高速重载铁路概论.ppt

高速铁路 客运专线的定义和特点 客运专线 PassengerDedicatedLines PDL 定义 客运专线是以客运为主的快速铁路 目前在我国 铁路等级除 级外又增加了 客运专线 等级 时速200至350km h的铁路统称为客运专线 曲线半径一般在2200m以上 设计速度 1964年日本建成世界上第一条时速210公里的高速客运专线后 法 德 西 意 韩 中国台湾等国家和地区纷纷修建高速客运专线 设计速度从210km h到270 300 350km h 1985年5月欧洲经济委员会 ECE 对铁路最高运行速度的观点是 高速客运专线为300km h 既有线提速改造为160 200km h 国际铁路联盟 UIC 高速部 在 速度320 350km h的新线设计科技发展动态 第一部分 2001年10月25日版本 资料中的观点 新建高速铁路的速度目标值是320 350km h 特点 客运专线以高速和快速技术为支撑 列车运行速度实现了历史性的跨越 客运专线运量大 效能高 社会经济效益显著 客运专线列车最小行车间隔可达三分钟 列车密度可达每小时20列 列车定员可达1600 1800人 列 理论上每小时最大输运能力可达2 32000 2 36000人 能够实现大量 快速和高密度运输 从发达国家实践来看 客运专线取得了非常好的社会和经济效益 如法国三条客运专线每年输送旅客各2千多万人次 均取得盈利 日本四条客运专线自开业以来客运量增加6倍多 被日本人誉为 经济起飞的脊梁 客运专线安全可靠 安全是人们出行选择交通运输方式的首要因素 据中国经济景气检测中心日前对北京 上海 广州三座城市居民的随机抽样调查问卷显示 现在有66 9 的居民外出首选火车 其中一条重要原因就是看中铁路运输安全 铁路客运专线是最安全的现代高速交通运输方式 它采用了先进的列车运行控制系统 能够保证前后两列车必要的安全距离 有效防止列车追尾及正面冲撞事故 信息化程度很高的行车设施诊断 监测 预警设备和科学的养护维修 构成了客运专线现代化的 完善的安全保障系统 高速铁路 中国客运专线的技术标准1 运输组织按不同速度的本线和跨线高速列车混合运行 本线列车运行时速300km 跨线列车运行时速 200km 列车追踪间隔时间设计3min 综合调度所集中设置 与动车检修基地和生产布局相一致 2 牵引供电系统牵引变电所的布点 接触网和牵引变电所外部电源供电方案的确定 均按满足最高时速350km和3min追踪运行间隔进行设计 牵引变压器的安装容量按运输需求确定 高速正线采用2 27 5kV AT 供电方式 牵引变压器采用单相接线 外部电源采用220kV 接触网标称电压25kV 长期最高电压27 5kV 短时 5min 最高电压29kV 设计最低工作电压20kV 电压质量20 29kV 3 工务基础设施最小曲线半径7000m 最大曲线半径 14000m 夹直线和圆曲线最小长度一般 0 8Vmax 区间正线最大坡度 20 动车组走行 30 区间正线设计较长坡度 最小坡度长度一般 900m 相邻坡段坡度差 1 时 设竖曲线 半径 25000m 车站数量按大中城市 枢纽和著名旅游胜地分布设置 始发终到客站到发线数量按满足高峰小时列车密集到发的需要设置 高速 城际 普速列车共站的车站 原则分场布置 设必要的联络进路 站台长450m 站台高出轨面1 25m 以无碴轨道作为主要结构形式 在地质灾害和地质活动活跃断裂带地段 