1关于高速铁路线路的设计
1.1采用与轨枕相配套的弹性扣件
进入九十年代以后,无螺栓弹性扣件逐渐在国外铁路上推广使用,采用大型养路机械取代人工作业是发展趋势,也是无螺栓扣件开发的前提,它开创了一种少维修的扣件结构形式,我国的弹条III型扣件是与英国pandrol型扣件相类似的无螺栓型结构,由下表所列的性能可以得出,III型弹条扣件压力大、弹性好,在列车菏载下扣压力损失很小。由于不需要轨枕挡肩,根本排除了有挡肩扣件中尼龙挡板座的上滑,提高了扣件抗横向力和保持轨距的能力。此外,扣件零件少,绝缘性能好,装卸简便,免除螺栓涂油和拧紧等作业,但仍存在问题,置于轨枕中铁座的埋设偏差达标率不高,影响了弹条扣压力的均匀性。III型弹条扣件无法对钢轨高度进行调整,特殊区段作业时必须机械化起道,在铺设钢轨伸缩器前后一定长度内的扣件应该是有螺栓的扣件,以便使用时能够对扣压力进行灵活调整。
1.2道床
1.2.1道床断面尺寸
道床厚度土质路基区段保留面层、底层双层道碴及厚度,石质路基单层厚度35cm,桥上道床25cm~30cm厚。基于轨道强度理论计算,因土质路基的容许承压强度低于桥面混凝土石质路基,基于强度的设计要求,可适当减小石质路基与桥上道床的厚度,而从缓冲列车荷载的效果考虑,特别是高速铁路,则需要足够厚度的道床。道床肩宽由于既有线兼有枕长250cm的II型枕与枕长260cm的III型枕,《无缝线路铺设养护维修》要求道床碴肩堆高15cm、肩宽45cm,道床顶面宽度不作要求。
1.2.2道碴材质
道碴破碎、粉化、赃污的速率以及道床残余变形的累计和维护时间与道碴的材质有直接联系,既有线提速路段必须采用《铁路碎石道碴》标准中一级道碴材料。
1.2.3道床状态
对有关道床承载和稳定的状态一般局限于定性的描述,近年来,根据铁路提速和重载运输发展对轨道强化的要求,道床状态采用了参数指标,良值化的评判技术有所发展,并在工程中得以应用。
1.3线路平纵断面
1.3.1曲线半径
近几年通行的线路设计规范中提及“推荐曲线半径”的概念,主要基于“以人为本”的设计理念,对于推荐的曲线半径优先采用,避免大量应用最小曲线半径。推荐曲线半径的欠、过超高值都比较小,恰好匹配客车或货列车的运行品质,行车稳定、舒适,200km/h的推荐曲线半径为3500m~6000m。
1.3.2线间距
根据所确定的会车压力波允许值,按列车都为流线型和最大车宽3.4m考虑,通过气动力可以算出车速与线间距关系,考虑到我国铁路还有大量22型的绿皮车运行,其车窗结构较弱,确定以高速铁路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,是合理的,能够保证行车安全。
1.3.3夹直线及圆曲线最小长度
夹直线及圆曲线最小长度的确定,应用车辆振动不宜叠加理论,即车辆在通过HZ点或HY点受到冲击所产生的振动,不能与随后通过ZH点或YH点时产生的振动相互叠加,以确保客、列车稳定且舒适的运行,因此夹直线最小长度,必须保证列车以最快速度运行的时间不小于车辆转向架弹簧振动消失的时间。国内现行列车的弹簧振动周期通常是1.12s。车辆弹簧具有一定的减振功能,因此车辆振动在一周期内可以基本消失。参考行车的技术状态及线路维护质量,可将振动消失时间认定为1.5s,据此计算出夹直线和圆曲线最小长度最小值0.8Vmax。
1.3.4最小坡段长度
基于秦沈客运专线的营运状况的考量,要求最小坡段两竖曲线不重叠,且两竖曲线有一定的夹坡长度,以确保列车平稳运行,提高行车舒适度。
2关于高速铁路道岔的设计
道岔号码的选择主要取决于侧向通过列车速度,《技规》第41条规定“1.用于侧向通过列车,速度超过80km/h的单开道岔,不得小于30号;2.用于侧向通过列车,速度超过50km/h的单开道岔,不得小于18号;3.用于侧向通过列车,速度不超过50km/h的单开道岔,不得小于12号(非AT型弹性可弯尖轨为45km/h);用于侧向接发停车旅客列车的单开道岔,不得小于12号”,以下为我国铁路常用道岔参数:根据《技规》及道岔参数可以确定:侧向通过速度大于80km/h、小于等于140km/h时,应采用38号可动心道岔;侧向通过速度大于50km/h、小于等于80km/h时,应采用18号可动心道岔;侧向通过速度小于等于50km/h时,应采用18号或12号可动心道岔。
