高速铁路第二章课件.ppt
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1、第二章,高速铁路线路,主要内容,第一节,概述,第二节,线路的平纵断面,第三节,路基与桥梁,第四节,轨道,第一节,概述,线路整体工程,高速铁路线路特征,列车风对安全运行的影响,1.1,1.2,1.3,1.1,线路整体工程,广义的线路概念,指除供电、接触网、通信信号以外的所有基础设施。,包括:平纵断面、路基、轨道、桥隧以及建筑材料,随着速度的提高,线路处于更为复杂的工作条,件下的工程结构,需要达到,新的线路特征,。,1.2,高速铁路线路特征,?,高平顺性,?,高稳定性,?,高精度、小残变、少维修,?,宽大、独行的线路空间,?,高标准的环境保护,?,严格的轨道状态检测和严密的防灾安全监控,?,开通运
2、营之日列车即可以设计速度运行,其中,,高平顺度,是设计、建设高速铁路的控制性条,件,也是有别于中低速铁路的最主要特点。,1.3,列车风对安全的影响,?,列车风对线路两侧的影响,?,列车风对高架桥维修通路的影响,?,列车风对站台人员的影响,?,列车风对列车会车的影响,?,隧道内列车风的影响,人员安全退避距离:,当,v,300km/h,时,车站取,2.0m,线路取,3.0m,第二节,线路的平纵断面,2.1,线路平面,2.2,线路纵断面,Q,:,1,、线路平、纵断面的组成因素分别是什么?,2.1,线路平面,2.1.1,曲线的影响,(,1,)曲线存在的意义:,减少工程量,减少投资数,(,2,)曲线带来
3、的缺陷:,降低行车速度,增加轮轨磨耗,曲线带来的影响大小,取决于,曲线半径,的大小,影响最小曲线半径的因素,最小圆曲线半径与高速铁路的运行最高速度和运输模式相关,,要满,足旅客舒适度、行车安全及经济合理等条件。,在,纯高速列车运行,的线路上,,最小圆曲线半径取决于,最高速度,V,m,ax,、,实设超高(,h,)与欠超高(,h,q,)之和的允许值,h,?,h,q,等因素。,在,高、,中速旅客列车共线运行,的线路上,,最小圆曲线半径主要取决,于,高速列车最高运行速度,V,m,ax,、中速列车运行速度,V,z,、欠超高(,h,q,),、过,超高(,h,g,)之和的允许值,h,q,?,h,g,等因素。
4、,2.1,线路平面,2.1.2,超高度,1,)理论超高,h,?,11,.,8,?,v,2,平,R,2,)最大超高,日本,200mm,,法国,180mm,,,我国暂定,180mm,3,)过超高与欠超高,未被平衡的超高,?,影响,?,欠超高允许值,h,q,?,过超高允许值,h,g,(,(,(,欠超高(,h,q,),、过超高(,h,g,)允许值(,mm,),舒适度,良好,一般,困难,v,m,ax,(,km/h,),250,、,300,、,350,200,250,、,300,、,350,200,250,、,300,、,350,40,60,80,80,110,h,q,、,h,g,2.1,线路平面,2.1
5、.3,最小曲线半径,在纯高速列车运行的线路上最小圆曲线半径取决于最高,速度、实设超高与欠超高之和的允许值等因素,R,min,?,11,.,8,v,2,max,h,?,h,q,纯高速线最小圆曲线半径(,m,),一般,计算值,2145,3352,4827,6570,采用值,2200,3500,5000,6600,计算值,1815,2837,4084,5560,困难,采用值,2000,3000,4200,5600,最高速度,(,km/h,),200,250,300,350,2.1,线路平面,2.1.3,最小曲线半径,在高、中速旅客列车共线运行的线路上,最小圆曲线半径主,要取决于高速列车最高运行速度、
