既有線小半徑曲線改造探討

楊 壽 軍

(中鐵四院集團西南勘察設計有限公司,云南 昆明　650220)

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既有線小半徑曲線改造探討

楊 壽 軍

(中鐵四院集團西南勘察設計有限公司,云南 昆明650220)

以江西煤炭儲備中心鐵路專用線的建設為例，結合曲線半徑的選用原則，從運輸的性質、安全性及技術經濟性等方面，對既有線小半徑曲線改造過程中需考慮的主要事項進行了分析，提出了在小半徑改造過程中的一些建議。

既有鐵路，小半徑曲線，改造

0　引言

新建江西煤炭儲備中心九江城東通用碼頭位于廬山區新港鎮境內，北靠長江，東與諾貝爾瓷器碼頭、交通部航務工程局九江預制廠相鄰。該中心計劃鐵路運量2020年為到發320×104t；2025年為到發600×104t。其鐵路專用線利用既有接軌于琵琶湖站的烏石磯糧庫專用線引入裝卸站，線路全長3.615 km。

既有烏石磯糧庫專用線修建于20世紀90年代，受地形、運量、投資等的制約，既有專用線采用的技術標準較低，最小曲線半徑為200 m。近年隨著經濟社會的發展，該專用線周邊不斷有企業進駐，致使該專用線改建較困難，特別是其小半徑曲線改造尤其困難。本文結合該專用線的小半徑改造與保留，簡單介紹了曲線半徑的選用原則、影響小曲線半徑選擇的因素、小半徑標準的確定。

1　曲線半徑的選用原則

曲線半徑的選擇直接影響行車速度、安全、運行時間、投資、舒適性等各項指標。經總結分析，在選擇曲線半徑時應遵循如下原則。

1.1因地制宜、合理選用

應根據地形、地質條件，因地制宜、合理選用，在滿足行車速度要求的情況下，盡量以減少工程，做到經濟合理為原則進行選用。

1.2集中選用

根據地形地貌特征，小半徑曲線宜集中選用，以避免列車頻繁限速，惡化運營條件。

1.3慎用小半徑曲線

小半徑曲線有降低列車舒適度、惡化運營條件、增加養護維修工作量的缺點，因此應慎用。

2　影響小曲線半徑選擇的考慮因素

小曲線半徑的選擇主要考慮運輸性質、安全性、地形地貌條件、技術經濟等因素。

2.1運輸性質

小半徑應根據運輸性質合理選用，對于客運為主的鐵路應更加注重旅客的乘車舒適性，宜用較大的曲線半徑，對于以貨運為主的鐵路，則應重視輪軌磨耗對運營和養護維修的影響。

2.2安全性

最小曲線半徑的選擇必須滿足車輛通過時的安全和穩定，需保證列車運行時不傾覆，有足夠的抗傾安全儲備。

2.3地形地貌條件

小半徑曲線的選擇應與地形地貌結合，綜合考慮環保等方面的要求，盡量減少對環境的影響。

2.4技術經濟因素

小半徑曲線的選擇需綜合比選研究在減少初期投資的情況下，是否會增大運營支出和養護維修支出，全面權衡得失后合理選用。

3　小半徑曲線的計算分析

小半徑曲線計算分析主要應考慮舒適性、磨耗和抗傾覆安全系數。

3.1有客運時考慮舒適性

線路通行旅客列車時，曲線設置應滿足最高行車速度要求，且要滿足列車以最高速度通過曲線時其欠超高小于允許值。其曲線半徑需滿足：

Vmax——最高行車速度；

hmax——最大超高；

hqy——允許欠超高。

3.2鋼軌磨耗條件

客貨共線鐵路，要同時考慮旅客乘坐的舒適度要求和貨車通過時對內外軌的磨耗，需盡量保證內外軌磨耗均勻。其曲線半徑需滿足：

式中：Rsj——計算半徑；

Vh——貨車設計速度；

hgy——允許過超高。

光學波段包括可見光(380nm-760 nm)和近紅外(760nm-1200nm)，仿石器材的光譜曲線應與真山石相近。

3.3抗傾覆性

以貨運為主的鐵路曲線半徑的選擇主要考慮抗傾安全，需保證列車在曲線上運行時有一定的抗傾安全系數。其曲線半徑需滿足：

Ra≥11.8×V2/(h+S2/2na-hf-hz)。

式中：Ra——計算半徑；

n——抗傾覆系數，取3；

V——行車速度；

a——車輛重心高度；

hf——風力當量超高；

hz——車輛橫向振動當量超高。

4　工程實例

4.1工程概況

江西煤炭儲備中心鐵路專用線似利用既有烏石磯糧庫專用線，對其進行適當改擴建。既有烏石磯糧庫專用線建于20世紀90年代，受當時技術條件及運量限制，建設標準較低。既有專用線長4.55 km，共有7個曲線。

