时速200公里铁路的设计标准.ppt

时速200公里铁路的设计标准 铁道科学研究院研发中心徐鹤寿一 既有线提速200km h技术经济分析二 时速200公里铁路的设计标准三 秦沈客运专线 为了实现 十六大 提出全面建设小康社会的宏伟目标 适应我国经济和社会发展的要求 主动迎接运输市场的挑战 提高铁路生产力水平 铁路必须实现跨越式发展 将建设客运专线 加快完善路网结构和既有线扩能改造 扩大路网规模 提高路网质量 快速扩充运输能力 迅速提高装备水平 中长期铁路网规划 到2020年 我国铁路将修建 四纵四横 客运专线 城际快速客运通道 新的客货运输通道 同时 加强对既有线的改造 既有线要进一步提速 有条件的繁忙干线旅客列车提速到200km h 货物列车提速到120km h 我国时速200公里等级的铁路将有三种类型 新建200km h客运专线 新建200km h客货混运线路 既有线提速200km h线路 一 既有线提速200km h技术经济分析 一 既有线提速200km h的必要性1 构建铁路快速客运网的捷径建设我国铁路快速客运网必须采取加快建设客运专线和既有线提速改造相结合的方针 客运专线受建设工期和资金的限制 难以很快达到规模效益 而将客流量较大 线路条件较好 并与客运专线相连接的既有线进一步实施提速 可以尽快适应当前旅客运输的需要 同时又可与逐步建成的客运专线连网 实施跨线运输 发挥网络规模效应 2 世界铁路既有线改造的共同趋势世界发达国家在建设高速铁路的同时 都对既有线进行了必要的技术改造 将列车时速提高到200公里 并且与高速铁路连接成网 扩大高速列车的服务范围 吸引更多的旅客 从而充分利用和发挥既有线的潜力 减少投资费用 降低运输成本 提高经济效益 实现旅客运输快速化和高速化 将既有线提速到200km h 是世界铁路既有线发展的共同趋势 3 提高铁路运输市场竞争力的重要手段四次大提速的实践证明 提速是提高运输质量 优化运输组织 增强竞争能力 扩大市场份额的有效途径 既有线提速到200km h 大城市间旅行时间将进一步缩短 使得铁路列车 朝发夕归 夕发朝至 一日到达 三个服务圈的范围进一步扩大 铁路竞争力进一步得到提高 更好地满足旅客出行需求 确保铁路在市场竞争中占据主动地位 4 提升铁路整体技术水平的重要途径列车速度的提高是铁路技术进步的重要标志 我国既有线最高速度目前只有160km h 这一速度水平落后于世界发达国家 将既有线列车速度提高到200km h 对跟踪世界铁路先进技术发展 系统提升我国铁路既有线的技术装备水平 尽快形成我国的快速客运网技术体系有着重要意义 二 既有线提速200km h技术可行性和安全可靠性1 提速200km h技术上是可行的 1 四次大提速提高了铁路技术装备水平我国铁路顺利实施了四次大提速 取得了明显的社会效益与经济效益 并且掌握了时速160公里铁路的成套技术 使我国铁路技术装备水平得到很大提高 为进一步提速打下了坚实的基础 2 时速200公里的秦沈客运专线建设成功秦沈线是我国建设的第一条客运专线 全线的基础设施按200km h速度设计 是我国铁路速度最高的线路 铁道部的三次综合试验证明 秦沈客运专线的线桥设备 接触网及通信信号等工程质量能够满足200km h速度的安全平稳运行要求 表明我国已初步掌握了建设时速200公里速度等级铁路的技术 3 京秦线200km h的提速改造顺利完成在秦沈客运专线建设的同时 铁道部决定对京秦线进行提速改造 以形成进出关的京沈快速客运通道 其中 北京 丰润的145 3公里按200km h的标准改造 整个改造工程已于2003年顺利完成 从而与秦沈客运专线构成京沈快速客运通道 可以开行200km h的旅客列车 广深线采用引进的X2000摆式列车和国产动力集中型动车组 蓝箭 动力分散型动车组 先锋号 