以及不宜铺设无碴轨道地段 采用有碴轨道结构 无碴轨道铺设精度 高低和轨向 2mm 10m 水平 1mm 轨距 1mm 有碴轨道采用特级道碴 道床厚350mm 铺设精度高低和轨向 2mm 10m 水平 2mm 扭曲 2mm 轨距 2mm 到发线采用混凝土宽枕 采用跨区间五缝线路 采用100m长定尺无螺栓60kg m钢轨 无碴轨道采用弹性分开式扣件 节点间距 650mm 调高量30mm 调距量 12 10mm 桥上抗拔力 80kN 其他地段 100kN 正线道岔直向通过时速350km 进出站侧向通过时速80km 跨线联络线道岔侧向通过时速 160km 无碴轨道正线区间直线地段路基面宽度13 6m 严格控制路基工后沉降 不均匀沉降和过渡段差异沉降 保持路基纵向刚度的均匀性和良好的动力特性 稳定安全系数 1 5 工后沉降量 3cm 路基与结构物间的工后差异沉降量 0 5cm 工后不均匀沉降 2 0cm 20m 地基加固处理措施根据地基的物理力学性质 岩土层分布厚度及其特性 路基高度等因素优选 软土 松软土地基 以复合地基法加固为主 地基处理后须有合理的放置时间 确保本体和地基沉降变形稳定 布置沉降观测设备进行沉降观测 并实时分析处置 采用ZK 0 8UIC 作为设计荷载 桥梁结构按满足100年使用年限要求 主要措施采用耐久性混凝土 加强构造细节设计和桥面防排水系统设计 布置合理的检查和维修设施 在路基填方大于5m的地段 路基处理困难地段 为节省用地 确保工后沉降控制 可采用以桥代路通过 桥梁结构采用预应力混凝土简支 连续刚构 钢筋混凝土连续框构 钢筋混凝土连续结合梁 简支钢桁梁等 已编制了通用参考图 单洞双线隧道 单线隧道断面有效面积70m2 隧道洞口若有特殊环境要求的可设置洞口缓冲结构 隧道内设防灾与救援设施 高速铁路 中国客运专线的技术标准1 运输组织按不同速度的本线和跨线高速列车混合运行 本线列车运行时速300km 跨线列车运行时速 200km 列车追踪间隔时间设计3min 综合调度所集中设置 与动车检修基地和生产布局相一致 2 牵引供电系统牵引变电所的布点 接触网和牵引变电所外部电源供电方案的确定 均按满足最高时速350km和3min追踪运行间隔进行设计 牵引变压器的安装容量按运输需求确定 高速正线采用2 27 5kV AT 供电方式 牵引变压器采用单相接线 外部电源采用220kV 接触网标称电压25kV 长期最高电压27 5kV 短时 5min 最高电压29kV 设计最低工作电压20kV 电压质量20 29kV 3 工务基础设施最小曲线半径7000m 最大曲线半径 14000m 夹直线和圆曲线最小长度一般 0 8Vmax 区间正线最大坡度 20 动车组走行 30 区间正线设计较长坡度 最小坡度长度一般 900m 相邻坡段坡度差 1 时 设竖曲线 半径 25000m 车站数量按大中城市 枢纽和著名旅游胜地分布设置 始发终到客站到发线数量按满足高峰小时列车密集到发的需要设置 高速 城际 普速列车共站的车站 原则分场布置 设必要的联络进路 站台长450m 站台高出轨面1 25m 以无碴轨道作为主要结构形式 在地质灾害和地质活动活跃断裂带地段 以及不宜铺设无碴轨道地段 采用有碴轨道结构 无碴轨道铺设精度 高低和轨向 2mm 10m 水平 1mm 轨距 1mm 有碴轨道采用特级道碴 道床厚350mm 铺设精度高低和轨向 2mm 10m 水平 2mm 扭曲 2mm 