列车类型线路坡度最小曲线半径线间距与设计速度的关系.docx

1、列车类型线路坡度最小曲线半径线间距与设计速度的关系最近铁路建设的力度大大加强，许多新线的设计速度达到了250km/h甚至350km/h，各种针对铁路速度的争吵日益剧烈，似乎是非250不要，最好一步上350所以，有必要了解一下铁路速度的秘密，减少无谓的争吵，加深对铁路的了解。) i9 B& T2 y# d2 Y7 / X8 z个人认为，今后主要建设的铁路有以下三种类型： 1.最高设计速度300350km/h的客运专线线路，肯定是电气化，采用无碴轨道，精度要求高、承重能力低，一般不走机车牵引的客车，更不走货车。这样的线路，只会建在经济条件好、既有铁路网密集的地区，一句话，沿线地区的货运任务必须由其

2、他线路承担。不运货发展不了地区经济！ 2.最高设计速度200250km/h的高等级客货混运线路，肯定是电气化，采用有碴轨道，允许货车运行，今后将大量建设以完善铁路网，因此，原先没有铁路的地区，摊到这样的一条线路，是很幸运的，别瞧不起200250km/h的速度！这样的线路，如果今后有平行货运通道分流速度低的货车，具有提速到300km/h的潜力。3.最高速度120160km/h的次要型线路，在陡峭山区可能一次性电气化，大部分为单线，主要用于向边疆延伸，以及某些区域内部的路网完善。即使有这样的铁路，一天之内，也能从最遥远的边疆走到繁华的大都市。 u: n7 P4 7 % r、至于最近炒得很火的“城际

3、铁路”，受到京津城际的影响，设计速度也越拔越高。关于城际铁路的问题，由于站点密集，需要结合动车加速性能来研究第二节简述列车速度与线路坡度的关系: 写一段列车速度与坡度的关系，为的是明确什么样的车型/机车能够跑出什么样的速度：并不是说设计速度120km/h就不管拉什么车、不管什么线路都能跑出这样的速度。现在论坛中这方面的知识非常欠缺！ c, D3 aC$ O+ ; g 在没有限速因素的线路上，列车能达到的速度与线路坡度密切相关，列车匀速爬坡时，发出的牵引力必须能克服摩擦阻力、空气阻力，以及自身重力在沿下坡方向的下滑分力这正是坡道导致的。 一般货车运行时，摩擦和空气阻力之和（即为基本阻力）只相当于

4、列车在23上坡道上的下滑分力；120160km/h客车的基本阻力相当于57上坡道的下滑分力；因此，对于机车牵引的列车，哪怕是6这么小的上坡道，都能显著改变列车的受力情况，直接结果就是列车受到减速度，速度逐渐降低。在平原地区，坡道有起有伏，问题不大；在山区，往往会遇到很长的坡道，列车速度必然受到影响。% t7 Y* i- K+ x5 Y z$ 1.动车组。现有的A型动车组，具体型号为CRH1、CRH2A、CRH2B、CRH2E、CRH5，最高速度250km/h（CRH1被做了手脚只跑200km/h是例外），在相应的无限长上坡道上可以达到的速度：( / |) d+ X9 7 C2 N! T6250

5、km/h；12不小于200km/h；) :18CRH1和CRH2约170180km/h，CRH5约165km/h； 可知，在石太、宜万、渝利、贵广等限制坡度达18的线路上，A型动车仍然能达到很高的速度。实际线路中除了爬山路段，坡度不会连续这么大，动车速度还能进一步提高；而且动车有强大的再生制动性能，下坡制动问题不大。可以说，新建线路中A型动车运行速度达到200km/h是很容易的。6!w-k+z#L/qL&N-L现有的C型动车组，具体型号为CRH2C、CRH3，最高速度350km/h，在相应的无限长坡道上可以达到的速度如下：% E& U; t3 _4 R6310km/h；% p; N7 R# b

6、; U+ _12270km/h；3 k! m% K& 3 F2 18CRH2C约235240km/h，CRH3约230km/h； 这类动车单位功率比A型车大了50%，因此爬坡能力更强。如果铁道部能够区分线路类型，在坡度较大的线路采用增强功率的A型车，即可充分利用线路设计速度。# f) C8 j: M* z Y! e( H2.机车牵引的客车 选取3种机车进行比较，一是现有的SS7E/9G即6轴4800千瓦机车，二是4轴6400千瓦机车，三是6轴9600千瓦机车；牵引重量一律按长途客车的10001100吨计算。4800千瓦机车：2160km/h，140km/h，12或1390km/h，18必须双机

7、；D; N. 7 v( M. h6 M& n a6400千瓦机车：5或6160km/h，12120km/h，18需要双机；4 H0 R8 J7 q. O! E) q$ U0 S9600千瓦机车：12155km/h，18不小于120km/h；$ Z. _ 8 w1 A e 可知，现有直流客运机车只能在坡度平缓的路段跑出较高的速度，最大坡度能适应到1213，再高就需要双机牵引，双机的效果可以参考9600千瓦机车的数据。+ D _8 |5 Z0 Q4 r, c H6 c 另外，机车牵引客车下坡时制动能力不如动车，速度不会很高，暂时认为与爬坡时相同。由于机车牵引客车的速度介于动车与货车之间，所以对曲线