已经实现了200km h旅客列车的运营 通过上述实践 我国对200km h铁路的技术条件或标准进行了较深的研究 已具有一定的技术储备和较高水平的固定设备 并且已有京秦线200km h提速改造的设计和施工经验 我国已经具有建设时速200公里铁路的技术和经验 既有线进一步提速到200km h 在技术上是可行的 2 提速200km h安全上是有保障的 1 执行提速技术条件 保证提速运行安全为指导既有线提速200km h的技术改造 铁道部正在组织制定 既有线提速200km h技术条件 试行 以确保提速后的客货列车运行安全和旅客的舒适度 适用于旅客列车最高速度200km h 货物列车平均速度80km h 最高120km h 同时 还将组织进行既有线提速200km h的关键技术的研究 试验 对其进一步修改 补充和完善 从而其技术上更为科学 改造上更为方便 经济上更为合理 2 采用先进的安全监测装备 提供必要的安全保障手段由多项 车对车 车对地 地对地 地对车 等车载和地面安全监测设备构成的行车安全综合监测系统 可以对固定设备和移动设备的安全状态进行实时监测 将为保障既有线提速200km h的安全提供强有力的技术手段 从而真正实现行车安全 基本稳定 有序可控 和 预防为主 的目标 为确保既有线提速200km h的运行安全 应将安全技术设备的配备和安装 纳入提速改造工程 同步设计 建设和使用 三 既有线提速200km h改造的经济合理性1 提速200km h的社会效益既有线旅客列车速度提高至200km h 可以进一步提高整个社会效率 可以有效地加强了城际间 城乡间的交流和联系 促进了人员流动和物资 信息的流动 推进了我国城市化发展进程 带动了各经济区域内的产业发展 可以扩大铁路市场份额 有利于对土地资源的节约 有利于节约能源 为铁路与其他运输方式之间的合理分工 互补合作 创造了条件 从而优化了交通运输结构 对促进交通运输业迅速发展有重要影响 2 提速200km h的经济效益有利于增强铁路的竞争能力 扩大铁路运输市场份额 有利于充分发挥路网规模效益 有利于节约人们的旅行时间 有利于减轻对环境的污染 有利于提高铁路系统管理水平 有利于铁路运输装备业发展 综上所述 既有线提速200km h 能够充分发挥网络规模效益 实现企业效益最大化 更为重要的是能创造更多的国民经济和社会外部效益 因此 实施200km h的提速改造是经济合理的 四 具备提速200km h条件的线路选择提速到200km h的线路 必须综合考虑沿线地区经济发展水平 人口密度 客流量的大小 运输能力 线路平面条件和实施改造的难易程度及其在快速客运网的作用等因素 经调查研究 四纵两横 六大干线中 有些线路或区段的平面条件较好 适量技术改造就可满足200km h运行的需要 有些线路则可结合电化扩能 增建二线等工程 改善线路平面条件 使其适应200km h要求 根据对运输需求和线路条件的分析 以 四纵两横 六大干线为主的既有线具备200km h条件的线路有12条 分别是京沪线 京广线 京哈线 京九线 陇海线 浙赣线 胶济线 武九线 沪杭线 兰新线 沟海线和宁西线等 共27个路段 总计6570多延长公里 五 需要进一步研究的有关技术问题1 急需研究的关键技术问题既有线进一步提速不仅是将旅客列车提到200km h 货物列车还将提到120km h 因此 急需对一些关键的技术问题进行系统的试验研究 主要有 1 既有转8A转向架货车改进方案的研究 2 120km h货物列车对线桥设备动力作用的试验研究 3 列车运行控制系统关键技术的研究 此外 还应对200km h列车交会时的安全性 特别是200km h客车与货车交会时的安全性 及相应的安全措施 既有单双线隧道的列车通过速度 既有路基和路桥 涵 过渡段强化的加固技术及设备 200km