0 0 m ) 以下曲线共 有3 1 2 个，占8 6 ，也是典型的山区线路。 漳平站至厦门线路曲线半径分布见图3 - 2 所示。各曲线半径数量如 下表： 曲线 半径 2 5 03 0 03 5 04 0 04 5 05 5 5 06 0 07 1 2 0咖1 0 1 2 1 5 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 ( 曲 数量 6 ll 9 2 0l 2 3l2 31 0 1 3 1 7622 21 2 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 0 页 图3 - 2 漳平至厦门曲线半径分布图 3 1 3 线路分析采用相关标准 3 1 3 1 最大超高 最大超高与线路的运输性质和列车速度有关，受横向倾覆安全条 件、轨道横向稳定条件、曲线停车舒适条件和防止轴油外流等因素控 制。 按铁路线路设计规范，实设超高不大于1 5 0 r a m 。 3 1 3 2 允许欠超高 允许欠超高决定旅客乘车舒适程度，也反映外股钢轨磨耗。它与客 车结构、转向架构造及其悬挂方式有关。铁路线路设计规范规定， 一般路段取7 0 m m ，困难路段取9 0 i m ，既有线改造时取l l o m m 。摆式 列车按既有线改造，允许欠超高取l l o m m 。 西南交通大学工程硕士学位论文第儿页 广深线提速改造，准高速( l 印砌， ) 相应取9 0 m m ，l l o m m ， 因准高速列车的座席与乘车条件均高于普通客车，乘车舒适度测量表 明，这两个档次的乘车舒适度大致与普通客车铁路线路设计规范 两档规定值舒适度相当；西欧铁路的允许欠超高有取l o o m m ( 一般) 1 3 0 m m ( 困难) 的，座席与乘车条件好是原因之一，广深线多年运营 经验表明，当h 5 02 5 5 01 5 2 58 1 5 ( 8 营 条 路段旅客列车 殳计行车 k l 丑，h l 如1 4 0 1 2 01 2 0l 8 0 速度 件 钢轨 k 咖 7 5 砷 印 6 0 5 05 04 3 型号m 轨混凝 1 6 8 0 一1 4 8 0 。 1 6 8 0 1 6 -1 5 2 0 道土枕 铺枕报数根舳1 6 8 0 轨1 7 2 01 6 帅1 7 6 0 1 6 8 01 6 柏 构 枕 型号iii 造 防腐 1 7 6 0 一1 6 8 0 一1 6 0 0 木枕 铺枕根散根h1 8 加 1 8 帅1 7 6 01 6 8 0 西南交通大学工程硕士学位论文第1 4 页 3 1 4 线路分析小结 漳龙铁路是为本地区服务的地方铁路，设计运量小于l o m t 年，属 于国家级线路。设计运行速度小于l o o k m h ，其中在平原地区路段旅 客列车设计行车速度小于l o o k m h ，丘陵及山区路段应小于8 0 k m h 。 漳龙铁路是典型的丘陵及山区线路，列车速度小于8 0 k m h ，漳龙线路 选用5 0 k g m 中型钢轨以及1 2 号道岔，符合线路设计规范。 漳平一厦门属于鹰厦线，属于国家级线路，设计运行速度小于 l o o k m h ，其中在平原地区路段旅客列车设计行车速度小于l o o k m h ， 丘陵及山区路段小于8 0 k m h 。漳平厦门铁路是典型的丘陵及山区线 路，列车速度小于8 0 k m h ，漳平一厦门线路选用6 0 k g m 中型钢轨以及 1 2 号道岔，符合线路设计规范。 龙岩一漳平一厦门铁路提速属于既有线提速，线路运行速度较低 ( 1 2 0 k m h ) ，没有达到1 4 0 k m h 和1 6 0 k m h 的速度等级。因此对于 摆式列车采用l l o m m 允许欠超高。 3 2 提速列车模式 要进行提速，可采用的列车模式为摆式列车和配备了径向转向架 的普通动车组两种。 