3关于高速铁路路基的设计
3.1路基横断面
路基宽度的设计考虑路基稳定性、养护维修和预留沉降等要求,将道床实际厚度、线间距、曲线轨道超高等参数代入公式可以计算出路基面宽度。根据秦沈客运专线的试验成果统计,高速铁路设计标准为:路肩宽度宜在1.0米以上。布设有接触网的支柱时,支柱内侧与线路中心相距至少3.1米,路基面单线与双线的最小宽度分别是7.7米、12.1米。
3.2基床
3.2.1基床厚度
土的动力积累在动应力水平达不到1/5时很少,因而应该根据列车动应力及其衰减程度来确定基床厚度。根据计算结果得知,动应力与自重应力之比在深度达到2.4~2.5m的情况下能达到0.2,或者小于0.2。鉴于此,要求基床厚度必须达到2.5米。
3.2.2基床表层厚度
为确保旅客列车稳定运行,要求路基顶面在列车荷载的影响下所发生的形变小于0.35cm;为保证基床以下填土的长期稳定,作用于基床表层下填土上的动应力不得超过填土允许应力;除以上两项要求,特殊区段还要满足防水、防冻要求。综合考虑以上要求,基床表层厚度采用0.6m。
3.2.3路基工后沉降
要确保旅客列车在行驶过程中安全、平稳、舒适,使线路平顺、稳定,就应该严格控制路基工后沉降。按照施工要求,路基工后允许的沉降量必须始终可控,不仅要满足列车按预定的速度、安全、舒适的运行要求,而且允许工后沉降量的确定经济合理,也就是说控制工后沉降所需的成本与工后沉降所增加的维护费用的总和最小。国家“九五”攻关课题“高速铁路软土路基工后标准的研究”曾对此问题进行过深度调研。路基工后沉降的控制除了要考虑经济条件、地基条件、路堤高度以外,还需要根据养护维修计划有的放矢的实施控制,建议高速铁路采用10-12cm。
3.2.4过渡段
①设置过渡段的必要性路堤和桥台的动静刚度既不相同。列车在行驶过程中产生的荷载会使路堤和桥台之间出现极小的变位差。列车行驶速度非常快,列车与轨道之间会形成相互作用的冲击力影响行车的平稳度和舒适度,并且会使车辆与结构物之间加速磨损。为了减小轨道与车体之间相互的冲击力,提高行车舒适度,须在轨道刚度变化处在的一定距离之内设置过渡段。②过渡段结构形式与长度结构形式:正梯形或倒梯形。这两种结构形式比较简单,能够使轨道基础的动态不平顺度始终不超过1mm,同时使动力不平顺坡度降至0.01%以下。过渡段长度:过渡段长度的计算公式:L=2(H+h)+A式中:L-过渡段长度,m;H-路堤高度,m;h-基床表层厚度,m;A-常数,可取3-5m根据秦沈客运专线试验的结果,动应力、动位移及加速度的极大值,都不宜超过限定范围。因而设计长度是较为合理的。在软土地基区段,列车营运阶段路基会持续发生小程度的沉降,路桥分界部位会随之出现不平顺现象,静态不平顺要比动态的大的多,将大大恶化车辆的运行平顺性,为此,根据公路的使用经验,考虑在台后设置钢筋砼搭板,搭板长度一般与路堤高度相等。填料虽采用级配碎石,但对级配要求可比基床表层稍宽一些,也可掺入适量结合料。在广深线有部分台后填土采用级配良好的砾石,并加入3%水泥,广州局认为效果良好,可参考使用。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。二灰土容重小、强度大,可减小对桥台及基础的附加水平力和地基沉降,并可使用小型碾压机械,薄层填筑,从而减小振动碾压对桥台稳定性的影响。
4结束语
高速医学论文集铁路的发展是铁路发展的重中之重,如何优质、高效地为高速铁路创造出更有利的条件是我们当代铁路工作者研究的问题,在以后学习和工作过程中,要继续坚持运用科学的方法,充分发挥积极性、主动性及创造性,为铁路事业献出自己的微薄之力,让高速铁路发展再上一个新的台阶。
作者:张会峰 单位:中铁六局集团太原铁路建设有限公司
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