h速度级动车组的总体技术方案及既有线动车组的维护运用管理方式 以分散自律为特点的新一代调度集中系统和防灾报警系统等等进行研究 以保证既有线提速200km h的顺利实施 2 修改相应的规章制度对不适应既有线旅客列车提速到200km h 货物列车提速到120km h的规章制度 如 铁路技术管理规程 铁路线路维修规则 固定设备和移动设备的修程修制及检测周期等等 必须及时修改 根据上述的技术经济分析 可以得出如下结论 既有线提速到200km h 是世界铁路既有线改造的共同趋势 是我国社会经济发展和人民的迫切需要 也是构建我国铁路快速客运网 实现铁路跨越式发展的重要举措 十分必要和非常紧迫 我国铁路已具有建设时速200公里的技术和经验 同时以 四纵两横 六大干线为主的一些既有线的现状也具有进一步提速的条件 因此 将符合条件的既有线经过一定的技术改造或结合电化技改 增建二线等工程 有计划 有步骤的提速到200km h 技术是可行的 经济是合理的 安全是有保障的 通过对既有线200km h的提速改造 可以使既有线列车速度达到发达国家水平 并与新建的客运专线 高速铁路尽快形成快速客运网 发挥规模效益 满足建设小康社会的需要 二 时速200公里铁路的设计标准 一 三种设计暂规或技术条件新建200km h客运专线 新建200km h客货混运线路和既有线提速200km h线路等三种类型的200km h铁路 其设计标准或技术条件既有相同之处 又有不同之处 相同 是因为最高速度都是200km h 不同 则是因为运输模式 新建改造而不同 为此 铁道部组织制定了相应的设计暂行规定或技术条件 1 时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定 以下简称 客运200暂规 该暂规由铁道科学研究院主编 于1997年 1998年 根据 八五 九五 国家重点科技攻关项目 高速铁路线桥结构与技术条件 标准 的研究 和广深准高速铁路试验研究等成果编制的 主要用于秦沈客运专线等运行最高速度200km h旅客列车的客运专线 以下简称 客运200铁路 的设计 内容仅包括线路 轨道结构 路基 桥涵 隧道和站场等六个专业 于1998年10月以铁建管函 1998 279号文发布执行 2 新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定 以下简称 客货200暂规 该暂规由铁道科学研究院主编 于2003年3月 9月 根据秦沈客运专线的建设和既有线四次大提速的经验 参考国外相关标准而编制的 主要用于旅客列车最高速度200km h 货物列车最高速度120km h的新建客货共线铁路 以下简称 客货200铁路 的设计 内容包括线路 轨道 路基 桥涵 隧道 牵引供电 信号等七个专业 于2003年10月以铁建设函 2003 439号文发布执行 3 既有线提速200km h技术条件 以下简称 提速200技术条件 该技术条件由铁道科学研究院根据已颁布的160km h的 既有线提速技术条件 试行 四次提速经验 秦沈线综合试验成果和京秦线200km h提速改造经验 并参考国外有关技术标准 条件于2003年9月开始进行编制 适用于运行最高速度200km h旅客列车和最高速度120km h货物列车的既有线提速改造 以下简称 提速200铁路 内容包括线路 路基 轨道 桥涵 隧道 站场 机车车辆 牵引供电 接触网和通信信号等10个专业的技术条件 二 总则部分1 编制的指导思想 客运200暂规 是1998年编制完成的 客货200暂规 和 提速200技术条件 则是2003年完成的和开始编制的 因此 三部暂规或技术条件的主导思想有所不同 客货200暂规 和 提速200技术条件 的编制坚持 以人为本 的科学发展观 贯彻 强本简末 的原则 