既有曲線半徑情況見表1。

表1　既有曲線半徑表

既有專用線示意圖見圖1。

江煤專用線似利用既有專用線方案如圖2所示。

4.2小半徑曲線改造方案研究

根據以上分析，本工程主要利用既有烏石磯糧庫專用線的起點至K2+300段線路，影響的交點主要為JD1～JD5。本工程為專用貨運鐵路，線路總長3.6 km(含裝卸站)，實際區間的走行長度為2.3 km，路段的設計速度為60 km/h，貨車行車速度40 km/h。根據《Ⅲ、Ⅳ級鐵路設計規范》的相關規定“新建工程最小曲線半徑為300 m，改建既有線的個別小半徑曲線根據實際情況可保留。”

本工程中JD1既有半徑為200 m，不能滿足相關規范要求，結合現場實際條件，該交點半徑有條件改造為350 m，且不會引起較大影響和工程量。JD2，JD3和JD5既有曲線半徑均能滿足規范要求，故JD2，JD3和JD5改造時半徑維持既有。JD4既有曲線半徑為250 m，不能滿足現有規范的一般要求，經研究，該曲線改造困難，即使按半徑300 m進行改造也將引起煉油廠牽出線的改移和諾貝爾瓷磚廠的房屋拆遷，拆遷面積達2 310 m2，工程量和社會影響較大。JD4按R-300 m半徑改造方案示意如圖3所示。

JD4半徑維持既有250 m和改造為300 m方案對照情況如表2所示。

表2　JD4半徑維持既有250 m和改造為300 m方案對比表

由以上分析若對既有JD4進行改造，將引起較大的工程量，且工程實施難度大。

4.3JD4曲線計算分析

由于對JD4進行改造將引起較大工程量，且難實施，故本次根據線路的運輸性質，地形地貌等條件對維持既有半徑R-250 m

方案進行了分析計算。分別根據舒適性、鋼軌磨耗條件、抗傾覆性進行計算得到相應的最小曲線半徑如表3所示。

表3　最小曲線半徑

由計算結果可知，在本工程條件下(貨運鐵路、設計速度60 km/h)曲線半徑只需達到240 m即能滿足困難條件下的運輸需求。

4.4推薦方案

根據以上分析，本工程若根據規范新建工程最小半徑要求將JD4(R-250 m)曲線改造為300 m，勢必將引起煉油廠牽出線的改移和諾貝爾瓷磚廠廠房的局部拆遷，工程量、工程投資和社會影響均較大，難以實施。

結合小半徑曲線計算結果可知既有R-250 m半徑的曲線能夠滿足使用需求，故在與相關管理、使用、維護等部門溝通研究后對該R-250 m的小半徑曲線予以保留，僅根據超高及加寬要求對既有緩和曲線進行優化調整。

4.5結論

本次成果滿足安全、穩定性和使用功能的需求，同時避免了房屋拆遷和對既有運營線路的改遷，避免了大遷大改，極大的減少了工程實施難度，節省了工程投資，具有良好的社會和經濟效益。

5　結語

隨著中國鐵路建設步伐的推進，相關建設標準也在不斷的完善和提高。一些既有鐵路，尤其是老線，隨著時代的發展、科技的進步、國力的提升及市場的需求也隨之迎來改擴建，在對既有鐵路改造過程中不可避免的會涉及小半徑曲線，是否對既有小半徑曲線進行改造及選擇多大的曲線半徑進行改造比較合適，由于涉及相關技術標準的選定、工程投資、實施難度、對既有線的影響等，需要針對具體問題進行具體分析，結合影響小曲線半徑選擇的因素進行綜合計算比較后選擇合適的方案。

[1]GB 50090—2006，鐵路線路設計規范[S].

[2]GB 50012—2012，Ⅲ、Ⅳ級鐵路設計規范[S].

[3]GB 50091—2006，鐵路車站及樞紐設計規范[S].

[4]鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊路基[M].北京:中國鐵道出版社,1992.

[5]鐵路工程設計技術手冊站場及樞紐[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[6]易思蓉.鐵路選線設計[M].成都:西南交通大學出版社,2005.

Briefly studies on reconstruction of small radius curves

Yang Shoujun

(SouthwestCompanyofChinaRailwaySiyuanSurveyandDesignGroupCo.,Ltd,Kunming650220,China)

Taking Jiangxi coal storage center passenger-special railway line construction as an example, combining with selecting principle of curve radius, starting from aspects of transportation properties, safety and technological economy, the paper analyzes major factors needing attention in small-radius curve transformation on existing railway line, and puts forward some small-radius curve transformation suggestions.

existing railway, small-radius curve, transformation

1009-6825(2016)08-0163-03

2016-01-06

楊壽軍(1983- )，男，工程師

U212.3

A