8、半径的选取影响不大。3.货物列车* S% u; S$ G1 M# f8 / S 一般要求货车以不低于机车持续速度通过限制坡道，我国铁路货运任务繁重，货车重量巨大，机车负荷高，遇到不长的大坡道速度就可能接近持续速度，尤其是功率较低的机车。6 0 G. d0 ge9 3 O) Y- L4 X目前轴功率800千瓦的直流货运电力机车，持续速度约5055km/h；:i9Q7Q16_&u轴功率1200千瓦的货运机车，如HXD1、2、3，持续速度约6570km/h；轴功率1600千瓦的货运机车，如HXD1B、2B、3B等，持续速度约7680km/h；综合制动性能考虑，可以认为，采用直流机车或型机车的线路，货

9、车最低速度为60km/h，最高速度80120km/h；采用最新电力机车的线路，货车最低速度80km/h。第三节列车通过曲线的相关概念 列车在曲线上做圆周运动，必须受到向心力才行，这个向心力由钢轨针对车轮提供。曲线路段的轨道，外侧钢轨高于内侧钢轨，形成“超高”，列车走行其上，向曲线内侧倾斜。列车受到轨道的力，总的来看是垂直两根钢轨形成的平面，方向为斜向上，对这个力做正交分解，可以得到：$ l|e, M4 6 B 1.垂直地面方向的力，与列车的重力平衡；( a) h% 3 T7 s 2.水平指向曲线内侧的力，提供了列车的向心加速度（可能只是一部分）；由轨道支持力与铅垂方向的夹角，就能算出轨道给予列

10、车的向心加速度，而这个夹角可由“超高值”算出。 O- Q2 d6 . R1 G+ K根据物理公式，向心加速度=速度的平方曲线半径6 H: M8 g7 t6 曲线的超高，按照两侧车轮滚动圆之间的距离1500mm（稍大于轨距）来计算。按照国际标准的米.千克.秒单位制，计算式子为：b- E5 r y& x2 7 _3 y) I& B% uarctansin(超高值=速度速度曲线半径$ % x, L8 Z# B- c( l/ p4 v) P3 K6 t9 q O6 u# 1 O2 X# X6 p2 p) j6 W9 3 x4 k& N2 K( / i1 ) Y3 F 但是，这个式子太复杂，实际使用中，

11、列车倾角不大，sin与tan的值差别很小，超高160毫米以上才会引入1毫米以上的计算误差；而且超高值的单位一般为mm，而列车速度单位是km/h，曲线半径的单位是m,统一单位比较麻烦，因此，上式有一个简化形式：% n) I- r8 p0 Y3 f7 u, i:% M4 o( A, r; U1 V J9 g& / a1 S: M4 , N7 C; & k5 Pw/ W; s7 速度速度=曲线半径超高) A4 2 l2 q0 4 j/ U 已知两个值可以算出第三个，比如列车以120km/h的速度通过800米半径的曲线，需要的超高为：120120800=212（mm）,不必转换单位。 实际的铁路线路，

12、最大超高是有限度的，比如上述曲线实际设置的超高为150毫米，无法完全满足上述列车需要的超高，那么列车就会压向外侧钢轨，由外侧钢轨针对轮缘提供一个向曲线内侧的压力，提供额外的向心加速度，于是列车通过时存在没有完全平衡的向心加速度，在列车上能感到往外甩，因此对外侧钢轨内侧面有额外的磨损，我们可以认为列车通过曲线时存在212-150=62mm的“欠超高”。？0 U8 d V7 - w+ S( e- q. # r5 x 同理，如果一列货物列车以80km/h通过上述曲线，通过计算可知只需要94mm的超高，可是线路实际设置超高达150mm，那么列车就会压向内侧钢轨，由内侧钢轨与轮缘作用抵消一部分向心力，在

13、列车上能感到向内倒，因此对内侧钢轨内侧面有额外的磨损，我们可以认为列车通过该曲线时存在150-94=56mm的“过超高”。 V8 I; J) J7 Z3 G1 W9 j X# ; M; a: u 由以上分析可知，除非所有列车速度一致，一般情况下列车通过曲线都存在或多或少的“欠超高”或“过超高”，它们与线路“实设超高”的大小都是有限度的：% g, E2 c& h( s0 q& “欠超高”太大的话，乘客感觉不舒适、对外侧钢轨磨损很大，列车甚至可能飞出曲线；7 W; 5 c, W4 n+ e “过超高”太大的话，内侧钢轨磨损严重； “实设超高”太大的话，一旦列车停在曲线，有可能向内翻倒，限于轨道结构