除了保证行车安全外 还必须保证良好的旅客舒适度 因而提高了某些专业的技术标准或条件 2 线路的设计速度表2 1三个暂规的设计速度 km h 3 建筑限界 1 客运200暂规 的建筑限界 客运200铁路 采用的是京沪高速铁路的建筑限界 其最大宽度和站台限界都有所变化 但 客运200暂规 还没有随之改变 实际上 秦沈客运专线的站台限界也未按 客运200暂规 执行 高度为500mm 客运200暂规 中曲线地段建筑限界的加宽方法和京沪高速铁路的一样 仅对曲线内侧进行加宽 轨面高程 区间及站内正线 无站台 建筑限界 有站台时建筑限界 轨面以上最大高度 接触网立柱中利用承力索驰度时的轨面以上高度 站内侧线股道中心至站台边缘的宽度图2 1高速铁路建筑限界示意图 2 客货200暂规 的建筑限界制定 客货200铁路 建筑限界时 电力牵引的建筑限界高度有所增加 以保证良好的弓网受流性能 其宽度仍为4880mm 并且将桥隧限界统一 简化了限界种类 电力牵引和内燃牵引的建筑限界分见图2 2 图2 3和图2 4 图2 5 实际上 内燃牵引的建筑限界与GB146 2 83基本相同 此外 站台高度也采用了1200mm 考虑站内轨道的下沉量20m 确定限界高度为1220mm 图2 2电力牵引铁路基本建筑限界 图2 3电力牵引铁路桥隧建筑限界 图2 4内燃牵引铁路基本建筑限界 图2 5内燃牵引铁路桥隧建筑限界 3 提速200技术条件 的建筑限界由于主要用于既有线200km h的提速改造 而且大多为电气化改造 因而 提速200铁路 中电力牵引线路可以采用标准较高的建筑限界 采用了 客货200暂规 的建筑限界 客货200暂规 和 提速200技术条件 的建筑限界与现行的GB146 2 83相比 内燃牵引的限界基本相同 曲线地段的加宽方法相同 电力牵引的限界和站台限界有所不同 客货200暂规 和 提速200技术条件 都没有考虑双层集装箱的运输 双层集装箱装载限界的高度为5850mm 标准箱2591mm 超高箱2896mm 内燃牵引的基本建筑限界高6050mm 电力牵引的基本建筑限界高7960mm 接触导线高度为6330mm 今年4月的第五次提速 首先在京沪线开行标准箱叠装半高箱的过渡方案双层集装箱运输 装载限界的高度为5350mm 4 牵引种类 客运200暂规 当时主要用于秦沈客运专线 故明确规定采用电力牵引 而不用比选 客货200暂规 和 提速200技术条件 则规定应根据具体情况 牵引种类应进行技术就经济比选 我国铁路技术政策要求大力发展电力牵引 实际上正在进行200km h提速改造的既有线 如胶济线 浙赣线和陇海线郑徐段等也都是利用电化改造完成的 5 线路的全封闭 全立交和安全监测设备为保证行车安全 三个暂规都规定线路要全封闭 全立交 为保证客货混运线路的安全 特别是在大量运行的转8A转向架货车的情况下 必须对其运行状态和轨道状态进行实时监测 因此 客货200暂规 和 提速200技术条件 中还规定 应根据需要设置安全监测设备 安全监测设备应与工程同时设计 施工 使用 安全监测设备包括用于监测轨道状态的 机车晃车仪 监测客车运行状态的 客车行车安全监测诊断系统 客车黑匣子 监测货物列车运行状态的 车辆运行状态地面安全监测系统 监测货物装载状态的 货运安全检测门 红外线轴温探测系统 800兆列尾和列车安全预警系统 车轮轮对故障检测装置 桥梁安全自动监测装置 和轨道检查车 钢轨探伤车等等 三 线路平纵断面1 最小曲线半径 推荐曲线半径和最大曲线半径 1 最小曲线半径最小曲线半径计算公式 m 式2 1式中vmax 旅客列车最高速度 km h vh 货物列车平均速度 km h hq hg 欠 过超高之和的允许值 mm g q h h h v v R 8 11 2 max 2 min 表2 2超高参数标准和最小曲线半径 