京張高鐵八達(dá)嶺站道岔對(duì)向布置夾直線長(zhǎng)度分析

丁大朋

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

1 概述

對(duì)向布置的單開(kāi)道岔之間需插入鋼軌長(zhǎng)度的基本理論是：車(chē)輛通過(guò)前一組道岔導(dǎo)曲線所產(chǎn)生的振動(dòng)，在到達(dá)后一組道岔導(dǎo)曲線前消失，而不與后一組道岔產(chǎn)生的振動(dòng)疊加。根據(jù)這一理論，已有許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。劉世峰等對(duì)動(dòng)車(chē)組側(cè)向通過(guò)不同線間距下18號(hào)道岔組成的單渡線進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析：4.6 m線間距下渡線夾直線長(zhǎng)度雖與4.8 m及5.0 m不同，但夾直線區(qū)段的大部分動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)幾乎相同[1]。劉建新等從乘客舒適性及列車(chē)接發(fā)接車(chē)條件影響出發(fā)，對(duì)不同夾直線長(zhǎng)度的道岔進(jìn)行動(dòng)力性分析，認(rèn)為夾直線長(zhǎng)度對(duì)車(chē)體橫向加速度有較大的影響，夾直線長(zhǎng)度應(yīng)大于車(chē)輛的長(zhǎng)度[2]。

《鐵路車(chē)站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定了不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)向及順向道岔間的夾直線長(zhǎng)度，在地形及工程條件相對(duì)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目中，夾直線設(shè)置對(duì)工程量影響較?。坏趶?fù)雜山區(qū)、建設(shè)用地受限區(qū)及地下站等項(xiàng)目中，道岔間的夾直線長(zhǎng)度直接影響站坪長(zhǎng)度[3-4]，對(duì)工程量影響較大。以下依托京張高鐵八達(dá)嶺地下站工程，對(duì)正線對(duì)向布置夾直線長(zhǎng)度進(jìn)行深入分析。

2 影響因素分析

2.1 列車(chē)同時(shí)側(cè)向通過(guò)可能性分析

正線上道岔對(duì)向布置一般有下面兩種情況[5](如圖1、圖2所示)。

圖1 正線上道岔對(duì)向布置示意1

圖2 正線上道岔對(duì)向布置示意2

圖1為有立折作業(yè)中間站，只有反向接、發(fā)車(chē)時(shí)，列車(chē)才會(huì)側(cè)向通過(guò)對(duì)向布置的兩組道岔。

圖2為有第三方向引入或有動(dòng)車(chē)出入段的大型車(chē)站，只有接入距離正線較遠(yuǎn)的到發(fā)線或動(dòng)車(chē)出入段時(shí)，列車(chē)才有可能同時(shí)側(cè)向通過(guò)正線上對(duì)向布置的兩組道岔[6-8]。

2.2 各種速度道岔及結(jié)構(gòu)適用性

道岔結(jié)構(gòu)示意如圖3所示?？瓦\(yùn)專線上各種道岔參數(shù)見(jiàn)表1[9-11]。

表1 道岔參數(shù)

圖3 道岔結(jié)構(gòu)示意

高鐵車(chē)站咽喉區(qū)道岔布置示意見(jiàn)圖4。

由圖4可知，對(duì)向布置夾直線長(zhǎng)度為

圖4 咽喉區(qū)道岔布置示意

(1)

正線間渡線的夾直線長(zhǎng)度為

L2=S/sinγ-2b+h×2

(2)

渡線上直線長(zhǎng)度計(jì)算及分析見(jiàn)表2。

表2 渡線上直線長(zhǎng)度計(jì)算及分析 m

如果對(duì)向布置的道岔之間的夾直線長(zhǎng)度取25 m，則兩組道岔導(dǎo)曲線之間的直線距離18號(hào)道岔L1為28.91 m；12號(hào)道岔L1為30.11 m。

由表2可知，正線間渡線上導(dǎo)曲線之間直線距離與線間距密切相關(guān)，當(dāng)正線線間距為5.0 m時(shí)，18號(hào)道岔渡線上的夾直線長(zhǎng)度L2與對(duì)向布置道岔夾直線長(zhǎng)度L1接近，其他情況下，L2都小于L1。

