低速客運專線線間距加寬標準研究

白寶英，胡惠欣

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

1 概述

在現行的鐵路設計標準中與線間距有關的標準或規定包括《標準軌距鐵路機車車輛限界和建筑限界》(GB 146.1～146.2—83)、《鐵路技術管理規程》(鐵道部令第29號)、《鐵路線路設計規范》(GB 50090—2006)、《高速鐵路設計規范(試行)》(TB 10621—2009)、《新建時速200～250公里客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設［2005］140號)、《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》(鐵建設函［2005］285號)、《鐵路客運專線技術管理辦法》(試行)(鐵科技［2009］116號、212號)等。

在上述標準或規定中，對于旅客列車設計行車速度250～350 km/h的高速鐵路、旅客列車設計行車速度200 km/h的客運專線、旅客列車設計行車速度200 km/h的客貨共線鐵路、旅客列車設計行車速度小于或等于160 km/h的客貨共線鐵路(貨物列車設計行車速度小于或等于200 km/h)等線路的直線地段最小線間距設計標準及加寬要求都給出了規定，但是對于旅客列車設計行車速度200 km/h線路的加寬要求不盡統一、標準制定依據不盡協調。而對于旅客列車設計行車速度200 km/h及以下的低速客運專線(亦或兼顧輕快貨運)線路線間距加寬問題，沒有相應的標準或規定。

2 現行標準或規定有關線間距加寬的分析

(1)鐵科技［2009］116號《鐵路客運專線技術管理辦法(試行)》(200～250 km/h部分)第6條之2“區間及站內線路的曲線地段的中心線間水平距離，按曲線半徑大小，根據《技規》附圖1規定的曲線加寬公式計算確定”。按此要求，旅客列車設計速度200 km/h、直線地段線間距為4.4 m時的曲線需要加寬。

(2)《新建時速200～250公里客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設［2005］140號)3.2.8“區間正線按線間距不變的并行雙線設計，曲線地段應以左線(下行線)為基準，右線設計為左線的同心圓”。按此要求，旅客列車設計速度200 km/h、直線地段線間距為4.4 m時的曲線不加寬。

(3)《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》(鐵建設函［2005］285號)2.1.4“區間直線地段線間距不得小于4.4 m。曲線地段線間距加寬應按國家現行《鐵路線路設計規范》(GB 50090)規定辦理。”按此要求，旅客列車設計速度200 km/h、直線地段線間距為4.4 m時的曲線需要加寬，加寬標準采用《鐵路線路設計規范》(GB 50090)中的規定，現行《鐵路線路設計規范》(GB 50090—2006)中旅客列車最高設計速度為160 km/h，且加寬值與行車速度有關。

(4)《鐵路線路設計規范》(GB 50090—2006)中3.1.8條規定了路段旅客列車設計行車速度160 km/h、140 km/h及以下的區間直線地段最小線間距標準、曲線地段線間距加寬要求及加寬值。

從上述分析可以看出，對于旅客列車設計行車速度200 km/h及以下的線路，關于線間距加寬的規定及計算標準存在著差異。

3 低速客運專線線間距加寬分析

3.1 加寬的必要性分析

(1)列車在曲線上運行，因為車體為剛體結構不能隨線路曲度而彎曲，車體縱向中心線與線路中心線不相吻合，使車體兩端向線路外側偏移，車體中部向線路內側偏移，同時，由于內外2條線路的曲線超高可能不同，使車體內傾的程度也不同，故與直線地段的線間距相比，曲線地段的建筑限界和相鄰兩線的線間距應加寬。

(2)關于線間距加寬的規定應符合《標準軌距鐵路機車車輛限界和建筑限界》(GB 146.1～146.2—83)的規定。在現行《鐵路線路設計規范》中的研究結論為:當直線地段線間距不小于4.2 m、客車速度不大于160 km/h時，會車壓力波可控制在0.9 kPa以內，能夠保證行車安全，為滿足限界要求在曲線低端設計加寬，最大加寬值為195 mm。設計速度200 km/h及以上直線地段最小線間距為4.4 m及以上，因此即使不加寬也滿足限界要求，對于會車壓力而言，曲線地段不會比直線地段增大，故線間距4.4 m及以上時曲線地段可不加寬，即設計速度160 km/h以上的線路曲線地段可不加寬。