秦沈客运专线的最小曲线半径为3500m 困难条件下为3000m 提速200技术条件 与 客货200暂规 的不同之处是既有线改造的标准可略低于新建线路 但为防止大量采用较低标准 提速200技术条件 明确规定 改建或新建地段最小曲线半径3500m 困难条件下2800m 既有线保留地段半径2500m的曲线通过速度可为200km h 亦即 只要改造就按新标准 保留地段即个别情况可按较低标准 以节约投资 2 推荐曲线半径在近些年所编制的线路设计规范中 建立了 推荐曲线半径 的概念 主要是希望设计单位在设计时 以人为本 优先采用所推荐的曲线半径 防止大量采用最小曲线半径 推荐曲线半径的欠 过超高值都较小 与客 货列车运行品质有良好的匹配关系 能够保证良好的旅客舒适度 客运200暂规 的推荐曲线半径为3500 6000m 客货200暂规 因其速差比客运专线大 推荐曲线半径为4500 7000m 3 最大半径最大半径的建议值取决于线路铺设 检测 养护维修能力能否达到所要求的精度 将直接影响到轨道的平顺状态和养护维修工作的难度 提高轨检车检测系统的处理功能后可以准确检测12000m左右半径曲线的方向和曲率 但更大的半径曲线 由于曲率太小 外界干扰信号可能大于测试信号 不能准确得到真实信号 因此 近年来许多设计暂规 包括 京沪高速铁路设计暂规 都建议最大曲线半径为12000m 2 线间距 1 影响会车压力波的主要因素列车交会时会产生作用于车厢侧壁的会车压力波 其大小与线间距 交会列车的头部流线型程度 头形系数 列车宽度 列车长度 列车运行速度以及两列车的车厢侧壁间净距等因素相关 根据运行的各种列车车窗结构的情况 确定允许的会车压力波值 以保证交会时的列车安全 再根据允许的会车压力波值和各种列车的形状 宽度 再确定合理的线间距标准 2 会车压力波允许值通过试验得出4 0m线间距时 钝型列车120km h交会时的会车压力波最大值的平均值为0 7kPa 140km h交会时为0 9kPa 160km h交会时的平均值约为1 2kPa 但测试到的最大值为1 5kPa 200km h流线型列车与160km h钝型列车交会时 160km h钝型列车所受到的会车压力波最大值的平均值与钝型列车160km h交会时的值基本相同 约为1 2kPa 实测160km h交会时的会车压力波 由于 动车组的车窗结构较强 会车的安全性主要取决于大量运行的车窗结构较弱的22型绿皮车 因此 确定以140km h 160km h会车压力波最大值的平均值0 9 1 2kPa作为会车压力波允许值 3 200km h地段的线间距按200km h列车都为流线型和最大车宽可能3 4m考虑 通过气动力计算得出160km h列车受到的会车压力波最大值的平均值 表2 3不同线间距下的会车压力波 统筹考虑不同速度等级线路的线间距标准配套 规定200km h地段的线间距为4 4m 秦沈客运专线的线间距实际为4 6m 是按速度250km h考虑的 3 缓和曲线长度缓和曲线的长度主要根据超高时变率或超高顺坡率来确定 三种类型的200km h铁路的最高速度都是200km h 因此 确定缓和曲线长度的标准一致 缓和曲线长度式2 2超高顺坡率式2 3超高时变率与超高顺坡率的关系式2 4 f v h l 6 3 表2 4超高时变率与超高顺坡率的关系 表2 5京沪高速与200km h铁路的超高时变率标准 从 客运200暂规 和 客货200暂规 的缓和曲线长度表可以看出 相同半径的缓和曲线长度 客货200暂规 规定值较短 其原因在于客运专线的所允许的过超高要大于客货混运的过超高 也就是说 在相同曲线半径条件下 客运专线的曲线设计超高大于客货混运的 4 夹直线及圆曲线最小长度夹直线和圆曲线的最小长度的确定 采用的是车辆振动不叠加理论 