2.3 道岔間夾直線長(zhǎng)度控制因素分析

結(jié)合表2，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有道岔結(jié)構(gòu)及不同線間距對(duì)應(yīng)的渡線上直線長(zhǎng)度的影響分析可知，無(wú)論是立折車(chē)還是第三方向列車(chē)接入的遠(yuǎn)離正線到發(fā)線，當(dāng)列車(chē)同時(shí)側(cè)向通過(guò)兩組道岔時(shí)，速度均受渡線上直線長(zhǎng)度的影響；通過(guò)兩組導(dǎo)曲線產(chǎn)生振動(dòng)不能疊加理論，以及夾直線長(zhǎng)度困難值，可以反推列車(chē)通過(guò)速度小于道岔側(cè)向允許通過(guò)速度[12-14]。

因此，建議對(duì)向布置的道岔間夾直線長(zhǎng)度應(yīng)與正線間渡線上的直線長(zhǎng)度匹配。

3 工程驗(yàn)證

3.1 八達(dá)嶺長(zhǎng)城站設(shè)計(jì)概況

八達(dá)嶺長(zhǎng)城站為地下站，雙層側(cè)式布置，車(chē)站采用2臺(tái)夾4線站型，設(shè)到發(fā)線4條(含正線2條)，到發(fā)線有效長(zhǎng)650 m，設(shè)450 m×6.2 m(含1.2 m屏蔽門(mén))×1.25 m側(cè)式站臺(tái)兩座，車(chē)站站坪坡度為1‰。車(chē)站南、北兩端各設(shè)1組渡線。

3.2 優(yōu)化內(nèi)容

車(chē)站對(duì)向布置道岔間夾直線由50 m縮短至25 m。

3.3 優(yōu)化方案說(shuō)明

車(chē)站小里程為30‰的爬坡段，為減少車(chē)站埋深，正線大里程端最外道岔位置及站型維持不變，結(jié)合對(duì)向布置道岔間夾直線調(diào)整[15-16]，小里程咽喉及車(chē)站向大里程移動(dòng)50 m，即車(chē)站中心調(diào)整至DK68+075。由于站場(chǎng)布置調(diào)整，車(chē)站縱斷面可進(jìn)行優(yōu)化(30‰坡段長(zhǎng)延長(zhǎng)50 m)，車(chē)站抬高約1.45 m，優(yōu)化后埋深為101.1 m。優(yōu)化車(chē)站布置方案如圖5所示。

圖5 八達(dá)嶺長(zhǎng)城站對(duì)向道岔間夾直線平面布置(單位：m)

3.4 工程比較分析

正線上道岔間夾直線長(zhǎng)度優(yōu)化引起的工程量變化見(jiàn)表3。

表3 優(yōu)化前后工程數(shù)量比較

由表3可知，正線間夾直線長(zhǎng)度優(yōu)化調(diào)整后，工程投資減少62萬(wàn)元(變化幅度為0.12%)。雖然對(duì)整個(gè)車(chē)站投資變化影響不大，但道岔間夾直線修改后，車(chē)站坪長(zhǎng)度縮短，線路縱斷面抬高約1.45 m，從而節(jié)省隧道結(jié)構(gòu)及電扶梯等工程。因此，車(chē)站對(duì)向布置道岔間夾直線縮短，能夠?yàn)榫€路平縱斷面調(diào)整爭(zhēng)取更大的優(yōu)化余地。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有道岔結(jié)構(gòu)及不同線間距對(duì)應(yīng)的渡線上直線長(zhǎng)度的影響分析可知，無(wú)論是立折車(chē)還是第三方向列車(chē)接入的遠(yuǎn)離正線到發(fā)線，當(dāng)列車(chē)同時(shí)側(cè)向通過(guò)兩組道岔時(shí)，速度受渡線上直線長(zhǎng)度的影響；按通過(guò)兩組導(dǎo)曲線產(chǎn)生振動(dòng)不能疊加理論，以及夾直線長(zhǎng)度困難值，可以反推列車(chē)通過(guò)速度小于道岔側(cè)向允許通過(guò)速度。

(2)對(duì)向布置道岔間夾直線縮短至25 m后，雖然對(duì)整個(gè)車(chē)站投資變化影響不大，但縮短了站坪長(zhǎng)度，從而為線路平縱斷面調(diào)整爭(zhēng)取了更大的優(yōu)化余地。

(3)在大型車(chē)站或有多條線路引入的車(chē)站，正線上對(duì)向布置道岔間夾直線間距離縮短至25 m，咽喉區(qū)長(zhǎng)度縮短明顯。