3.2 加寬方法

設計速度160 km/h及以下曲線地段的加寬應該根據會車速度、車體參數、會車壓力波等研究確定，本研究參照《鐵路線路設計規范》關于線間距加寬方法研究設計速度160 km/h及以下客運專線線路的曲線段加寬。

(1)機車車輛偏移量引起的加寬

根據現行國家標準《標準軌距鐵路建筑限界》(GB146.1—83)機車車輛中部和端部偏移量計算公式及鐵運函［2006］462號動車組有關技術參數研究確定本規范的加寬標準。

中部最大偏移量

端部最大偏移量

式中 Wm、We——機車車輛中部、端部最大偏移量，mm;

l——轉向架中心距，m;

S——轉向架軸距，m;

L——車體長度，m;

R——曲線半徑，m。

CRH1、CRH2、CRH3、CRH5 動車的偏移量計算值如下。

CRH1:Wm=46 036/R，We=44 752/R，Wm+We=90 788/R(取90 800/R);

CRH2:Wm=39 063/R，We=43 499/R，Wm+We=82 562/R(取82 600/R);

CRH3:Wm=38 518/R，We=42 891/R，Wm+We=81 409/R(取81 500/R);

CRH5:Wm=46 036/R，We=49 184/R，Wm+We=95 220/R(取95 250/R);

比較4種車型的計算值，CRH5最大，為95 250/R(mm)。

(2)超高引起的加寬Wh

式中 Wh——超高引起的加寬，mm;

H——機車車輛限界計算點高度，3 850 mm(GB146.1－83—5.1圖1);

h——曲線超高，mm。

(3)加寬公式

根據GB 146.2—83曲線上建筑限界加寬辦法，加寬公式如下。

曲線內側加寬值

曲線外側加寬值

式中 W1、W2——曲線內、外側加寬值，mm;

R——曲線半徑，m;

h——曲線超高，mm。

式(4)、式(5)中的數值項系采用我國普通機車車輛參數計算所得。如果采用鐵運函［2006］462號中動車組有關技術參數計算，則機車車輛引起的加寬因車型而異，最大者為CRH5動車組，為95 250/R;CRH2、CRH3動車組與現行標準接近;CRH5型動車組的車體寬度在現有的幾種動車類型中最小;鑒于我國的主型動車為CRH2、CRH3，加寬可采用 Wm+We=82 562/R，取為84 500/R，與現行標準或規定一致。

①外側線路實設超高(hw)等于或小于內側線路實設超高(hn)時，車體內傾不影響線間距，故線間距加寬值W(mm)為

②外側線路實設超高大于內側線路實設超高時，外側線路上車體內傾距離大于內側線路上車體內傾距離，故線間距加寬值W(mm)為

式中 W——曲線線間距加寬值，mm;

hw——外側線路曲線超高，mm;

hn——內側線路曲線超高，mm。

式(7)表明:曲線地段線間距加寬值除與曲線半徑有關外，還與內、外側線路超高hn、hw有關，計算內、外兩線路實設超高hn和hw的均方根速度又與線路平縱斷面條件、機車車輛類型、客車對數等因素有關。在新線設計中一般情況下不允許將曲線設計為內、外側不等超高，但是在運營維護中可能會出現內、外側不等超高的情況，因此為偏于安全和運營養護需要出發，宜考慮一定的曲線超高加寬。

③以設計超高水平為基準，最不利的超高工況為內側曲線減低超高Δhn、外側曲線增加超高Δhw。設計超高裕量一般按0～30 mm考慮，在《鐵路線路修理規則》(鐵運［2006］146號第4.4.4條)中規定，最大抬道為50 mm。如果以50 mm作為外側線路超高hw大于內側線路超高hn的最大值，則引起的加寬量為128 mm。

實際上，內外側曲線可能存在的超高差與設計超高值有關，以設計速度160 km/h的一般最小半徑1400 m、設計超高150 mm為例，如果內側線路降低超高后滿足欠超高不大于80 mm，則最大降低值為15 mm，如果外側線路增加超高50 mm，最大超高200 mm，超出了最大設計超高值允許值170 mm的規定，如果外側線路抬高至170 mm，則內外側超高差為35 mm，引起的加寬量為90 mm。