6、中速列车运行速度、欠超,高、过超高之和的允许值等因素,R,min,?,v,z,?,11,.,8,h,q,?,h,g,max,高、中速共线线路最小圆曲线半径,(m),一般,计算值,2746,4602,采用值,2800,4600,计算值,2156,3616,困难,采用值,2200,3700,v,2,2,速度匹配,(,km/h / km/h,),200/120,250/140,300/160,6908,7000,5428,5500,曲线半径的合理选择,曲线半径的选用,首先应考虑满足规定的行车速度和舒适,度要求。并结合地形地貌、工程地质、重大桥渡、跨越条件和,车站设置等因素,选用适应的曲线半径,尽量减
7、少工程,减少,各种设施及房屋建筑物的拆迁或改移。求取速度与工程经济的,合理结合。,就速度、舒适度和运行条件而言,平面设计应优先采用以,下曲线半径:,速度,350 km,h,,,R,7000-12000 m,;,速度,250 km,h,,,R,3500-12000 m,;,速度,200 km,h,,,R,2200-12000 m,。,2.1.4,缓和曲线,(,1,)线型选定,直线超高型:三次抛物线,曲线超高型:一波正弦、半波正弦、七次四项式,理论分析:,影响舒适性的主要指标,未被平衡的横向加速度,g,g,a,未,?,?,?,h,x,?,?,h,qx,?,s,s,v,2,未被平衡的横向加速度时变率
8、,da,未,g,dh,qx,g,?,v,dh,qx,?,?,?,?,?,?,dt,s,dt,s,dl,车体倾斜角速度,w,d,?,x,1,dh,x,v,dh,x,?,?,?,?,?,?,dt,s,dt,s,dl,结果分析加试验表明,缓和曲线类型,并不是制约行车运行速度的决定性因素,,缓和,曲线的长度,也就是缓和曲线的动力学参数取值,才是影响行,车速度的关键。,考虑到三次抛物线线形简单、设计方便、现场运用经验丰富等特,点,高铁仍以,三次抛物线为首选线型,。困难条件下,缓和曲线不,能保证足够长度时,可采用,三次抛物线圆改善型缓和曲线,。,2.1.4,缓和曲线,(,2,)缓和曲线的长度,是对行车的安
9、全平顺性有着直接影响的。,其长度重点考虑以下因素:,外轨超高的递增坡度不致使内轮轮缘脱轨,外轨升高速度不致影响旅客的舒适,未被平衡离心加速度的增长率不影响旅客的舒适,2.1.4,缓和曲线,(,3,)增加夹直线的长度,道岔与道岔:,f,夹直线,道岔与曲线:,g,曲线与曲线:,d,v,l,min,?,T,?,0,.,5,v,(,m,),3,.,6,京沪:,一般条件下:,l,min,?,0,.,8,v,max,困难条件下:,l,min,?,0,.,6,v,max,(,3,)两相邻缓和曲线间夹直线和圆曲线的最小长度,理论依据:列车在缓和曲线进出口(即夹直线或圆曲线的起终,点)产生的列车振动不产生叠加,
10、。,实验表明:列车在缓和曲线进出口所产生的激挠振动通常在一,个半至两个周期内基本衰减完,车辆振动周期约为,1.0 s,,则夹,直线或圆曲线最小长度为:,v,max,L,?,(,1,.,5,2,.,0,),T,3,.,6,式中:,(,m,),L,夹直线、圆曲线最小长度(,m,),;,T,车辆振动周期为,1s,。,国外夹直线、圆曲线最小长度,日本东海道和山阳新干线,为,0.42v,,德国,ICE,线,0.6v,,法国,TGV,线,0.67v,,正在施工,的地中海,TGV,线则为,1.0v,。,我国客运专线确定一般条件下为,0.8v,,困难条件下为,0.6v,。,2.2,线路纵断面,2.2.1,区间
11、正线最大坡度,坡度与速度、牵引动力的关系,纵断面对速度影响随不同种类列车而异。开行动车组的列车由于其牵,引质量较轻、牵引功率大,在长大坡道运行对速度基本没有影响。,SS9,型电力机车是我国目前干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车,,持续功率,4800kW,、最大功率,5400kW,,牵引工况恒功速度范围为,99-160km,h,,最高速度为,170km,h,。,SS9,单机牵引旅客列车均衡速度表,最大坡度,(),列车编组辆数(辆),10,130,12,115,14,105,16,95,18,91,SS9,双机牵引旅客列车均衡速度表,最大坡度,(),12,列车编组辆数(辆),10,160*,12,