摆式列车由于车辆在通过曲线时车体可倾摆一定角度，抵消了部 分旅客承受的横向离心力，因此列车能够以更高的速度通过曲线，是 既有线提速的一种有效技术措施。在世界许多国家都有成功的应用经 西南交通大学工程硕士学位论文第1 5 页 验。 配备径向转向架的动车组并不能减少通过曲线时旅客所承受的横 向离心加速度的大小，也不能提高列车通过曲线的速度，它只能够有 效减小列车通过曲线时的轮轨作用力，减少轮轨磨耗，减少对线路的 破坏，减少工务的维护工作。采用它进行提速主要是通过减少更换机 车时间、列车调头时间、合理安排运行图等措施减少旅行时间。 要从根本上进行提速，采用摆式列车是一条必由之路。 摆式列车通过车体倾摆可以降低在列车高速通过曲线时旅客承受 的横向离心加速度，从而提高旅客通过曲线的乘坐舒适性和列车速度。 但摆式列车无法降低轮轨作用力，因为列车通过曲线的速度提高之后， 轮轨作用力也要增加，采用径向转向架可以降低轮轨之间相互作用力 的最大值，提高列车运行安全。 径向转向架有3 种，一种是瑞典x 2 0 0 0 所采用的柔性纵向定位刚 度转向架。根据瑞典铁路使用x 2 0 0 0 的试验报告证明，x 2 0 0 0 列车转 向架在瑞典线路上运行时轨道横向作用力和车轮磨耗量均不大。 中国的线路与瑞典铁路状况有所不同，瑞典由斯德哥尔摩至哥德 堡之间的最小半径为6 0 0 m ，而我国山区铁路及非主要干线的曲线半径 为3 0 0 4 0 0 m 。根据x 2 0 0 0 的资料证明，x 2 0 0 0 的柔性定位转向架在 曲线半径6 0 0 m 左右可以实现全径向功能，但在曲线半径小于5 0 0 m 后 就失去了径向功能。龙岩一漳平线路半径低于5 0 0 m ( 含5 0 0 m ) 的曲线 有1 0 3 个；漳平- 厦门线路半径低于5 0 0 m ( 含5 0 0 m ) 的曲线有个2 7 4 西南交通大学工程硕士学位论文第1 6 页 个，在龙岩一漳平一厦门线路间半径低于5 0 0 m ( 含5 0 0 m ) 的曲线占全程 曲线的8 8 5 ，因此不能采用柔性定位的转向架。 另外一种径向转向架是自导向转向架，如德国的v t 6 1 1 摆式列车。 转向架上装有自导向机构，通过曲线时，由于轮轨蠕滑力和自导向机 构使轮对处于径向位置。 自导向径向转向架比柔性定位转向架性能更加完善，而且车体与 转向架之间没有杆件连接。但增加了自导向杆件，结构比柔性定位转 向架复杂。 第3 种径向转向架是追导向径向转向架，如瑞士的i c n 2 0 0 0 、西班 牙的t a l g o 、日本的3 8 1 系列摆式列车等。转向架上装有迫导向机构， 利用车辆通过曲线时车体与转向架之间的相对转动，使轮对趋于径向 位置。 迫导向转向架在车体与转向架之间有杆系连接，结构也比较复杂。 但迫导向转向架可以保证不论曲线半径大或小，轮对均能够处于径向 位置，也就是说无论大半径曲线还是小半径曲线均可有效减小轮轨横 向力并提高车辆运行的安全性，同时可以减少轮轨之间的磨耗。在理 论上是最优的。 根据龙岩一漳平- 厦门线路的具体特点，小半径曲线比较多，最小曲 线半径为2 5 0 m ，半径5 0 0 m 以下曲线有3 7 7 个。按照一般的经验，在 曲线半径主要分布在8 0 0 m 左右时，可采用自导向转向架。而在曲线半 径主要分布在6 0 0 m 左右及以下时，采用迫导向转向架。为保证有效减 亘壹奎望查堂三堡塑主堂竺笙窒 篁! ! 要 小轮轨作用力，减少轮轨磨耗和工务维护工作量，可采用迫导向径向 转向架的摆式动车组。 3 3 曲线限速 3 3 1 摆式列车曲线限速 曲线路段的限制速度计算公式为： = 坠竺1 1 哇8 型r ( 蛐) ( 3 5 ) 式中，k 一一实设超高，m m ； k 一一允许欠超高，m m ，取l l o m m ； 鸭蚴一一车体倾摆附加超高值，取1 7 0 m m ，相当于车体倾摆8 0 时，有6 5 0 的有效倾摆角。 