即车辆在通过缓直点或缓圆点时受到冲击所产生的振动 不能与随后通过直缓点或圆缓点时产生的振动相叠加 以保证列车运行平稳和旅客舒适度 所以 夹直线 或圆曲线 的最小长度 应保证旅客列车以最高速度运行的时间不小于车辆转向架弹簧振动消失的时间 根据我国既有车辆的性能 弹簧振动周期一般为1 12s 由于车辆弹簧的减振作用 可以认为车辆振动在一个周期内基本可以消失 适当考虑线路养护维修质量和车辆的技术状态影响 振动消失时间可取1 5s 由此计算的夹直线和圆曲线的最小长度应不小于0 4Vmax 为提高旅客舒适度 便于线路养护维修 确定新建200km h铁路的夹直线 圆曲线 最小长度不小于0 7Vmax 困难条件不小于0 5Vmax 即分别不小于140m 100m 而既有线改造时 保留地段则允许不小于0 4Vmax 5 最小坡段长度根据秦沈线的经验 为提高列车运行的平稳性和旅客舒适度 最小坡段长度除应满足两竖曲线不重叠外 还应考虑两竖曲线间有一定的夹坡长度 表2 6最小坡段长度 四 轨道1 钢轨和跨区间无缝线路 1 钢轨三种类型的200km h铁路采用的都是60kg m钢轨 客运专线的列车轴重较轻 曲线半径大 钢轨的磨耗和伤损将较轻 且非淬火轨利于进行钢轨打磨 保持轨道的良好平顺度 故采用非淬火轨 秦沈客运专线采用的是国产非淬火PD3钢轨 客货混运200km h线路有货物列车运行 应根据实际的运输情况 进行技术经济比选后再确定是否采用淬火轨 2 跨区间无缝线路跨区间无缝线路可以消除包括道岔区在内的钢轨接头冲击振动 减少钢轨接头部件的伤损 降低养护维修工作量 提高运行安全性和平稳性 延长钢轨使用寿命 一次铺设跨区间无缝线路 可以避免二次铺设的短轨过渡期所造成接头处路基病害 暂规或技术条件都提高了路基的强度 密实度 严格控制工后沉降 为一次铺设打下良好基础 应积极采用一次铺设跨区间无缝线路技术 2 轨枕表2 7轨枕设计承载能力 kN m 表2 8轨枕设计荷载 kN m 表2 9道床纵横向阻力实测值比较 型预应力混凝土枕是按轴重25t 货物列车和旅客列车的运行速度分别为100km h和160km h的运行条件设计的 能满足重载和提速要求 同样也适用于客运专线及高速铁路 客运200暂规 和 客货200暂规 都规定应采用 型轨枕 提速200技术条件 则规定 应采用 型预应力混凝土轨枕 既有 型轨枕应逐步更换为 型枕 3 无碴轨道无碴轨道与有碴轨道相比 具有维修工作量少 轨道稳定性与耐久性好 平顺性高的优点 已成为世界高速铁路的主要轨道结构型式 客运200暂规 和 客货200暂规 都规定 正线轨道以铺设有碴轨道结构为主 有条件的隧道 高架线路 桥梁 等地段 可 宜 铺设无碴轨道 括号内为 客货200暂规 的规定 秦沈客运专线首次在桥上铺设了长枕埋入式和板式无碴轨道 取得了经验 秦岭隧道采用了弹性支承块式无碴轨道 正在修建的渝怀铁路在隧道内也采用了长枕埋入式无碴轨道 但是 我国铁路至今还未在路基上铺设无碴轨道 还需要进行研究试验 4 道岔由于直向速度为200km h 因此表2 10中不同位置的道岔都应是可动心轨道岔 括号内数字为侧向允许速度 表2 10 5 正线轨道铺设精度三种类型的200km h铁路的最高速度都相同 因而轨道的铺设精度也一样 都采用秦沈线经过验证的标准 表2 11有碴轨道平顺度铺设精度 mm 静态 由于速度的提高 为保证列车运行的平稳和舒适 必须对轨道不平顺提出更高要求 因此 提速200技术条件 中还提出了焊接接头不平顺验收限值 轨道静态 动态不平顺容许偏差管理值和道岔静态不平顺容许偏差管理值等要求 秦沈客运专线在验收时 也采用这些标准 6 线路的养护维修方式三个暂规或技术条件都明确规定线路的养护维修应采用 综合维修天窗 进行 并规定了天窗时间 客货200暂规 比照秦沈客运专线 