12、160*,14,157,16,146,18,135,12,14,118,105,95,90,81,14,160*,158,146,133,125,16,109,97,91,81,65,16,160*,148,134,124,117,18,101,92,83,66,47,18,154,136,125,117,108,20,95,87,69,49,28,20,142,128,118,109,101,2.2.1,区间正线最大坡度,坡度与地形的关系,由于客运专线铁路曲线半径大,地形条件是选择最大坡度的,主要因素。,平原地区坡度大小对工程造价的影响不大,如京沪客运专线,宁沪段曾对,8,、,12,、,15
13、,和,20,最大坡度的工程做经济比,较。其结果,四种不同坡度的工程造价差别为;,8,比,12,增,加工程费,1.22,亿元,,15,、,20,分别比,12,增加,0.25,亿元和,0.27,亿元,,15,和,20,比,12,的投资差额不及总造价的,0.5,。,丘陵和低山区采用不同坡度将明显影响工程造价。如法国东,南线采用,35,大坡,线路顺低山地形起伏爬行,没有出现一座,隧道,桥梁也只占全线长的,2.8,,消除了大量桥隧工程。其纵,断面设计是成功的一例。,2.2.1,区间正线最大坡度,区间正线的最大坡度应根据牵引种类和工程情况,经牵,引计算检算并经过比选后确定。,动车组适应坡道上的加速性能,综
14、上所述,动车组的功率质量比大,对坡度适应能力强。,2.2.1,区间正线最大坡度,根据新建时速,200-250,公里客运专线设计暂规规定:,正线最大坡度不大于,20,;动车组走行线最大坡度不应大,于,35,。且最大坡度不考虑平面曲线阻力和隧道阻力的坡,度折减。,图片,5-2-2,“,中华之星”号动车组,图片,5-2-1,“,蓝箭”号动车组,2.2.2,竖曲线,(,1,)相邻坡度差值,普通铁路考虑货物列车在凹形或凸形纵断面时保证货物,列车不挤钩脱轨和断钩,规定了允许的最大相邻坡坡差值。,客运专线铁路的相邻坡度差值可不受限制。,2.2.2,竖曲线,(,2,)竖曲线半径,竖曲线半径,取决于列车在竖曲线
15、运行时所产生的竖向离心,加速度。受此限制的竖曲线半径为:,v,R,sh,?,(,3,.,6,),a,sh,式中:,R,sh,竖曲线半径,(m),;,2,max,2,v,m,ax,线路确定的最大行车速度,(km,h),;,a,sh,离心加速度,(m/ s,2,),根据国外高速铁路的经验,为乘客舒适度允许的竖向离心,加速度,a,sh,取值为,0.4m,s,2,,则竖曲线半径为:,R,sh,?,0,.,2,v,2,max,2.2.2,竖曲线,竖曲线半径,R,sh,?,0,.,2,v,2,max,竖曲线半径标准表,v,m,ax,R,sh,300,25000,250,、,300,20000,250,15
16、000,160,10000,理论上,线路纵断面直线与圆曲线的连接同平面情况应设纵向,缓和曲线。但竖曲线半径比平面曲线半径大很多,运行条件比,平面好,且因大半径曲线再设缓和曲线,难以保持线型,竖曲,线与直线坡连接无需设缓和曲线。,2.2.3,最小夹破段长度,除了要满足列车平稳运行的要求,还要兼顾,工程投资,因为较短的破段能够很好地适应地,形,减少工程投资。,第三节,路基与桥梁,高速铁路路基结构,路基面形状及宽度,基床,桥隧建筑物,3.1,3.2,3.3,3.4,3.1,高速铁路路基结构,路基,是轨道的基础,也叫线路下部结构,承受轨道和机,辆荷载。,轨道结构重量和列车荷载,+,列车高速运行,动力作
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