r 一一曲线半径，i n 。 3 3 2 确定列车的最大运行速度 假设选定构造速度1 4 0 k m h 的摆式动车组，“龙岩一漳平一厦门”线 路最高运营速度为l o o k m h 。 3 3 3 采用摆式列车技术 3 3 3 1 漳龙线路( 龙岩一漳平) 取欠超高l l o m m ，附加超高1 7 0 m m ，根据公式( 3 - 5 ) 计算。摆式 列车组在各曲线通过速度具体数值见附表1 ，龙岩一漳平速度曲线如图 3 3 。 西南交通大学工程硕士学位论文第1 8 页 图3 - 3 龙岩漳平摆式列车曲线通过速度分布图 采用摆式列车技术，在1 1 0 r a m 欠超高条件下，列车运行速度绝大 部分在9 0 1 0 0 k m h 左右，在该区间曲线最低通过速度为8 9 7 2 k m h ， 共有2 处。为方便计算，以该区间曲线最低通过速度即8 9 7 2 k m h 为该 区间全线通过速度。 则在限速8 9 7 2 k m h 条件下通过龙岩一漳平全程6 4 3 3 k m 所需要的 时间为： h 1 = 4 3 ( m i l l ) 3 3 3 2 漳平厦门( 鹰厦线) 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 9 页 取欠超高l l o m m ，附加超高1 7 0 m m ，根据公式( 3 - 5 ) 计算。摆式列图 3 _ 4 漳平一厦门摆式列车曲线通过速度分布图 车组在漳平厦门曲线通过速度具体数值见附表2 。通过各曲线时速度 分布如图3 - 4 所示。 采用摆式列车技术，在ll o m m 欠超高条件下，列车运行速度绝大 部分在9 0 l o o k m h 之间，在该区间曲线最低通过速度为8 8 5 3 k n d h ， 为方便计算，以该区间曲线最低通过速度即8 8 5 3 k m h 为该区间全线通 过速度。 则在限速8 8 5 3 k m h 条件下通过漳平一厦门全程1 8 0 0 2 k m 所需要 的时间为： h 2 = 1 2 2 ( m i n ) 实际上，列车运行是以区间为单位规定运行速度，但由于曲线密 度较大，在实际运营中不方便以速度区间划分，在龙岩一漳平一厦门间分 别以在该区间曲线最低速度通过，虽然保守，但更易实现。假定在龙 西南交通大学工程硕士学位论文第2 0 页 岩一漳平一厦门间仅停漳平站，起停和停站时间h 3 = 5 分钟，则全程运行 时间为： h ：h i + h 2 + h 3 = 1 7 0 ( m i n ) = 2 小时5 0 分钟( 不计会车) 。 3 3 4 曲线限速小结 通过以上分析计算，采用摆式技术，从理论上摆式列车几乎分别 能够以8 9 7 2 k m h 和8 8 5 3 k m h 的速度运行龙岩一漳平一厦门线路全程， 运行中不需要加减速，全程运行时间只需1 7 0 分钟即可( 中间仅停漳 平站、不计会车) 。 另外从曲线限速可以看出，曲线通过速度绝大部分在9 0 k m h 以上， 全线只有4 处曲线通过速度低于9 0 k m h ，如果对线路进行适当改造， 全线通过速度定为9 0 k m h 也是比较合理的，则全程运行时间可为1 6 8 分钟( 中间仅停漳平站、不计会车) o 3 4 缓和曲线、夹直线与圆曲线长度分析 3 4 1 缓和曲线 为了提高旅客列车的速度，曲线外轨的实设超过可能加大，曲线限 速值也可能提高，若原有缓和曲线长度不足，将会影响行车安全和旅 客舒适。应根据下述条件加以检算，并按三者最大值取用。 3 4 1 1 外轨超高顺坡不致车轮脱轨 缓和曲线最小长度如，可由实设超高h 与规定的外轨超高顺坡坡度i ( ) 算得： 西南交通大学工程硕士学位论文第21 页 毛。