规定天窗时间不少于240min 提速200技术条件 则规定不少于180min 提速200技术条件 明确提出采用大型养路机械进行养护维修 而 客运200暂规 和 客货200暂规 由于是设计规范 因而没有明确 秦沈客运专线在施工中已经采用了大型养路机械 否则达不到要求的铺设精度和线路稳定性 正在修改的 铁路主要技术政策 已明确提出 客运专线和新建 级干线正式运营时应达到设计速度 和 客运专线和 级干线应采用大型养路机械施工和养护维修 因此 采用大型养路机械是今后的发展方向 也是保证运营达到设计速度的必要手段 五 路基1 路基横断面 客货200暂规 在 客运200暂规 的路基横断面尺寸基础上进行了修改 路肩宽度两侧统一为1 0m 单线则为1 1m 因而规定 路肩宽度应不小于1 0m 布置有接触网支柱时 支柱内侧到线路中心距离不小于3 1m 路基面宽度双线应不小于12 1m 单线应不小于7 7m 提速200技术条件 只规定 路肩宽度应不小于0 8m 路基面宽度应根据线间距 道床实际厚度以及曲线轨道超高等参数计算确定 图2 7 客货200暂规 的双线路基横断面示意图 2 基床 1 基床厚度和基床表层基床厚度计算结果说明 当深度在2 4 2 5m时 动应力与自重应力比 因此规定基床厚度为2 5m 基床表层的作用1 增强线路强度 使路基更加坚固 稳定 并具有一定的刚度 2 扩散作用到基床土面上的动应力 不超出下部基床土的容许动强度 3 防止道碴压入基床及基床土进入道碴层 4 防止雨水浸入使基床土软化 防止发生翻浆冒泥等基床病害 5 防冻等特殊要求 基床表层厚度根据下述三个条件确定为0 6m 1 为保证列车的平稳运行 列车荷载作用下路基顶面变形量不大于0 35cm 2 作用在基床表层下填土的动应力不大于其允许应力 以保证填土的长期稳定 3 特殊地区的防冻和防水要求 客运200暂规 规定 基床由表层和底层组成 表层厚度为0 5 0 7m 底层厚度为1 8 2 0m 总厚度为2 5m 实际上 秦沈客运专线的基床表层厚度统一采用为0 6m 能够满足设计要求 因此 客货200暂规 改为 表层厚度为0 6m 底层厚度为1 9m 两个暂规都规定基床表层可采用级配砂砾石或级配碎石 提速200技术条件 主要用于既有线改造 因而规定 既有路基的基床表层应设有厚度不小于0 2m 孔隙率小于18 的级配砂砾石或级配碎石填筑的面层 表层其余部分不得含有易产生病害的C D组填料 其和基床底层应满足一定的要求 否则应进行改良或加固处理 2 严格控制路基工后沉降减少路基工后沉降是保持线路稳定平顺 保证列车高速 平稳 安全运行的基础 允许工后沉降量应根据以下两条原则确定 1 保证列车按设计速度安全 平稳地运行 2 经济合理 即因减少工后沉降需增加的工程投资与因工后沉降而需增加的养护维修费用的总和最小 国家 九五 攻关课题 高速铁路软土路基工后标准的研究 提出路基工后沉降建议值 表2 12不同速度线路的路基工后沉降建议值 为严格控制路基的工后沉降 三个暂规或技术条件都采用地基系数K30和压实系数或孔隙率双指标作为评价 控制基床和路堤的压实标准 3 过渡段 1 设置过渡段的必要性由于桥涵与路堤 路堤与路堑的动静刚度相差较大 列车通过时会对轨道结构产生较大的冲击 从而降低列车运行的平稳性 舒适度 加快结构物和车辆的损坏 为此 需要在这些刚度变化处设置过渡段 使刚度变化平缓 以减小冲击 2 过渡段的结构形式和长度过渡段的结构形式 客运200暂规 规定路桥过渡段的两种形式 正梯形和倒梯形 通过总结秦沈客运专线的经验 客货200暂规 规定采用正梯形 如图2 6 根据理论分析 该过渡方式可使轨道基础的动态不平顺减小到1mm以内 动力不平顺坡度降低到0 01 以下 对路涵 路堤与路堑的过渡段形式也有规定 图2 6台尾过渡段 