印度高铁最小曲线半径和最大坡度取值研究

2018-04-13夏鹏

山西建筑 2018年8期

夏　鹏

(中国铁路设计集团有限公司，天津　300142)

1　概述

新德里—孟买高速铁路，是印度钻石四边形高速铁路网规划中的重要组成部分。连接了首都新德里、主要金融中心孟买以及其他经济中心城市，沿线经济发达、人口密度高，涉及500万人口以上城市3个。线路长度1 319 km，设计速度350 km/h，整体呈南北走向，沿线地貌以风积、冲积平原、低缓丘陵、中部高原及中低山为主。

高铁的建设将对区域社会经济、旅游事业的发展具有明显的促进作用。印度国家人口多、交通运输压力大，高铁符合印度国情，项目建成后将有利于构建所在交通走廊内合理分工的综合交通运输体系，改善旅客的出行条件。另外，印度高铁项目的建设社会和经济效益显著，财务效益明显，建设意义重大。

2　平面最小曲线半径

2.1　平面最小曲线半径的影响因素

最小曲线半径的确定受多方面因素的控制，也是线路的一个主要技术标准。运营方面主要有铁路运输模式和速度目标值，投资方面主要有地形的复杂程度和控制点的分布，乘客体验方面主要有乘坐舒适度和运行平稳度。

本线运输组织按单一高速运行模式，线路最小曲线半径应考虑：1)高速列车设计最高速度Vmax(本线为350 km/h)。2)实设、欠超高之和的允许值[h+hq]等因素。

2.2　世界各国高速铁路线路平面技术标准及技术参数

世界各国高速铁路线路平面技术标准及技术参数如表1所示。

由表1可知，各个国家高速铁路最小曲线半径各不相同，分析如下：

1)世界各国高速客运专线的最大超高一般在170 mm～200 mm，欠超高一般在65 mm～100 mm，设计超高与欠超高之和允许值一般在240 mm～280 mm。

2)设计速度为300 km/h的高速铁路，中国推荐采用的最小曲线半径为5 000 m，困难值采用4 000 m，比德国、法国、西班牙等国稍大；设计速度为350 km/h的高速铁路，中国推荐采用的最小曲线半径为7 000 m，困难值采用5 500 m，比法国稍大，与韩国一致。

3)中国高速铁路最小曲线半径较其他国家稍大，主要原因是中国对设计超高与欠超高之和的允许值[h+hq]规定较为严格，针对实际行车速度的变化对欠、过超高之和的允许值留有Δh的裕量，所以计算所得的最小曲线半径较大，行车舒适度、安全性均比较好。

表1　世界各国高速铁路线路平面技术标准及技术参数

2.3　最小曲线半径的选取

2.3.1最大设计超高允许值

最大设计超高允许值[h]受两方面的控制：1)列车的安全，避免脱轨、侧翻；2)旅客的舒适度。根据铁科研的实验，200 mm以上的超高不利于旅客站立、行走，舒适度欠佳。

结合本线情况及国际上高速铁路设计、运营经验，本线最大设计超高允许值建议采用175 mm。

2.3.2欠超高允许值

欠超高允许值[hq]也会影响到旅客的舒适度。根据铁科研的研究结果，高速铁路欠超高允许值[hq]与舒适度关系如表2所示。欠超高允许值为40 mm时，舒适度为优秀；欠超高允许值为60 mm时，舒适度为良好；欠超高允许值为90 mm时，舒适度为一般。

表2　欠超高允许值　mm

2.3.3高速列车运行时设计超高与欠超高之和的允许值[h+hq]

高速列车在一个曲线上运行时，按高速旅客列车均衡速度和均方根速度计算的超高值往往不一致，因此造成列车在实际运行中产生欠超高hq。为保证规定的舒适度要求，并且要考虑为满足实际运营中列车因运行条件变化而预留一定超高调节范围Δh，因此在确定设计超高时，应满足[h+hq]≤[h]+[hq]。参考国外高速铁路上的[h+hq]取值情况，建议采用的实设超高与欠超高之和的允许值如表3所示。

表3　设计超高与欠超高之和允许值　mm

2.3.4最小曲线半径Rmin的确定

根据高速铁路设计行车速度的要求，采用表3的允许值[h+hq]时，其最小曲线半径Rmin应按以下公式进行计算：

其中，Vmax为速度目标值，按以上公式及取值计算最小曲线半径结果如表4所示。

表4　最小曲线半径计算结果　m

本线设计速度为350 km/h，平面最小曲线半径采用7 000 m，困难条件下采用5 500 m。

3　最大坡度

3.1　动车组性能对最大坡度选取的影响

动车组加减速性能优越，对坡度适应能力强，具体分析如下：

1)电动车组与坡度的适应性分析。

国际上速度超过300 km/h的动车组单位牵引质量功率一般为20 kW/t，加速度可以达到0.14 m/s2以上，能够适应长大坡度的运行需要。

2)连续坡道上的加速性能分析。

以中国时速300 km/h以上的动车组(CRH380)为例进行模拟，分析电动车组对坡度的适应性。同时分析12‰，20‰和25‰，30‰的连续坡道上进行速度从零开始加速的模拟，其结果如图1所示。从图1中可以看出，动车组对坡度有很好的适应性，在各种坡度上均能保持较高的加速度运行。

3)长大上坡道对列车运行速度的影响模拟分析。

列车运行在长大上坡道上，会引起运行速度的降低，同样采用上述列车分别按其最高运行速度进入12‰，20‰，25‰，30‰的长大上坡道进行模拟，结果如图2所示。列车以350 km/h的速度进入实验地段，在12‰坡度上最终速度为294 km/h(降速至84%)，在20‰ 坡度上为262 km/h(降速至75%)，在25‰坡度上为240 km/h(降速至69%)，在30‰ 坡度上为214 km/h(降速至61%)。可见，列车在大坡度(>20‰)、长坡段(>30 km)的长大坡度上，速度有一定的下降。本项目线路条件较好，可采用20‰ 的最大坡度标准。

我国在海南岛的旅游业方面的经济发展在创意农业方面占有很大的比重，创意农业在海南岛的发展中有着不可或缺的作用，他们两种产业在相互扶持，对旅游产业以及创意农业在海南省的实施，需要有更多的人才提出自己的创意，为海南和祖国的发展贡献自己的力量。

4)动车组性能对最大坡度适应性综述。

综上，从动车组性能分析，列车在长大上坡道上速度能以较高速度运行，在坡长较短时，大坡度对速度影响较小。

3.2　沿线地形对最大坡度选取的影响

本线整体呈南北走向，沿线地貌以风积、冲积平原、低缓丘陵、中部高原及中低山为主。沿线主要经过或临近的地貌单元有：中部的印度河—恒河平原，是印度经济发达、人口稠密地区；塔尔沙漠东侧边缘，气候干旱，植被稀少；南部的印度半岛高原区，西高东低；西侧沿海地区的山脉和狭长的海岸平原。

按全线地面高程起伏情况分段统计，可见克服段落高差需要采用的平均坡度较小，各段中最大平均坡度为4.1‰。跨越河流沟谷及交通设施为纵断面选择的控制高程，全线仅个别地段采用20‰，共8处总长15.4 km、占线路长度的1.17%，且分散布置。因此，从适应本线地形角度，本线最大坡度采用20‰ 较为合理，在跨越重大河流沟谷、铁路、道路地段，经技术经济比选后可采用较大的坡度。