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铁道线路坡度的规划与设计

来源:中国铁路工程网select= 发表时间:2012-03-29 15:26:09 作者:凌寒

  哈大客运专线速度目标值按350 km /h设计,其高速车和跨线车全部采用动车组牵引,其最大坡度应根据具体情况,经综合比选确定。

  1最大坡度研究方案构成哈大客运专线南起滨海城市大连,终止于我国最北部特大城市哈尔滨,线路纵贯东北3省,途经营口、鞍山、辽阳、沈阳、铁岭、四平、长春等3个省会城市和6个地级市,线路全长899 408 km.该线所处地形为平原微丘、丘陵地形。

  经牵引计算,动车组在12坡道上适应性良好,故对12以下坡度不再作深入研究。从该线所研究的20最大坡度方案来看,全线采用20最大坡度仅11处,计14 8 km,占全线长度的1 6% ,主要集中在南关岭北至营口南段,可见受最小坡段长限制,全线采用较大坡度在减少工程方面并无明显改善,再研究20以上最大坡度方案意义不大。因此,在12与20之间对12、15、20三种坡度方案进行综合技术经济比较。

  2不同最大坡度方案分析与比较2 1电动车组对不同坡度的适应性分析2 1 1电动车组性能提高列车速度须通过提高列车单位质量牵引功率或系统地降低列车质量来实现。哈大客运专线上将运行速度为350、200 km /h的动车组。根据对国内外高速列车研究分析,结合电动车组的现状及发展,速度为200 km /h的列车最大功率为14 400 kW,单位质量牵引功率为13 33 kW /;t速度为350 km /h的列车最大功率为21 120 kW,单位质量牵引功率为27 5 kW /t.

  2 1 2速度与坡度的适应性分析在列车运行过程中,列车牵引功率必须满足牵引时起动加速能力及最高速度目标值时剩余加速度的要求,不同高速列车的阻力和牵引质量不同对功率要求也有差异,给定功率下列车速度与坡度适应情况分析。

  可见,对于最高时速350 km的列车,在5 5的坡道上能以350 km /h匀速运行;在14的坡道上能以300 km /h匀速运行;在23的坡道上也可以250 km /h匀速运行。对于最高时速200 km的列车在20的坡道上能以速度为160 km /h匀速运行。

  2 1 3不同坡度动能闯坡模拟对最高速度为350、200 km /h的动车组列车进行12、15和20的动能闯坡模拟。可见,动车组以较高速度在12、15、20不同坡道上运行时速度损失较小,尤其是连续坡长在4 km以内,即使是20的上坡,速度损失不到5% ,这表明电动车组对12、15、20等坡度均具有良好的适应性。

  2 1 4不同坡度方案列车运行模拟以南关岭北至沈阳段为例,根据不同最大坡度方案的平、纵断面,模拟了350、200 km /h电动车组列车在各种线路条件下的运行,模拟结果数据见。

  从模拟结果可以看出:由于不需连续采用最大坡度来克服高程,因此采用不同的最大坡度对动车组的平均运行速度影响不大,全线3种坡度运行时分最大差值仅为1 2 m in.动车组的牵引能耗随着采用的最大坡度不同略有变化。

  2 2与相邻线路的适应性分析已建成的秦沈客运专线,设计最大坡度为12 ;规划建设的京沪客运专线最大坡度采用12 ,困难条件下,经牵引计算检算可采用不大于20坡度。上述两条客运专线与该线地形条件相似,统一最大坡度有利于行车组织,从与相邻线标准匹配的角度分析,哈大客运专线最大坡度选择12及以上是合适的。

  2 3工程适应性分析与经济比较2 3 1营口南至哈尔滨段工程适应性分析营口南至哈尔滨段为剥蚀丘陵与冲洪积平原,地形平坦开阔,局部地段地势稍高,略有起伏,地面高程为20 60 m,能采用12坡度地段为13处。全线绝大多数地段采用12最大坡度已能完全适应地形条件,仅在局部地段减少路基挖方高度可采用20坡度,同时增加桥长200 m.可见,采用20最大坡度意义不大,采用12 20的其他坡度亦无意义。

  2 3 2南关岭北至营口南段最大坡度选择的经济比较南关岭北至营口南为剥蚀丘陵区和靠近海湾的滨海平原,以剥蚀丘陵为主,地形呈波浪形起伏,变化较大,沟谷及洼地发育,地面高程一般在50 350 m.该段线位受高速公路走向限制,选择的范围狭小,因此重点对该段推荐线位进行了12、15、20三种最大坡度方案进行研究。3个方案最大坡度使用情况, 3个方案主要工程费比较。

  由铁道科学研究院高速铁路运营支出定额的研究,运营费划分为四大类:线路及建筑物、设备、运输及其他。经计算, 2020年各种最大坡度方案的年运营费及计算期25年年金现值折算工程费。可以看出,该段采用20最大坡度为综合投资最低。

  3结语从电动车组对不同坡度的适应性分析,电动车组对于3种坡度均有良好的适应性;从与相邻线标准匹配的角度分析,本线选择12的最大坡度有利于行车组织;从本线地形条件分析, 12最大坡度足以适应全线大部分地段地形,经工程费、运营费综合比较,局部采用不大于20最大坡度综合投资最低。综上分析,哈大客运专线最大坡度推荐采用12,局部地段采用20.

      

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