推薦曲線(xiàn)半徑納入鐵路線(xiàn)路設(shè)計(jì)系列標(biāo)準(zhǔn)的意義及其建議值

劉 華

(鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所，北京 100038)

在鐵路線(xiàn)路專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范中，平面曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)的制定始終是重中之重。規(guī)范中平面曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一般圍繞曲線(xiàn)半徑的確定原則、曲線(xiàn)半徑的設(shè)計(jì)序列值、最小曲線(xiàn)半徑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，逐項(xiàng)分條給出定性或定量的規(guī)定。近幾年，結(jié)合我國(guó)鐵路的工程實(shí)踐和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，在客貨共線(xiàn)和客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路的線(xiàn)路專(zhuān)業(yè)系列設(shè)計(jì)規(guī)范中，有部分規(guī)范增加了推薦曲線(xiàn)半徑或常用曲線(xiàn)半徑、優(yōu)先選用曲線(xiàn)半徑的取值。設(shè)計(jì)規(guī)范中是否應(yīng)該納入這項(xiàng)內(nèi)容，目前存在兩種意見(jiàn):一是沿用設(shè)計(jì)規(guī)范的傳統(tǒng)寫(xiě)法，即規(guī)范中給出曲線(xiàn)半徑的序列值，要求設(shè)計(jì)人員由大到小選用;另一種是規(guī)范中給出曲線(xiàn)半徑的推薦值，設(shè)計(jì)中盡量使用推薦曲線(xiàn)半徑，慎用最小曲線(xiàn)半徑。

從指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員更好地使用標(biāo)準(zhǔn)和減少養(yǎng)護(hù)維修工作量的角度出發(fā)，筆者認(rèn)為有必要將現(xiàn)行不同規(guī)范中出現(xiàn)的推薦曲線(xiàn)半徑、常用曲線(xiàn)半徑、優(yōu)先采用曲線(xiàn)半徑等術(shù)語(yǔ)，統(tǒng)一命名為推薦曲線(xiàn)半徑，并將推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)納入鐵路線(xiàn)路專(zhuān)業(yè)系列設(shè)計(jì)規(guī)范中。

1 規(guī)范中納入推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)的意義

1.1 提高線(xiàn)路平面設(shè)計(jì)質(zhì)量

曲線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)須充分考慮地形、地質(zhì)條件，適應(yīng)線(xiàn)路兩側(cè)既有建筑物的要求。設(shè)計(jì)規(guī)范中納入推薦曲線(xiàn)半徑，可較好地適應(yīng)地形條件，增加曲線(xiàn)半徑選擇的靈活性，避免設(shè)計(jì)時(shí)頻繁使用最小曲線(xiàn)半徑，保證良好的線(xiàn)路平面條件，提高設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo)性和可操作性。與最小半徑曲線(xiàn)相比，推薦半徑曲線(xiàn)可增加司機(jī)的視線(xiàn)距離，改善列車(chē)運(yùn)行中的瞭望條件。

1.2 提高曲線(xiàn)地段列車(chē)運(yùn)行品質(zhì)

平面曲線(xiàn)采用推薦曲線(xiàn)半徑，可以與線(xiàn)路縱斷面更好地相互匹配，降低運(yùn)行列車(chē)的橫向加速度和豎向加速度，減少列車(chē)運(yùn)行中各種振動(dòng)疊加的可能性，使得線(xiàn)路與列車(chē)保持良好的匹配關(guān)系，提高線(xiàn)路的平順性，增加旅客舒適度，有效地提高曲線(xiàn)地段列車(chē)的運(yùn)行質(zhì)量。

1.3 減少運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的養(yǎng)護(hù)維修工作量

采用推薦半徑的曲線(xiàn)，可降低外輪輪緣與外軌軌頭內(nèi)側(cè)摩擦引起的鋼軌磨耗，減小鋼軌損傷，保持曲線(xiàn)地段線(xiàn)路的軌距、水平及方向等幾何形態(tài)的穩(wěn)定，從而優(yōu)化列車(chē)運(yùn)營(yíng)條件，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，節(jié)約運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

1.4 實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)化配置

采用推薦曲線(xiàn)半徑的線(xiàn)路，不僅能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)行車(chē)速度、列車(chē)運(yùn)行時(shí)間和線(xiàn)路輸送能力的要求，還能通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合考慮工程費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維修綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)化配置。

