高速铁路桥上接轨方案研究

王尧周

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210017）

1 工程概况

新建线经多方论证，在某市引入本市高铁站，将在建线30m 范围内纳入在建线工程。共设置4 组联络线，其中在建线至新建线联络线接轨点位于区间桥梁地段，此处为本文主要论述范围，如图1所示。

图1 车站平面布置示意图

1.1 在建线概况

在建线为时速350km 无砟轨道双线高速铁路，位于东部沿海地区，均为软弱土层，在建线已开工两年，线下主体工程已大部分完成施工，梁体未架设，接轨点位置完成桩基施工。

1.2 新建线概况

新建线与在建线技术标准相同，均为时速350km无砟轨道双线高速铁路，目前暂未开工。

2 总体方案

2.1 运量分析

根据运量预测，新建高铁跨线至既有铁路近期25对[某枢纽（西）]，新建高铁跨线至在建高铁近期24对，进而可进入某枢纽（北），调配在建高铁跨线至新建高铁近期43 对，从而达到各区域利用本接轨方案进入某枢纽各个区域，如图2所示。

图2 新建高铁引入某枢纽客车列流图

2.2 线路方案

2.2.1 方案概述

结合新建高铁引入某枢纽的客运需求预测，新建高铁引入高铁站总体框架：在建线位不变、在西侧集中疏解方案。

结合在建高铁正线平纵断面情况，在西侧需求直线边从侧向接入方案，距离较近的较为合适接轨的直线段有两段：分别为DK270（ 直线段长1571m）和DK272（直线段长429m）附近。其中，在DK270 附近存在跨公路（40+64+40）m 连续梁，已完成施工接轨点应在本连续梁后。基于现场施工及线路平纵断面情况[1]，提出四个接轨方案：

方案一：42 号道岔接轨不拆除连续梁（DK272）；方案二：42 号道岔接轨拆除连续梁（DK272）；方案三：18 号道岔接轨不拆除连续梁（DK272）；方案四：42 号道岔接轨不拆除连续梁（DK270）。

2.2.2 影响因素分析

影响方案的因素主要有：道岔转辙机处梁轨相对位移、道岔末端与直缓点间夹直线长度、运输组织、投资估算及对在建线的影响[2]。

（1）道岔转辙机处梁轨相对位移

根据《铁路无缝线路设计规范》（TB10015—2012）第7.3.3 的规定“站线道岔不宜跨越梁缝；困难条件下跨越梁缝时，道岔尖轨尖端、尖轨根端、心轨尖端、心轨根端至梁缝的最小距离应满足道岔和桥梁结构安全以及道岔转换设备正常使用等要求”，其条文解释“为满足设置正常转换和锁闭，在伸缩力和制动力作用下转辙机处梁轨相对位移量不大于5mm”[3]。

方案一两联连续梁无法插入简支梁，温度跨较大，梁轨相对位移较大，桥梁结构需要采取措施或改变型式，其他方案均满足规范要求。

（2）道岔末端与直缓点间夹直线长度

《高速铁路设计规（范条文说明）》（TB10621—2014）中关于5.2.11 条的计算原理说明，道岔（直向）基本轨缝与曲线之间设置一定长度的直线段是以减少列车运行时的振动和摇晃，按列车在曲线上产生的振动与道岔上产生的振动不叠加考虑，按1.5～2 个振动周期计算，道岔与曲线之间的直线段长度为Lmin=(1.5～2)×Vmax/3.6≈(0.42～0.56)V。若按照最困难条件，则Lmin=0.42V[4]。方案一夹直线长度最大可为101m，方案二夹直线长度为120m，方案三夹直线长度为142m，方案四可满足规范要求。

（3）运输组织影响分析

42 号道岔侧向过岔速度为160km/h，18 号道岔侧向过岔速度为80km/h，由于跨线列车侧向过岔速度不同，因此跨线列车运行时分以及列车追踪时分也有差异，进而对两线间的列车运输组织影响也不一样。本次对42 号、18 号两种道岔接轨方案的跨线列车运行时分以及列车追踪时分进行分析检算。本次研究选取方案一（42 号道岔接轨、不拆除连续梁方案）与方案三（18 号道岔接轨方案）进行比较分析。

