兩個困難條件可否同時存在的探討

岳雷

摘 要：目前我國鐵路大部分省市正在進行高速鐵路或客運專線的建設，由于高速鐵路線路平面設置考慮到投資規模和地方發展需要，一般與既有鐵路并行，部分地段既有線需要改造。新建及改建線路施工過程中，需對線路曲線、坡度、股道等技術資料上報LKJ數據給設備管理單位，曾經上海鐵路局工務處以曲線資料中兩個困難條件不能同時存在為由拒絕接收線路。現就一段滬昆下行線改線的曲線要素的設置舉例，對線路曲線要素中困難條件設置的合理性進行探討。

關鍵詞：困難條件；曲線要素的設置；合理性

1 曲線要素

曲線主要分為圓曲線和緩和曲線，曲線要素主要有曲線半徑、線路的容許速度、曲線超高、曲線超高順坡率、夾直線長度、圓曲線（緩和曲線）長度、曲線加寬等。

2 既有線改造曲線的確定

2.1 曲線半徑

一般來說，高速鐵路線路平面確定后，既有線需要改造地段的曲線也就確定了位置，同時由于既有鐵路長期運營，速度目標值就已經確定。接下來的問題就是如何使設置的曲線滿足要求。

（1）滿足旅客列車最高行車速度的最小半徑

從公式一可以看出，線路的容許速度跟曲線半徑關系較大，總的來說，曲線半徑越大，線路的容許速度越快。以單線地段為例，曲線線路的最高允許速度為Vmax=4.12km/h，最低允許速度為Vmin=2.52km/h。

（2）旅客舒適度與內外軌均磨條件下的最小曲線半徑

R—舒適與均磨半徑

Vmax—線路的容許速度（km/h）

Vh—貨物列車的設計速度（km/h），以線路設計速度對應；120km/h對應貨物列車70km/h。

hqy—允許欠超高值（mm），一般取75mm、困難取90mm

hgy—允許過超高值（mm），一般取30mm、困難取50mm

舉例說明：金華東至東孝區間內的滬昆下行線，由于某高速鐵路的修建需要改移，改線起訖里程為K354+688.7～K355+881.41，長度為1193.71m；此段既有線為區間，設計速度為120km/h，共設置了兩段曲線，曲線半徑為800m，曲線要素見下表：

按照公式一，既有線速度120km/h的區段，曲線半徑至少需要設置850m以上才能滿足要求，設置的800m半徑為困難條件下的最小值。

把以上數值帶入公式二，曲線半徑至少需要設置1120m以上才能滿足旅客舒適度和均磨條件下的要求。

2.2 曲線超高

為了平衡列車行駛在曲線上所產生的離心力，使曲線地段外股鋼軌高于內股鋼軌的數值。列車在曲線上行駛時，由于離心力的作用，將列車推向外股鋼軌，加大了外股鋼軌的壓力，也使旅客感到不適、貨物產生位移等。因此需要將曲線外軌適當抬高，使列車的自身重力產生一個向心的水平分力，以抵消離心力的作用，使內外兩股鋼軌受力均勻和垂直磨耗均等，滿足旅客舒適感，提高線路的穩定性和安全性。

h—設置的超高值（mm）

VC—加權平均法計算的平均速度（km/h）

如果列車通過曲線的行車速度V>VC，則需要設置的超高大于實際超高，稱為欠超高hqy，一般取75mm、困難取90mm；如果列車通過曲線的行車速度V同樣以此段改線的曲線要素為例，旅客列車按最高速度120km/h，平衡超高為212.4mm，貨物列車按照70km/h，停站列車檢算為72.275mm。

把Vmax=120km/h，Vmin=70km/h，hqy=90mm，hgy=50mm帶入公式三、公式四，計算出來的R=800.71m，理論上R=800m的曲線在困難條件曲線超高是基本可以滿足欠超高90mm，過超高50mm的要求的。

但是，實際的超高值按照最大125mm設置的話，欠超高為87.4mm，過超高值52.725mm>50m的困難條件，所以設計半徑為800m，如果按照的120km/h的旅客列車速度是不能滿足超高要求的，此段需要限速運行。

2.3 超高順坡

曲線超高應在整個緩和曲線內順完，如緩和曲線長度不足，順坡可延伸至直線上，考慮到直線上應有一定的平順性，在直線上的順坡的超高不得大于15mm。

順坡率i=h/l

i—順坡率。

h—曲線設置的超高（m）

l—緩和曲線長度（m），線路允許速度為120km/h，最小緩和曲線長度130m。

允許速度大于120km/h的線路，順坡坡度不應大于1/（10Vmax），其他線路不應大于l/（9Vmax）；《鐵路線路維修規則》。

還是以此曲線要素為例，最小緩和曲線滿足困難條件下130m的要求。

但是超高設置為125mm或者以上的情況下，順坡率=0.96‰》l/（9Vmax）=0.926‰，故超高順坡率比困難條件下大。

2.4 夾直線

夾直線為兩曲線間的直線，列車通過夾直線時，要跨過夾直線前后的緩直點和直緩點，車輪與鋼軌沖擊引起轉向架彈簧的振動。為保證緩直點和直緩點產生的振動不疊加，以保證旅客舒適，夾直線應有足夠長度。根據這一條件可知，夾直線長度與行車速度成正比，即行車速度愈高，所需的夾直線長度愈長。《鐵路線路設計規范》里面對圓曲線或夾直線的最小要求：

以此段曲線為例，120km/h的區段，一般夾直線長度為80m，困難條件為50m，此段曲線采用了51.53m的困難條件。

此段改移滬昆上行線共計設置的困難條件基本包括曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度等，根據計算實際設置的超高級超高順坡率不能滿足速度的要求。故在路基工程及預鋪線路施工完成后上報LKJ數據資料時上海鐵路局工務處拒絕接收此線路，既有線改造封鎖計劃不予批準，后經業主、設計單位及上海路局多次開會協商，上海鐵路局最終同意接收此段線路、下達封鎖施工命令。在此過程中推遲線路撥接工期3個月，耗費大量精力。

綜上所述，對既有線改造來說，曲線的要素的設置，有下面幾點需要注意：

（1）曲線要素中曲線半徑是很重要的因素，曲線半徑過小會影響旅客列車的運行速度。

（2）建議在120km/h的區段，R=800m的半徑是不能滿足困難條件下的技術要求的。如果同時設計緩和曲線為困難條件的話，超高及超高順坡率也不能滿足困難條件的要求，此段線路必須限速運行，對鐵路的營運能力影響較大。

（3）對既有線曲線要素的技術選配上，同一條曲線的實際設置欠超高、超高順坡率、夾直線長度等3個技術參數，不得同時采用兩個及以上的困難條件；如果采用一則對列車的運行安全造成影響，二則會對后期的養護維修造成較大的工作量。若設計文件與此條件發生沖突，需在施工前與設備管理單位及設計單位協商確定。

參考文獻

[1]鐵路線路設計規范（GB50090-2006）[S].中國計劃出版社，2006.

[2]郭謹一，常超凡，高峰.世界高速鐵路客運專線建設條件分析[J].綜合運輸，2006，（10）：82-84.

（作者單位：中鐵四局集團第二工程有限公司）