既有线小半径曲线改造探讨

杨 寿 军

(中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明　650220)



既有线小半径曲线改造探讨

杨 寿 军

(中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明650220)

以江西煤炭储备中心铁路专用线的建设为例，结合曲线半径的选用原则，从运输的性质、安全性及技术经济性等方面，对既有线小半径曲线改造过程中需考虑的主要事项进行了分析，提出了在小半径改造过程中的一些建议。

既有铁路，小半径曲线，改造

0　引言

新建江西煤炭储备中心九江城东通用码头位于庐山区新港镇境内，北靠长江，东与诺贝尔瓷器码头、交通部航务工程局九江预制厂相邻。该中心计划铁路运量2020年为到发320×104t；2025年为到发600×104t。其铁路专用线利用既有接轨于琵琶湖站的乌石矶粮库专用线引入装卸站，线路全长3.615 km。

既有乌石矶粮库专用线修建于20世纪90年代，受地形、运量、投资等的制约，既有专用线采用的技术标准较低，最小曲线半径为200 m。近年随着经济社会的发展，该专用线周边不断有企业进驻，致使该专用线改建较困难，特别是其小半径曲线改造尤其困难。本文结合该专用线的小半径改造与保留，简单介绍了曲线半径的选用原则、影响小曲线半径选择的因素、小半径标准的确定。

1　曲线半径的选用原则

曲线半径的选择直接影响行车速度、安全、运行时间、投资、舒适性等各项指标。经总结分析，在选择曲线半径时应遵循如下原则。

1.1因地制宜、合理选用

应根据地形、地质条件，因地制宜、合理选用，在满足行车速度要求的情况下，尽量以减少工程，做到经济合理为原则进行选用。

1.2集中选用

根据地形地貌特征，小半径曲线宜集中选用，以避免列车频繁限速，恶化运营条件。

1.3慎用小半径曲线

小半径曲线有降低列车舒适度、恶化运营条件、增加养护维修工作量的缺点，因此应慎用。

2　影响小曲线半径选择的考虑因素

小曲线半径的选择主要考虑运输性质、安全性、地形地貌条件、技术经济等因素。

2.1运输性质

小半径应根据运输性质合理选用，对于客运为主的铁路应更加注重旅客的乘车舒适性，宜用较大的曲线半径，对于以货运为主的铁路，则应重视轮轨磨耗对运营和养护维修的影响。

2.2安全性

最小曲线半径的选择必须满足车辆通过时的安全和稳定，需保证列车运行时不倾覆，有足够的抗倾安全储备。

2.3地形地貌条件

小半径曲线的选择应与地形地貌结合，综合考虑环保等方面的要求，尽量减少对环境的影响。

2.4技术经济因素

小半径曲线的选择需综合比选研究在减少初期投资的情况下，是否会增大运营支出和养护维修支出，全面权衡得失后合理选用。

3　小半径曲线的计算分析

小半径曲线计算分析主要应考虑舒适性、磨耗和抗倾覆安全系数。

3.1有客运时考虑舒适性

线路通行旅客列车时，曲线设置应满足最高行车速度要求，且要满足列车以最高速度通过曲线时其欠超高小于允许值。其曲线半径需满足：

Vmax——最高行车速度；

hmax——最大超高；

hqy——允许欠超高。

3.2钢轨磨耗条件

客货共线铁路，要同时考虑旅客乘坐的舒适度要求和货车通过时对内外轨的磨耗，需尽量保证内外轨磨耗均匀。其曲线半径需满足：

式中：Rsj——计算半径；

Vh——货车设计速度；

hgy——允许过超高。

光学波段包括可见光(380nm-760 nm)和近红外(760nm-1200nm)，仿石器材的光谱曲线应与真山石相近。

3.3抗倾覆性

以货运为主的铁路曲线半径的选择主要考虑抗倾安全，需保证列车在曲线上运行时有一定的抗倾安全系数。其曲线半径需满足：

Ra≥11.8×V2/(h+S2/2na-hf-hz)。

式中：Ra——计算半径；

n——抗倾覆系数，取3；

V——行车速度；

a——车辆重心高度；

hf——风力当量超高；

hz——车辆横向振动当量超高。

4　工程实例

4.1工程概况

江西煤炭储备中心铁路专用线似利用既有乌石矶粮库专用线，对其进行适当改扩建。既有乌石矶粮库专用线建于20世纪90年代，受当时技术条件及运量限制，建设标准较低。既有专用线长4.55 km，共有7个曲线。