轨距 2mm 到发线采用混凝土宽枕 采用跨区间五缝线路 采用100m长定尺无螺栓60kg m钢轨 无碴轨道采用弹性分开式扣件 节点间距 650mm 调高量30mm 调距量 12 10mm 桥上抗拔力 80kN 其他地段 100kN 正线道岔直向通过时速350km 进出站侧向通过时速80km 跨线联络线道岔侧向通过时速 160km 无碴轨道正线区间直线地段路基面宽度13 6m 严格控制路基工后沉降 不均匀沉降和过渡段差异沉降 保持路基纵向刚度的均匀性和良好的动力特性 稳定安全系数 1 5 工后沉降量 3cm 路基与结构物间的工后差异沉降量 0 5cm 工后不均匀沉降 2 0cm 20m 地基加固处理措施根据地基的物理力学性质 岩土层分布厚度及其特性 路基高度等因素优选 软土 松软土地基 以复合地基法加固为主 地基处理后须有合理的放置时间 确保本体和地基沉降变形稳定 布置沉降观测设备进行沉降观测 并实时分析处置 采用ZK 0 8UIC 作为设计荷载 重载铁路重载铁路是世界各国铁路货运发展的方向 也是我国解决目前铁路运输能力紧张的重要举措 我国几大干线铁路也开行了重载列车 货运重载的实施给线路的养护维修提出了新的更高的要求 重载铁路的主要特点是重载列车对线路的冲击破坏作用较普通铁路大的多 尤其是曲线 道岔 钢轨等这些轨道结构的薄弱环节 损伤严重 为此 通过技术革新 技术创新和新设备引进等方法 采取有效的措施进行了加强和改进 一是引进先进的设备进行替换和改造 如针对重载铁路小半径曲线钢轨磨损严重的情况 增加了机车自动涂油装置和更换PD3耐磨轨 延缓钢轨的磨耗 针对曲线正矢不好保持的问题 对小半径曲线采取了七桩定位和地锚拉杆加强 针对小半径曲线易于脱轨的问题 安装了曲线防脱装置 对道岔辙叉磨耗严重的情况 更换贝氏体辙叉 提高耐磨性能 二是对既有设备进行加强 比如对木枕道岔的普通道钉联结更换为分开式弹性扣件联结 对木枕道岔实施整体性联排锁定加强 对于个别线路方向不好保持的地段采取地锚拉杆进行加强 三是对重车方向的上行线神池南至三汲换铺75kg跨区间无缝线路257km 半径在800m以下的曲线地段使用全长淬火轨 道岔更换为75kg可动心道岔 空车方向下行线长大隧道换铺60kg的无缝轨 进一步加强了线路的稳定性 通过这些方法的实施 有效地解决了这些薄弱设备和设备薄弱环节的稳定性问题 重载铁路的接头养护是一大难点 工务部门养护维修工作量的40 50 都用在了接头养护上 针对铁路短轨重载的特点 总结出了接头养护 换 捣 垫 减 匀 磨 弯 焊 的八字综合整治方法 换 即换碴 就是把不稳定接头 低塌翻白 处的3孔或5孔全部更换为优质石碴 把接头里外口夹板进行倒换 以消除或减少接头驶出端和驶入端轨面的不平顺 对接头处的四根轨枕更换为 型轨枕 提高整体稳定性 捣 即捣固 就是对垫板超厚或高低不良的接头 撤掉接头处大胶垫 并进行捣固 不断加强道床的强度 消灭下沉和空吊板 垫 即垫板 就是对轨面上下错口超过1 5mm的接头 在轨头与垫板之间垫2mm厚的铁板 以整平轨面 通过垫不同厚度的胶垫或竹垫片的方法 整治接头的高低 水平不良 对路基稳定 道床状态较好 无翻浆 局部下沉量较小的接头处采取垫碴的方法 减少下沉量 减 即减震 就是减缓车轮对钢轨接头的冲击力 用在接头部位安装减振夹板的方法来减轻车轮对接头的附加冲击力 对于接头前后四根轨枕的轨下橡胶垫板更换为TD型高弹性复合橡胶垫板 