擘( m ) 表3 _ 4 外轨超高顺坡坡度取值 ( 3 - 6 ) 旅客列车的路段设计速度 1 6 01 4 01 2 01 0 0 ( k n e h ) i = 1 0 0 0 厂7 v0 91 01 21 4 最大顺坡率 i = 1 鼯梵| t n1 o1 21 41 7 参照铁路线路设计规范对改建路线困难条件下的规定，外轨 超高顺坡坡度可大致按i = 1 0 0 0 ( 7 v ) 取值，如表3 - 4 所示。 3 4 ，1 2 超高时变率不致影响旅客舒适 旅客列车通过缓和曲线，客车外轮在外轨上逐渐升高，外轮升高 速度称超高时变率，其值不应大于旅客舒适度的允许值f ( m i i i s ) ，计 算式为： 1 0 2 - 黔( m ) ( 3 7 ) 式中，v 0 一一行车速度，可取曲线限制速度，k m h ； f 一一超高时变率，铁路线路设计规范规定取值范围为：一 般路段f = 3 2 m m s ，困难路段取f = 3 6 m m s 。国外铁路的外轨超高顺坡坡 度i ( ) 多取行车速度v ( k m h ) 的函数，即i ( ) ：l o o o ( ) ，a a ” 值一般为1 0 6 ，超高时变率f ：。1 0 0 0 ；f = 3 2 m m s 时，a ：8 8 6 ；f = 3 6 m m s j o a 时，a = 7 7 1 ；f = 4 0 m m s 时，a = 7 0 。本文按铁路线路设计规范的困 难路段取f = 3 6 m m s 。 3 4 1 3 欠超高时变率不致影响旅客舒适 旅客列车通过缓和曲线，欠超高逐渐增加，其时变率不应大于旅 客舒适的允许值，计算式为： 西南交通大学工程硕士学位论文第2 2 页 仁器m ) ( 3 - 8 ) 式中，风一一欠超高时变率，铁路线路设计规范采用值为：一 般路段卢。= 4 5 m r n s ，困难路3 0 = 5 2 5 m m s ；广深线准高速改造，采用： 一般路f & 3 0 - - 4 5 m r n s ，困难路段3 0 = 5 1 m m s 。本文根据铁路线路设计 规范的困难条件， 3 0 = 5 2 5 m m s 。 咳= 半一垓( n u n ) ( 3 - 9 ) 超高顺坡率与超高时变率容许值存在如下关系： i ；羔堕( 3 - 1 0 ) 因此，计算缓和曲线长度的标准公式如下： l o = 一 ) 一 瓣，揣 ( 3 1 1 1 ) 3 4 2 摆式列车的缓和曲线长度 3 4 2 1 瑞典推荐公式 瑞典人对x 一2 0 0 0 摆式列车，建议采用下列公式计算的缓和曲线长 度，但在我国未得到推广使用。 当奴 6 5 m 时，z 。= 1 3 s h 蕊x x 逍v om ) 当2 5 k 6 5 栅时，f o = 百1 3 h x x v o ( m ) 当k 2 5 m m l 对，l o = o ( 3 - 1 2 ) 3 4 2 2 铁科院推荐公式 铁科院1 9 9 5 年1 0 月与1 9 9 8 年1 1 月两次对“京沪线采用摆式列车 西南交通大学工程硕士学位论文第2 3 页 提速的技术分析”的研究报告，推荐的缓和曲线长度计算式为： 1 0 = + i z z ：旦x 0 8 1 3 6 f ：生旦 1 f 3 6 z 。：垒旦 一 83 6 ( 3 1 3 ) 式中，v 0 一一为摆式列车的曲线限速( k m h ) ，0 8 秒为倾摆系统滞 后反应时间，l ，为滞后反应时间车辆走行的距离，但因传感器的加速度 计装于动力车的前转向架上，动力车车长1 7 6 m ，可以不摆动，理论上 还需减去动力车车长；为安全计，计入滞后反映的走行距离 。 