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发表于 2009-5-12 16:01:45
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第一部分：曲线的设计（关于超高、欠超高、过超高、最小曲线半径的概念）
众所周知，铁路在转弯时，轨面并不是水平的，而是外轨比内轨略高一点（其实公路也是一样），这个值称为曲线超高，用h表示。
因为列车在曲线上运行，需要提供一个向心力，这个力的来源有二：一是外轨的挤压、二是列车倾斜时重力的向心分量。显然前者对线路是有损害的，所以曲线都应该设置超高，尽量利用列车重力来转弯。
在半径为R（单位：m）的曲线上，列车以速度v（单位：km/h）通过，达到平衡状态所需超高(h+hQ)（单位：mm）的计算公式为：
(h+hQ) = 11.8v2/R （至于这个值为什么称(h+hQ)后面再讲解）（格老子的，乘方用啥子格式？）
例如列车以160km/h通过R=1600m曲线，所需超高为11.8x160x160/1600=189mm，即曲线超高189mm时，列车不挤压内外钢轨，达到平衡状态。
但实际上线路不可能设置这样的超高，因为不同列车通过曲线的速度是不同的，还存在曲线上紧急停车的情况。为确保曲线停车安全，我国规定曲线最大实设超高，客货共线150mm、客运专线180mm。
仍以列车160km/h通过R=1600m为例，如线路实设超高100mm，则相当于有189-100=89mm未被重力平衡，需由挤压外轨提供，此值称为欠超高，用hQ表示。
考虑列车运行安全、线路养护维修、旅客舒适度，我国规定客货共线铁路最大欠超高70mm、困难条件90mm，既有线提速改造允许110mm；客运专线主要考虑旅客舒适度，采良好40mm、一般80mm、较差110mm。
前几年租借X2000的时候，摆式列车曾热议一时。摆式列车的原理其实就是通过车体自主倾摆，抵消高速通过小半径曲线时的巨大欠超高。瑞典国铁运用X2000，在既有线上以140km/h通过R=600m曲线，欠超高250mm以上，功力很是了得。（普通列车只允许100km/h左右）
另一方面，低速列车通过曲线，所需超高往往小于实设超高，因此对内轨产生挤压，此值称为过超高，用hG表示。
例如列车以80km/h通过R=1600m、h=100mm曲线，所需超高为11.8x80x80/1600=47mm，则有100-47=53mm未被平衡，变成对内轨的挤压。
我国货运列车普遍低速、重载，挤压钢轨对线路损害很大，所以规定客货共线铁路最大过超高一般30mm、困难50mm；新建高速客货共线放宽到40/60mm；客运专线主要考虑旅客舒适度，采良好40mm、一般80mm、较差110mm。
此外近年的研究表明，曲线的(hQ+hG)最大值也应限制（注意：不是两者最大值之和），新建高速客货共线规定一般100mm、困难130mm，客运专线采110/140mm，因牵涉到的原理更复杂，此处就不赘述了。
从以上几个条件就容易推出，对某一曲线而言，客车速度越快、货车速度越慢，为使欠超高、过超高都在允许范围内，曲线半径就必须越大。在一定的客货列车速度条件下，最小曲线半径的计算公式为：
R=11.8(vmax2-vmin2)/(hQ+hG)
对160km/h以下的普速铁路，GB50090-2006《线规》规定：
设计速度
| 客车
| 160
| 140
| 120
| 100
| 80
| 货车
| 90
| 80
| 70
| 60
| 50
| 最小曲线半径
| 一般
| 2000
| 1600
| 1200
| 800
| 600
| 困难
| 1600
| 1200
| 800
| 600
| 500
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对200km/h以上的高速客运专线，目前《新250暂规》《京沪暂规》等规定：
设计速度
| 最高
| 200
| 250
| 350
| 350
| 350
| 最低
| 160
| 160
| 250
| 200
| 160
| 最小曲线半径
| 一般
| 2200
| 4000
| 6500
| 7000
| 9000
| 困难
| 2000
| 3500
| 5500
| 6000
| 8000
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对200km/h以上的高速客货共线，目前《新200暂规》等规定：
设计速度
| 客车
| 200
| 250
| 货车
| 100
| 120
| 最小曲线半径
| 一般
| 3500
| 5500
| 困难
| 2800
| 4500
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其中货车通过速度100或120都只是理想状态，目前国内重载货车还差得很远，并不适合200km/h以上线路运行，所以本猪一直鼓吹牵引动力交流传动化的同时，货车提速刻不容缓。
对比表2和3可以看出，高速客货共线，最小曲线半径比同样限速的客运专线大得多，选线更困难，工程造价更高。所以缩小客货速差是客运进一步提速的前提条件。同样是最小曲线半径2500m的线路，日本东海道新干线可以开行270km/h的列车（最大超高达200mm），我国既有线D车撑破胆只能开到200km/h。
一般认为，客货共线铁路客货速度比不应大于2:1。目前热议的250km/h渝黔线和兰渝线广渝段已到极限。250km/h客货共线是德国的创造，但必须承认他们的国情和我们完全不同：德国的轻快货车1000吨左右、速度160km/h；“重载”货车3000吨左右、速度120km/h，跟我国根本不是一回事。
最后再来看看一些朋友提的“350km/h兼顾货运”有没有实现的可能性。根据上面的公式，取vmax=350km/h、vmin =120km/h、hQ =70/90mm、hG =40/60mm、(hQ + hG)=100/130mm，则最小曲线半径一般12000m、困难10000m，这显然是荒唐的事（考虑线路的可维护性，我国规定最大曲线半径一般10000m、困难12000m）。
[ 本帖最后由 Reichsadler 于 2009-5-12 16:11 编辑 ] |
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发表于 2009-5-12 15:52:31