既有曲线半径情况见表1。

表1　既有曲线半径表

既有专用线示意图见图1。

江煤专用线似利用既有专用线方案如图2所示。

4.2小半径曲线改造方案研究

根据以上分析，本工程主要利用既有乌石矶粮库专用线的起点至K2+300段线路，影响的交点主要为JD1～JD5。本工程为专用货运铁路，线路总长3.6 km(含装卸站)，实际区间的走行长度为2.3 km，路段的设计速度为60 km/h，货车行车速度40 km/h。根据《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》的相关规定“新建工程最小曲线半径为300 m，改建既有线的个别小半径曲线根据实际情况可保留。”

本工程中JD1既有半径为200 m，不能满足相关规范要求，结合现场实际条件，该交点半径有条件改造为350 m，且不会引起较大影响和工程量。JD2，JD3和JD5既有曲线半径均能满足规范要求，故JD2，JD3和JD5改造时半径维持既有。JD4既有曲线半径为250 m，不能满足现有规范的一般要求，经研究，该曲线改造困难，即使按半径300 m进行改造也将引起炼油厂牵出线的改移和诺贝尔瓷砖厂的房屋拆迁，拆迁面积达2 310 m2，工程量和社会影响较大。JD4按R-300 m半径改造方案示意如图3所示。

JD4半径维持既有250 m和改造为300 m方案对照情况如表2所示。

表2　JD4半径维持既有250 m和改造为300 m方案对比表

由以上分析若对既有JD4进行改造，将引起较大的工程量，且工程实施难度大。

4.3JD4曲线计算分析

由于对JD4进行改造将引起较大工程量，且难实施，故本次根据线路的运输性质，地形地貌等条件对维持既有半径R-250 m

方案进行了分析计算。分别根据舒适性、钢轨磨耗条件、抗倾覆性进行计算得到相应的最小曲线半径如表3所示。

表3　最小曲线半径

由计算结果可知，在本工程条件下(货运铁路、设计速度60 km/h)曲线半径只需达到240 m即能满足困难条件下的运输需求。

4.4推荐方案

根据以上分析，本工程若根据规范新建工程最小半径要求将JD4(R-250 m)曲线改造为300 m，势必将引起炼油厂牵出线的改移和诺贝尔瓷砖厂厂房的局部拆迁，工程量、工程投资和社会影响均较大，难以实施。

结合小半径曲线计算结果可知既有R-250 m半径的曲线能够满足使用需求，故在与相关管理、使用、维护等部门沟通研究后对该R-250 m的小半径曲线予以保留，仅根据超高及加宽要求对既有缓和曲线进行优化调整。

4.5结论

本次成果满足安全、稳定性和使用功能的需求，同时避免了房屋拆迁和对既有运营线路的改迁，避免了大迁大改，极大的减少了工程实施难度，节省了工程投资，具有良好的社会和经济效益。

5　结语

随着中国铁路建设步伐的推进，相关建设标准也在不断的完善和提高。一些既有铁路，尤其是老线，随着时代的发展、科技的进步、国力的提升及市场的需求也随之迎来改扩建，在对既有铁路改造过程中不可避免的会涉及小半径曲线，是否对既有小半径曲线进行改造及选择多大的曲线半径进行改造比较合适，由于涉及相关技术标准的选定、工程投资、实施难度、对既有线的影响等，需要针对具体问题进行具体分析，结合影响小曲线半径选择的因素进行综合计算比较后选择合适的方案。

[1]GB 50090—2006，铁路线路设计规范[S].

[2]GB 50012—2012，Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范[S].

[3]GB 50091—2006，铁路车站及枢纽设计规范[S].

[4]铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册路基[M].北京:中国铁道出版社,1992.

[5]铁路工程设计技术手册站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社,2009.

[6]易思蓉.铁路选线设计[M].成都:西南交通大学出版社,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

杨寿军(1983- )，男，工程师

U212.3

A