土耳其时速250 km客货共线铁路最小曲线半径的研究

张 建

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处,天津 300142)

土耳其时速250 km客货共线铁路最小曲线半径的研究

张 建

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处,天津 300142)

土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线铁路标准建设,按照中国先进、成熟的高速铁路标准和技术进行规划设计,重点研究时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径。时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径需要考虑高低速列车的匹配速度,速差越大,曲线半径越大;综合考虑舒适度指标及经济因素,土耳其时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径一般值取4 000m,个别最小值为3 500m。

客货共线铁路;最小曲线半径;欠超高;过超高

1 概述

卡尔斯至埃迪尔内铁路是横贯土耳其东西的快速铁路干线,根据中国铁道部与土耳其交通运输部签署的铁路合作协定及会谈纪要精神,本线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线铁路标准建设,项目按照中国先进、成熟的高速铁路标准和技术进行规划设计,相关线路互联互通和项目设计建设等方面与土耳其铁路技术标准要求兼容。然而,我国目前尚无时速200 km以上的客货共线铁路标准。本文重点研究时速250 km客货共线铁路最小曲线半径的合理取值。

2 计算参数选择

最小曲线半径是线路主要设计标准之一,它与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关,是确定线路允许速度、计算曲线超高及缓和曲线长度、曲线正矢、曲线地段建筑限界加宽等诸多设计参数的基础参数,同时影响行车速度、运行时间、工程投资和经济效益等指标。

2.1 超高参数的选择

客货共线高速铁路的运输组织模式为高速与低速列车共线运行,最小曲线半径应考虑2个方面的因素:一方面是高速列车设计最高速度vmax、实设超高与欠超高之和的允许值[h+hq]等因素,另一方面是高速列车最高运行速度VG、低速旅客列车正常运行速度VD、欠过超高之和的允许值[hq+hg]等因素。

(1)最大设计超高允许值[h]:主要取决于列车在曲线上停车时的安全、稳定和旅客乘坐舒适度要求。本线采用有砟轨道,根据国内外试验研究结果,确定[h]为170mm。

(2)欠超高允许值[hq]:主要取决于旅客乘坐舒适度要求。根据相关研究结论及京津城际运营测试结果,[hq]的取值区间宜为(40mm,90mm)。欠超高允许值见表1。

表1 欠超高允许值 mm

(3)过超高允许值[hg]:在高低速列车共线运营的高速铁路上,列车的车辆走行性能比货物列车要好,过超高引起的内轨磨耗和线路破坏作用要小,故其过超高允许值可以适当放宽。同时考虑到高低速列车共线运营的高速铁路是以高速列车为主,应重点保证高速列车的旅客乘坐舒适度,因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。

(4)高、低速列车共线运行时欠、过超高之和的允许值[hq+hg]:高、低速列车共线运行在某一半径的曲线上,按高、低速旅客列车均衡速度计算的超高值与按均方根速度确定的实设超高值,往往有差值,由此造成列车实际运行中高速列车产生欠超高、低速列车产生过超高,故在确定设计超高时,应满足[hq+hg]≤[hq]+[hg],同时要预留一定的超高裕量Δh,一般为20～50mm。欠、过超高之和允许值见表2。

表2 欠、过超高之和允许值 mm

2.2 高低速匹配的选择

对于客货共线铁路,货车行车速度也是确定曲线半径的主要因素之一,同时制约着客车行车速度。从运输组织适应性分析,本线是客货兼顾的大能力运输通道,客货列车速差越小,越有利于运输组织,本线客车采用动车组列车,最高运行速度250 km/h,货运若采用中国 HXD机车牵引,最高运行速度可达120 km/h。本次研究高速车按250 km/h,低速车按120、100、80 km/h匹配。

3 计算结果分析

3.1 计算公式

高低速列车共线运行条件下,最小曲线半径Rmin应按下式计算确定

式中,vG、vD分别为高、低速列车设计行车速度。

3.2 计算结果

根据确定的超高参数、速度匹配条件,按公式(1)计算最小曲线半径。高速列车行车速度为250 km/h,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配,计算结果见表3。

表3 不同舒适度条件下高、低速列车共线运行时最小曲线半径 m

根据表3计算结果分析,高速列车行车速度为250 km/h,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配时,相同舒适度条件下的最小曲线半径取值区间分别为(5 700 m,6 700 m)、(4 100 m,4 800 m)和(3 200m,3 700m)。

3.3 取值分析

舒适度条件分别为优秀、良好和一般时,分析曲线半径取值情况。

(1)推荐半径

当高速列车时速为250 km、最小曲线半径取5 700m时,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析,见表4。