通过牵引计算模拟，动车采用CRH380AL，列控数据采用CRH380_300T，重点对两个方案在建高铁至新建高铁场运行时分、列车追踪间隔进行检算见表1。

表1 运行时分、列车追踪间隔对比表

由上表可知，从运行时分来看，18 号道岔方案较42 号道岔方案增加运行时分通过和起停均为1.13min，列车追踪间隔增加0.56min，如表2所示。

2.2.3 总体线路确定

经各方案对比分析见表2，方案四投资增加近4 亿元，且运行效率较低，予以舍弃；方案二需拆除已建成的连续梁，对在建铁路及社会影响较大，予以舍弃；方案三在联络线列车远期对数较多（52 对）的情况下运行效率较低，对运营组织有较大影响，结合路局意见，予以舍弃。综合各因素比选，确定采用方案一：42 号道岔接轨不拆除连续梁（DK272）。

方案一道岔尖端至梁缝的距离应满足18m，确保道岔转辙机处梁轨相对位移不大于5mm，桥梁结构需要采取措施或改变型式。

方案一存在道岔末端与直缓点间夹直线长度不满足0.5V 要求，项目实施完成后可结合实际产生振动及舒适度数据进一步验证，在保证列车安全和舒适度情况下逐步提高运营速度，为今后类型工程提供借鉴意义。

3 接轨结构方案

3.1 方案设计原则

3.1.1 《铁路无缝线路设计规范》（TB10015—2012）第7.3.3 规定，桥上正线道岔不应跨越梁缝，道岔始端、终端至梁缝距离不应小于18m。道岔与梁缝的最小距离直接影响道岔和桥梁的受力和变形，是桥上无缝道岔设计的一个关键控制指标，道岔下部结构采用连续结构对道岔受力和变形最为有利[5]。

3.1.2 规范中关于路基上道岔至梁缝的距离未见规定，现提出桥式路基方案，即在桥上填土方案。

3.1.3 基于以上分析，结合现场情况，利用已实施桩基，提出两类型方案：桥上直接铺设无砟道岔和桥上覆土（0.8m 厚）后铺设无砟道岔方案。

3.2 方案研究

根据以上设计原则提出四个方案：

3.2.1 方案一：预应力混凝土连续梁桥方案，如图3所示。道岔始、终端均满足至梁缝的距离不小于18m，道岔末端与直缓点间夹直线长度为88m，在满足极限值条件下，正线速度最大可为210km/h。

图3 （2×32+2×24+3×32）m 二变四道岔连续梁示意图

3.2.2 方案二：钢筋混凝土连续刚构方案，如图4所示。道岔始、终端均不满足至梁缝的距离不小于18m 要求，但经轨道专业核算，可满足道岔转辙机处梁轨相对位移量不大于5mm 的要求。道岔末端与直缓点间夹直线长度为93m，在满足极限值条件下，正线速度最大可为221km/h。

图4 （4×16+2×24+4×16）m 二变四道岔连续刚构示意图

3.2.3 方案三：框架覆土方案，如图5所示。

图5 （2-2×16+2-2×12+2-2×16）m 框架布置示意图

3.2.4 方案四：钢筋混凝土连续刚构覆土方案，如图6所示。

图6 （2×32+2×24+3×32）m 二变四道岔连续刚构示意图

方案三、四均为桥式路基方案，根据规范不需要满足岔始、终端至梁缝的距离不小于18m 的要求。道岔末端与直缓点间夹直线长度为101m，在满足极限值条件下，正线速度最大可为240km/h。

3.3 方案比选

接轨结构方案可行性主要在于结构是否能满足轨道结构要求，为运输组织、线路平顺性等创造更好条件，期间工作人员应考虑对在建线影响、投资及景观等因素。

经各方案对比分析，在投资、运输组织、结构受力及景观综合比选下，推荐采用方案四，方案四对运输组织影响最小，工程投资也较小，且对已实施桩基利用效果最佳，如表3所示。

4 结语

高速铁路桥上接轨方案需要考虑的因素众多，一般包含线路条件、地形、地质、周边环境、投资、景观、相关专业要求等。在各方案可实施的基础上，我们更应关注高铁的运输组织、运输效率、服务水平、轨道的平顺性及对路网能力的影响，并在此基础上提出接轨方案的推荐意见。

《铁路无缝线路设计规范》（TB10015—2012）未规定路基上道岔至梁缝或桥台的距离要求。本文提出的桥式路基方案可增加道岔末端与直缓点间夹直线长度，夹直线长度是衡量轨道平顺性的重要指标，现仿真分析均能满足目标速度值要求，后续可根据项目实施完成后结合实际产生振动及舒适度数据进一步验证，在保证列车安全和舒适度的情况下逐步提高运营速度，为今后类型工程提供借鉴意义。

表3 接轨结构方案比选表