f 一一为倾摆角速度折算的超高时变率( m l n $ ) ，x 2 0 0 0 摆式列车的 最大倾摆角速度为4 0 ，s ，一般认为取其7 0 ，即2 8 0 ，s 对旅客乘座舒 适度有利，故取角速度为2 8 0 i s ，折合超高时变率 ，= 2 8 孟刈5 0 0 7 3 5 r a m 虬 h - - 一为实设超高值加上摆式列车有效倾摆角度的折算超高值。 p 一一为允许的未被平衡横向力的时变率，取2 5 0i s ，相当于欠超 高时变率卢= 2 5 志1 5 0 0 6 5 r a m s h * 为摆式车体尚未克服的超高值( i n n ) 。 f ：取k 与z 2 ：中的较大者。 本文按铁科院推荐公式- w j g 3 4 3 夹直线与圆曲线长度 西南交通大学工程硕士学位论文第2 4 页 铁路线路设计规范规定，从维护方面要求夹直线与圆曲线的 最小长度不应小于2 0 m 。从行车平稳性方面，夹直线和圆曲线长度根 据下式进行计算： l j i x v o ( 3 - 1 4 ) 式中，在1 2 0 k m h 条件下，一般路段时t = 0 6 ，困难路段t = 0 4 。 对于既有线改造，铁路线路设计规范同意在困难路段可采用较 短的夹直线和圆曲线，但最小不能小于2 0 m 。 3 4 4 缓和曲线、夹直线与圆曲线限速小结 在龙岩一漳平一厦门线路所有曲线中，有3 0 个曲线的缓和曲线、夹 直线和圆曲线长度不符合铁路线路设计规范的要求，目前从龙岩一 漳平一厦门的实际列车运行速度来看，普通列车在这3 0 个曲线的最低运 行速度为7 0 k m h ，也没有旅客反映舒适性问题，因此，按实际运曾隋 况，需对这3 0 处曲线进行限速即可，限制速度为7 0 k m h ，在7 0 k m h 限速条件下，估算时间需增加1 0 分钟，龙岩漳平厦门线路全线运行 时间则为1 8 0 分钟。 3 5 结论 根据上述分析，可得出以下结论： 3 5 1 根据龙岩一漳平一厦门铁路目前现有的条件，由于曲线半径、缓 和曲线、圆曲线和夹直线限制，且反向曲线较多，曲线密度较大，提 速最大运行速度可设定为9 0 k m h ，同时必须将5 0 k g m 的9 号道岔全部 更换为5 0 k g m 的1 2 号普通道岔，并对病害桥梁进行加固。最后，该 西南交通大学工程硕士学位论文第2 5 页 速度必须经过轨检车实测之后，由线路专家进行可行性评估才能进行。 并对提速运行所造成的轨道磨损、道床破坏产生的维护成本增加作出 重新评估。 3 5 2 龙岩一漳平一厦门线路有3 0 处缓和曲线、圆曲线和夹直线长度不 符合铁路线路设计规范规定，但从运行情况看，在目前运行速度 7 0 k m h 时，没有旅客反映乘坐平稳性的问题。故可在这3 0 处进行限速 运行，其余路段可按曲线最低通过速度运行。 3 5 3 摆式列车由于车辆在通过曲线时车体可倾摆一定角度，抵销了 部分旅客承受的横向离心力，因此列车能够以更高的速度通过曲线， 是既有线提速的一种有效技术措施。在世界许多国家都有成功的应用 经验。 3 5 4 从龙岩一漳平一厦门线路实际出发，摆式列车的速度等级定为最 高构造速度1 4 0 k m h ，最高运营速度1 2 0 k m h 。从投资成本考虑，可采 用动力集中牵引方式。从龙岩漳平厦门客流密度来看，列车编组型式 可采用2 m 6 t 或2 m s t 。 3 5 5 龙岩一漳平一厦门问摆式列车运行时间可控制在3 小时以内。 西南交通大学工程硕士学位论文第26 页 附表1 龙岩漳平线路曲线通过速度表 车站曲线序号起点里程终点里程曲线半径超高v 讲1 1 0 ) 漳平工区 11 5 3 2 361 9 5 1 0 8i 5 0 02 01 9 5 2 8 22 1 6 3 52 6 9 2 8 53 5 07 51 0 2 6 1 32 9 2 8 7 53 0 9 1 5 73 0 01 1 09 9 5 8 43 1 2 3 9 73 3 0 6 1 53 0 01 2 01 0 0 8 4 53 3 5 7 4 