表4 高速列车时速250 km、最小曲线半径为5 7 0 0 m时超高分析 m m

当高速列车时速为 250 km、最小曲线半径取6 700m时,低速列车运行速度分别按 80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析,见表5。

表5 高速列车时速250 km、最小曲线半径为6 7 0 0 m时超高分析 m m

从表4～表5可知,在高速列车舒适度相同的条件下,最小曲线半径取5 700m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,120 km/h低速列车与高速列车的速差最小,欠、过超高之和最小,为99.6mm;80 km/h低速列车与高速列车的速差最大,欠、过超高之和最大,为116.2 mm,舒适度指标为良好;最小曲线半径取6 700 m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,欠、过超高均小于60mm,欠、过超高之和均小于110mm。

(2)最小曲线半径

当高速列车时速为250 km、最小曲线半径取4 100m时,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析,见表6。

表6 高速列车时速250 km、最小曲线半径为4 1 0 0 m时超高分析 m m

当高速列车时速为 250 km、最小曲线半径取4800m,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析见表7。

表7 高速列车时速250 km、最小曲线半径为4 8 0 0 m时超高分析 m m

从表6、表7可知,在高速列车舒适度相同的条件下,最小曲线半径取4 100m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,120 km/h低速列车与高速列车的速差最小,欠、过超高之和最小,为138.5 mm;最小曲线半径取4 800m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,欠、过超高均小于90mm,欠、过超高之和均小于140mm。

(3)个别最小曲线半径

当高速列车时速为 250 km、最小曲线半径取3 200m时,低速列车运行速度分别按 80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析见表8。

表8 高速列车时速250 km、最小曲线半径为3 2 0 0 m时超高分析 m m

当高速列车时速为250 km、最小曲线半径取3 700m时,低速列车运行速度分别按80、100、120 km/h匹配时的欠、过超高情况分析,见表9。

表9 高速列车时速250 km、最小曲线半径为3 7 0 0 m时超高分析 m m

从表8、表9可知,在高速列车舒适度相同的条件下,最小曲线半径取3 200m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,舒适度指标均较差,但低速车运行速度为120 km/h时,过超高仅超出一般值2.1%;最小曲线半径取3 700m,当低速车速度为80 km/h时,舒适度指标较差;当低速车速度为100、120 km/h时,舒适度指标一般。

4 结论

综合以上分析,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时,最小曲线半径的合理取值区间为(3 200m,4 100m)。考虑到舒适度指标及经济因素,最小曲线半径一般值取4 000m,个别最小值取3 500m。

当最小曲线半径取3 500 m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时的欠、过超高情况分析见表10。低速车匹配速度为100 km/h时,舒适度条件较差,但过超高仅超出一般值1.4%。低速车匹配速度为120 km/h时,舒适度条件一般。

表10 高速列车时速250 km、最小曲线半径为3 5 0 0 m时超高分析 m m

当最小曲线半径取4 000 m,时速250 km高速列车与80、100、120 km/h不同低速列车共线运行时的欠、过超高情况分析见表11,舒适度条件均一般。

表11 高速列车时速250 km、最小曲线半径为4 0 0 0 m时超高分析 m m

综上所述,当高速列车时速为250 km时,最小曲线半径取4 000m、个别最小值取3 500m是合理的。

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Research into M inimum Curve Radius of M ixed Passenger and Freight Railway w ith Speed of 250 km/h in Turkey

ZHANG Jian
(Route and Station and yard Department,The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 300142,China)

The transmeridional railwaymain line in Turkeywas intended to be planed and designed under the speed target values of 180～250 km/h with mixed passenger-freight traffic capacity according to Chinese standard of high-speed railway which is advanced and mature.This paper focuses on the researching ofminimum curve radius ofmixed passenger and freight railway with the speed of250km/h. The paper thinks that the speed harmony between the high speed trains and the low speed trains should be considered because the larger the speed difference is,the larger the curve radius becomes.Considering the comfortableness and economy,theminimum curve radius ofmixed passenger and freight railway with the speed of250 km/h in Turkey is determined as4 000 meter in general,and 3 500 meter in exceptional circumstance.

mixed passenger and freight railway;minimum curve radius;superelevation deficiency; superelevation excess

U212;U238

A

1004 -2954(2012)10 -0022 -03

2012-05-03

张 建(1984—),男,工程师,2008年毕业于北京交通大学道路与铁道工程专业,工学硕士,E-mail:zhangjian086@126.com。