过渡段长度过渡段长度的计算公式式2 5式中L 过渡段长度 m h 路堤高度 m A 常数 可取3 5m 根据秦沈线试验的结果 动应力 动位移及加速度的极大值 均出现在设计范围内 因此 所规定的长度是合适的 A h L 2 过渡段填料主要采用级配碎石或级配砂砾石 但对其级配要求可比基床表层稍宽一些 也可掺入适量结合料 如水泥 位于软土地区的路桥过渡段 还可以考虑采用轻质填料 如二灰土 EPS等其他填料 软土地基地段的路基在运行期间还会持续产生少量的沉降 从而使桥路分界处不仅产生动态不平顺 还存在静态的不平顺 将大大恶化车辆的运行品质 可考虑在台后设置钢筋混凝土搭板 搭板长度一般与路堤高度相等 4 既有线的路基改造首先要进行彻底的病害整治和处理 在此基础上根据既有线路基的薄弱环节加强路基基床 改善路桥路涵过渡段特性并作好边坡防护 根据国外的经验 在设置垫层 类似于基床表层 后才可彻底消除基床病害 德国既有线改造要求基床上部至少有不小于0 2m的强化上面层 故建议既有路基的基床表层应有至少0 2m厚的级配砂砾石或级配碎石 由于面层较薄 不采用基床系数K30进行控制 取孔隙率小于18 参照新建铁路的有关规定 既有基床底层应满足比贯入阻力 1 2MPa或允许承载力 0 15MPa 对于基床表层 结合京秦线提速改造试验和设计 承载力应达到0 18MPa 既有软土地基的沉降一般会趋于稳定 但对于尚未稳定的年沉降量大于4cm 年的路基路段和年沉降量大于2cm 年的路桥路涵过渡段应进行加固 既有线有许多未经专门设计和特殊填筑施工的过渡段 应作加固处理 六 桥涵1 梁体的竖向挠度限值和竖向自振频率限值 客货200暂规 规定梁体的竖向挠度限值比 客运200暂规 更为严格 表2 13 客运200暂规 梁体的竖向挠度限值 表2 14 客货200暂规 梁体的竖向挠度限值 客货200暂规 考虑到列车运行的安全性 舒适性以及桥上线路的长期稳定性 梁体的允许挠度与原普通铁路桥梁设计规范相比 有了更严格的限制 目的是能起到实际提高新设计桥梁刚度的作用 我国按现有桥梁规范设计的桥梁 由于允许挠度标准太低 L 800 既有桥梁的竖向刚度一般偏低 但实际弹性模量一般比设计计算高 轨道的约束作用和挡碴墙的辅助作用 使得梁体的实际挠度比设计计算值小 因此对一些计算挠度略大于限值的梁 可以通过试验确定其实际刚度 如果由实际刚度折算出在考虑动力系数的中 活载作用下梁体的实际竖向挠度不大于L 1400 提速200技术条件 规定也满足要求 竖向自振频率限值的规定都一致 为不小于当设计出的梁体竖向自振频率大于n0 且竖向挠度满足要求时 200km h的客车及120km h货车不会产生超过规范容许的振动 当设计出的梁体竖向自振频率小于n0时 有可能产生共振或过大振动现象 但并不一定如此 因此对于梁体竖向自振频率小于n0的梁体要求进行车桥相互作用的动力检算 如果检算出的列车运行安全性和舒适度均有保证 可以认为自振频率小于n0的梁体也能满足规范要求 2 桥上轨面变位量限值由于桥梁结构及基础的变形 变位而引起桥上轨道错位 平行移动和弯折 从而影响列车运行的舒适性和安全性 随着速度的提高 其影响更为显著 所以 必须对墩台的变形和基础的变位进行限制 客运200暂规 和 客货200暂规 的规定相同 有碴桥面可不进行错位检算 表2 15列车活载作用下轨道面的变位量限值 错位平行移动折角弯折 3 既有桥梁的改造加固既有混凝土标准梁应通过加固改造 提高横向刚度 预应力混凝土梁应按现行规范检算及加固 满足抗裂性和强度要求 跨度不大于40m的钢板梁宜进行更换 钢桁梁应进行静 动力检算和试验 不满足要求的应予以更换或加固 明桥面可以保留 但应进行相应的改造 墩台和坚持的强度应进行检算 必要时进行加固 支座应加横向限位装置等等 4 桥梁动力检算尽管参考国外