2 推薦曲線(xiàn)半徑的計(jì)算

2.1 計(jì)算公式

(1)客貨共線(xiàn)鐵路的推薦曲線(xiàn)半徑可按下式計(jì)算

式中 Rgt——客貨共線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑，m;

vk——旅客列車(chē)最高設(shè)計(jì)行車(chē)速度，km/h;

vh——貨物列車(chē)最高設(shè)計(jì)行車(chē)速度，km/h;

hq——欠超高，mm;

hg——過(guò)超高，mm。

(2)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路的推薦曲線(xiàn)半徑可按下式計(jì)算

式中 Rkt——客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑，m;

vg——高速列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度，km/h;

vd——低速列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度，km/h;

hq——欠超高，mm;

hg——過(guò)超高，mm。

2.2 計(jì)算參數(shù)

2.2.1 速度匹配值

隨著多條客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)鐵路正逐步實(shí)現(xiàn)客貨分線(xiàn)運(yùn)輸方式，客貨共線(xiàn)鐵路上普通客車(chē)和貨車(chē)共線(xiàn)運(yùn)行，客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路上高速動(dòng)車(chē)組和低速動(dòng)車(chē)組或普通客車(chē)共線(xiàn)運(yùn)行。

結(jié)合近年工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定計(jì)算推薦曲線(xiàn)半徑時(shí)客貨共線(xiàn)、客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路的速度匹配值如表1所示。

表1 客貨共線(xiàn)、客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路的速度匹配值km/h

2.2.2 欠超高和過(guò)超高選取值

(1)欠超高和過(guò)超高的產(chǎn)生和作用

曲線(xiàn)上的外軌超高根據(jù)列車(chē)平均速度計(jì)算確定，并設(shè)置在實(shí)際線(xiàn)路上。由于列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的實(shí)際行車(chē)速度大于或小于平均速度，使得實(shí)設(shè)外軌超高與行車(chē)速度不相適應(yīng)，因而產(chǎn)生欠超高或過(guò)超高。列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)的速度高于平均速度時(shí)則產(chǎn)生欠超高。列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)的速度低于平均速度時(shí)則產(chǎn)生過(guò)超高。

欠超高、過(guò)超高值的合理選定，不僅可以提高旅客乘坐的舒適度，而且能夠保持列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性?？拓浌簿€(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，由于貨車(chē)的軸重及通過(guò)總重大于客車(chē)，貨車(chē)對(duì)曲線(xiàn)內(nèi)軌磨耗和鋼軌損傷較客車(chē)嚴(yán)重，所以過(guò)超高選取值小于欠超高值。高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，由于高、低速動(dòng)車(chē)組列車(chē)的走行性能對(duì)內(nèi)軌磨耗和鋼軌損傷較小，故過(guò)超高選取值與欠超高值一致。

(2)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中欠超高和過(guò)超高的選取值

①《鐵路線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50090—2006)中，計(jì)算平面曲線(xiàn)半徑優(yōu)先值時(shí)，欠超高值采用30～60 mm，過(guò)超高值采用15～30 mm。

②《新建時(shí)速200公里客貨共線(xiàn)鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)函［2005］285號(hào))中，計(jì)算常用曲線(xiàn)半徑時(shí)，欠超高值采用35～55 mm，過(guò)超高值采用15～25 mm。

③《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2009)中，計(jì)算常用曲線(xiàn)半徑時(shí)，欠、過(guò)超高之和采用60～100 mm。

(3)結(jié)合工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)欠、過(guò)超高值合理性的分析，確定計(jì)算推薦曲線(xiàn)半徑的欠、過(guò)超高值如下。

客貨共線(xiàn)鐵路:欠超高選取值30～60 mm，過(guò)超高選取值 15～25 mm，欠、過(guò)超高之和選取值 45～80 mm。

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路:欠、過(guò)超高選取值30～50 mm，欠、過(guò)超高之和選取值70～100 mm。

2.3 推薦曲線(xiàn)半徑計(jì)算值

(1)客貨共線(xiàn)鐵路(表2)

(2)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路(表3)

表2 客貨共線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑計(jì)算值

表3 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑計(jì)算值

3 推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

綜合考慮各參數(shù)值之間的關(guān)系，得出推薦曲線(xiàn)半徑的上、下限標(biāo)準(zhǔn)建議值如下。

(1)客貨共線(xiàn)鐵路(表4)

表4 客貨共線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

(2)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路(表5)

表5 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)建議值

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)中采用推薦曲線(xiàn)半徑，可以有效地提高線(xiàn)路平面質(zhì)量、保持線(xiàn)路平順、增加旅客舒適度、減少養(yǎng)護(hù)維修工作量、實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化配置;線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范中納入推薦曲線(xiàn)半徑標(biāo)準(zhǔn)，有利于指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員更好地使用規(guī)范，加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)合理性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計(jì)可操作性，有效地提高線(xiàn)路的平面設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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