53 5 8 1 3 93 0 01 2 01 0 0 8 4 63 6 3 4 6 63 7 9 5 7 33 0 08 0 9 5 6 7 74 0 2 8 8 84 2 6 4 0 74 0 0 1 0 51 1 4 2 4 84 7 6 64 9 9 2 7 13 0 09 0 9 6 9 9 95 3 3 6 9 15 5 0 7 2 43 0 0 9 09 6 9 9 1 05 5 6 9 45 7 1 1 7 43 0 0 9 09 6 9 9 1 16 1 3 3 1 2 6 5 0 7 6 93 0 06 5 9 3 6 5 1 2 6 5 2 4 6 37 0 6 9 1 33 0 06 5 9 3 6 5 1 37 1 4 4 3 1 7 3 0 7 2 34 0 07 01 0 8 9 2 1 47 8 5 8 7 6 8 4 1 9 7 96 0 05 51 3 0 5 1 1 58 5 6 5 5 l8 8 7 2 3 65 0 0 6 51 2 0 9 1 1 68 9 7 6 4 99 2 2 9 6 1 3 0 01 2 51 0 1 4 7 1 79 2 9 7 3 69 5 1 4 5 2 3 0 01 2 5i 0 1 4 7 1 89 6 6 7 0 1 1 0 0 1 7 1 23 0 01 2 5 1 0 1 4 7 基太站1 91 2 0 4 8 2 71 2 2 5 1 3 93 0 0 7 09 4 3 3 2 0 1 2 2 8 6 4 31 2 6 5 0 1 23 0 0 7 09 4 3 3 2 1 1 2 6 9 6 81 3 1 9 3 5 33 0 07 0 9 4 3 3 2 2 1 3 3 6 6 11 3 6 2 0 0 23 0 07 0 9 4 3 3 2 31 4 0 6 0 7 4 1 4 3 0 0 0 54 0 07 5 1 0 9 7 0 2 41 4 7 3 0 9 4 1 5 1 1 3 0 63 0 01 2 5 1 0 1 4 7 2 5 1 5 6 1 9 2 9i 6 1 5 2 7 4 4 0 01 2 5 1 1 7 1 7 2 61 6 4 3 7 0 8 1 7 1 5 1 1 53 0 0 1 2 51 0 1 4 7 2 7 1 7 2 2 0 7 51 7 9 5 7 8 6 3 0 01 0 0 9 8 2 9 2 8 i 8 1 0 0 0 91 8 2 8 7 6 43 0 0 1 0 5 9 8 9 4 2 9 1 8 6 8 1 0 61 9 3 7 9 3 93 0 0 1 0 5 9 8 9 4 苏坂站3 02 0 3 8 5 6 7 2 0 8 2 8 7 43 0 0 8 09 5 6 7 3 12 0 9 9 3 7 5 2 1 3 4 1 8 5 3 0 0 8 09 5 6 7 3 2 2 1 4 1 9 6 12 1 6 0 6 5 1 3 0 0 8 09 5 6 7 3 32 1 9 1 2 4 4 2 2 0 8 9 0 83 0 0 8 0 9 5 6 7 3 4 2 2 2 4 6 9 8 2 2 6 7 3 1 53 0 0 8 09 5 6 7 3 52 2 7 0 7 5 6 2 3 0 3 2 5 93 0 0 7 0 9 4 3 3 西南交通大学工程硕士学位论文第2 7 页 车站曲线序号起点里程终点里程曲线半径超高 v o r l l o ) 3 62 3 1 3 2 5 9 2 3 4 1 6 9 43 0 07 09 4 3 3 3 72 3 6 6 4 9 2 2 3 9 1 3 8 41 2 0 02 01 7 4 6 7 3 82 4 0 4 2 7 32 4 2 5 4 9 83 0 01 1 09 9 5 8 3 92 4 3 7 5 9 82 4