增加接头部位的弹性 减少列车对接头的冲击作用 匀 即匀轨缝 就是注重轨缝的均匀和保持 在 维规 允许的范围内尽量减小轨缝 对超过构造轨缝 18mm 的轨缝及轨缝成段偏大的地段及时进行调整 以减小列车对接头的冲击力 同时加强夹板螺栓和扣件螺栓的复紧工作 每年3 4月份和9 10月份 分两次进行全面复紧 既可以保持轨缝的均习 也有利于提高轨道结构的整体稳定性 磨 即打磨 就是对马鞍形接头进行打磨 以保持轨面的平顺 对轨端和轨头内侧的肥边进行打磨 以保持接头处方向 轨距良好 弯 即弯轨 就是采用钢轨低接头平轨机 对已产生塑性变形的低头轨进行上弯 以消灭低接头高小腰病害 使轨面平顺 将普通夹板更换为上弯1 5 2mm的预弯夹板 以消除低接头咀形成的折角 减缓车轮对接头的冲击力 焊 即焊补 就是对轨端碎裂 掉块 磨耗严重 轨头轧低严重的处所进行焊补 既可以修复轨面 保持轨面的受力均匀 同时又可以有效抑制钢轨伤损的发展 推行线路设备立体养护是铁路工务部门进行设备维修养护的重要举措 所谓 立体养护 就是将工务设备 从下部基础 路基设施 桥隧涵洞 附属设施到轨道结构所有设备实施全面养护 改变过去线路维修只重视两股钢轨的狭隘维修观念 树立全方位 立体化养护的理念 从根源上和基础上控制设备病害的发生和发展 通过几年立体养护的实施 使线路设备从基础到上部 从附属到主体 从个别隧道漏水到个别桥梁晃动整治 以及路肩硬化 边坡植被 拱型骨架护坡 接头病害综合整治等所有设备始终保持可控状态 既提高了设备的整体稳定性 又使设备出现的病害及早消除 大大减少了设备的大中修成本支出 提高了设备的保安全能力 推行线路设备立体养护是铁路工务部门进行设备维修养护的重要举措 所谓 立体养护 就是将工务设备 从下部基础 路基设施 桥隧涵洞 附属设施到轨道结构所有设备实施全面养护 改变过去线路维修只重视两股钢轨的狭隘维修观念 树立全方位 立体化养护的理念 从根源上和基础上控制设备病害的发生和发展 通过几年立体养护的实施 使线路设备从基础到上部 从附属到主体 从个别隧道漏水到个别桥梁晃动整治 以及路肩硬化 边坡植被 拱型骨架护坡 接头病害综合整治等所有设备始终保持可控状态 既提高了设备的整体稳定性 又使设备出现的病害及早消除 大大减少了设备的大中修成本支出 提高了设备的保安全能力 钢轨接头病害 1 5钢轨接头病害钢轨接头是线路的薄弱环节 混凝土轨枕线路更为严重 机车车辆的轮对通过接头时 因其不平顺而产生剧烈振动 加速线路状态的变化 以致形成接头病害 接头病害产生之后 又进一步加剧机车车辆轮对对线路的破坏作用 互为因果 使病害发展变化加速 养路工区几乎无法应付 在钢轨 道床和路基状态基本相同的情况下 混凝土轨枕线路接头比木枕线路接头变化快 各类接头病害产生周期短 发展迅速 石碴没有翻白之前 约每月保养一次 石碴一经翻白 几乎每周都要保养 石碴溜塌的接头甚至每两天就要保养一次 接头病害发展到这种程度之后 如不从根本上整治病害 接头就很难维持正常工作状态 影响铁路运营 1 5 1钢轨接头病害分类按接头轨面状态分 低扣接头 磨耗不均匀接头 错牙接头 金属剥离接头 大轨缝 按接头道床状态分 翻浆接头 翻白接头 溜塌接头 硬结接头 按接头的结构状态分 接头夹板下弯 上缘磨蚀 夹板螺栓的螺帽扭矩不足 扣件螺帽扭矩不足 扣板或轨距挡板不密贴 扣件失效等 1 5 2钢轨接头病害的原因钢轨接头病害的发生 最根本的原因在于轨道接头存在结构上的不