從上述分析可以推斷，內外側線路超高差引起的最大加寬值可以規定為不大于128 mm，對于較大半徑的曲線的內外側線路超高差按照設計超高一半取值計算加寬量也是偏于安全的。因此曲線地段簡化的加寬計算公式為

式中 h——設計超高，mm;

R——曲線半徑，m。

4 其他國家關于超高引起的加寬標準分析

在《日本高速鐵路技術》中規定曲線上的線間距由于超高引起的加寬為不小于2(hw－hn);《德國鐵路基礎設施設計手冊》中規定曲線上的線間距由于超高引起的加寬為(3.53/1.5)×(hw－hn)即2.35(hw－hn)。可以看出日、德標準與我國現行的《鐵路線路設計規范》(GB 50090—2006)加寬標準2.56(hw－hn)基本相當。

對于客運專線來說最小線間距標準與車輛性能密切相關。從加寬公式上看，我國標準與日、德標準是相當的，但是對于直線地段最小線間距的規定是不盡相同的。因此即使是相同的加寬值，曲線地段的線間距也有差異。在相同設計速度時，我國的線間距略大于日本。

5 減小加寬值設置的可能性分析

(1)按照式(8)確定的加寬量是偏于安全的，因為一般條件下線路內外側的超高是相同的。即使要求既有鐵路按照內外線路無超高差去養護也是可以做到的，因此在困難條件下可按只考慮機車車輛偏移量引起的偏移量設置線間距加寬，或減小min{1.28h，128}的取值。

(2)對于僅服務于局部地區、與其他干線鐵路沒有互通要求或規劃的城際鐵路，線間距加寬可根據設計速度、車輛選型、直線地段最小線間距等具體技術條件計算確定。

根據動車 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5 有關仿真及實測研究的初步結果，CRH2動態偏移位置最大，為1 826 mm，安全裕量 360 mm，建筑限界半寬為2 200 mm。線間距4 200 mm，按CRH2動態最大偏移量及安全裕量要求的線間距為1 826×2+360=4 012 mm，則兩者之差為188 mm，當按照式(8)計算的加寬值小于188 mm時可不加寬(例如設計速度160 km/h、R－1 600 m及以上的曲線可不加寬)。如果安全裕量取400 mm，則按式(8)計算的加寬值小于148 mm時可不加寬(例如設計速度160 km/h、R－2 800 m以上的曲線可不加寬)。如果將安全裕量提高到460 mm，則結果是按式(8)計算的加寬值小于88 mm時可不加寬(例如設計速度160 km/h、R－4 500 m及以上的曲線可不加寬)。

(3)當要求城際鐵路與路網性線路具有互通性時，建筑限界應采用GB 146.1～146.2—83的規定。

6 結語

軌道交通具有節能、環保、集約土地資源等優勢，隨著我國國民經濟和社會的快速發展，在經濟發達和人口稠密地區適宜推廣城際鐵路建設，以滿足人們通勤、商務、公務等出行需求，滿足高密度、大容量、公交化運行要求。針對現行的設計標準體系尚不能完全覆蓋設計速度為80～200 km/h的城際鐵路即低速客運專線鐵路建設標準體系需求的現狀，開展補充性研究是很有必要的。通過對旅客列車設計行車速度200 km/h及以下線路的線間距加寬問題研究，較系統地歸納出與客運專線線間距加寬相關的影響因素、需求、構成、計算公式等，所提出的觀點和認識供廣大專業同仁探討或借鑒。

［1］中華人民共和國鐵道部.GB146.1～146.2－83，標準軌距鐵路機車車輛限界和建筑限界［S］.

［2］中華人民共和國建設部.GB50090—2006，鐵路線路設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2006.

［3］中華人民共和國鐵道部.TB10020—2009，高速鐵路設計規范(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國鐵道部.鐵運函［2006］462，時速200公里和300公里動車組主要技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［5］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2005］140，新建時速200～250公里客運專線鐵路設計暫行規定［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［6］中華人民共和國鐵道部.鐵建設函［2005］285，新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［7］中華人民共和國鐵道部.鐵科技［2009］116，鐵路客運專線技術管理辦法(試行)(200～250 km/h部分)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［8］中華人民共和國鐵道部.鐵科技［2009］212，鐵路客運專線技術管理辦法(試行)(300～350 km/h部分)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［9］中華人民共和國鐵道部.鐵運［2006］146，鐵路線路修理規則［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.