14、，也不容易保持。 * o) Y6 b2 H 我国铁路规定单线铁路最大实设超高为125mm，双线铁路为150mm，高速铁路为180mm。以下的分析按照：有碴单线铁路最高125mm，有碴双线铁路150mm，无碴铁路为180mm。.关于欠超高，国内没有统一的规定,五花八门。性能好的车体加上舒适的座椅，可以允许较大的欠超高，但是我国铁路取值比较低，普通铁路一般70mm，困难90mm,个别110m；高速铁路良好40mm，困难80mm个人认为这些值都取的比较小，实际上较大的欠超高主要出现在动车上，而动车的走形部件性能最好，座椅又很舒适的，乘客能够承受较大的欠超高，所以通过最小半径曲线时欠超高70mm不成问

15、题，个别困难曲线达到90mm也不在话下。 过超高的取值也没有统一的规定，个人意见是，货车重量大，对轨道损坏严重，一般4050mm，困难60mm就可以了；而中速客车跑在高速线时，由于重量轻，取到70mm甚至更高也没问题。具体问题具体分析，一刀切是不行的- p( t7 j+ w, i! |3 此外，国内还有诸如“欠超高与过超高之和一般不大于110mm，困难不大于140mm”、“实设超高与欠超高之和一般不大于220mm,困难不大于260mm”之类的非标准性规定，下面一节的分析多数情况参考这些规定，少数情况例外。第四节详解各种线路级别与最小曲线半径的关系现在进入本帖的核心部分，分析几种常见的线路种类中

16、列车速度与最小曲线半径的关系。以下的“超高”值是我自己设的，主要是为了方便分析，没有固定的根据。把“超高”加上“欠超高”，得到的就是最高速度列车通过曲线需要的超高值，把“超高”减去“过超高”，得到的就是最低速度列车通过曲线时需要的超高值这两个是实际算出来的。9 Y, / Q9 jq8 d)一首先是三种普速线路，最近几年，随着铁路施工技术的发展和动车组列车的引进，设计速度低于200km/h的线路已经沦为支线、边疆开发一类的铁路，或者是重载货运专线。普速线路单线居多，最大超高为125mm，货运比重大，因此尽量取较小的过超高值。A.最高运行速度120km/h，假设货车最低80或60km/h，则最小曲

17、线半径取值为（根据丽香线等的参数分析）：:一般1200米，超高取71mm，则欠超高70mm,过超高9或36mm； . ) W8 A; A( o8 o困难800米，超高取120mm，则欠超高90mm，过超高26或67mm；+ L$ u- V. 8 A, S0 z5 k z2 2 7 B& EF; UB最高运行速度140km/h，假设货车最低80或60km/h，则最小曲线半径取值为（根据洛湛线等的参数分析）：一般1600米，超高取63mm，则欠超高80mm，过超高16或37mm；7 i& J+ |& WW困难1200米，超高取95mm,则欠超高96mm，过超高32或60mm；.8p&I;+F(x6

18、a5x1c3VC.最高运行速度160km/h，假设货车最低速度80或60km/h，则最小曲线半径取值为（根据新黔桂线等的参数分析）：、一般2000米，超高取80mm，则欠超高70mm，过超高42或59mm；+ . X! f* 2 T* G困难1600米，超高取86mm,则欠超高101mm，过超高39或60mm；& j- g0 r8 W! b6 m+ h5 d F$ j 从以上线路的数据可以看出，最高列车速度是最低列车的2倍以内时，超高设置容易满足客车和货车的要求；当客车速度达到货车的倍时，超高取值就不容易了，欠超高和过超高难以取舍，因此减少列车速度差是很有意义的，尤其是货车提速。二接下来是20

19、0250km/h的客货混跑的线路，当今的热点。这样的线路为双线，采用有碴轨道，最大超高可达150mm。这类线路一般最大曲线半径为8000米，太大了检修不易。D最高运行速度200km/h，货车最低速度80或60km/h。这种线路，往往是最近几年设计的，有的位于山区，很可能会由较老的货运机车牵引列车，因此货车最低速度设为60km/h。最小曲线半径取值为（根据新湘桂线等的参数分析）：9 G8 c z+ N5 W8 o( R * v一般3500米，超高取64mm，则欠超高70mm，过超高43或52mm；; A0 t1 Q; K1 v& o6 Q6 G! F. X& u困难2800米，超高取75mm，则

20、欠超高92mm，过超高48或60mm；可见，货车速度过低的话，曲线半径必须放大，否则难以兼顾欠超高和过超高，有文章提出对于山区的200km/h级别线路，有必要把最小曲线半径放大为4500米（困难3500米）。、9 k- V; D o i: P2 C# d; R5 r4 P, _9 R$ , h: Z. SE最高运行速度250km/h，货车最低速度80km/h。我个人给出的最小曲线半径取值为：一般5500米，超高取54mm，则欠超高80mm，过超高41mm；7 2 P4 X1 c7 J: i2 G困难4500米，超高取73mm，则欠超高90mm，过超高56mm；这类线路主要是陡峭山区的250km

21、/h级别高等级线路，由于坡度大，即使采用轴功率1600千瓦的货运机车，货车速度也可能低到80km/h，客车速度与货车速度差距非常大，采用4500米这么大的曲线半径，欠超高和过超高的值仍然踩限！可见，敢跟250km/h动车混跑的货车，必须采用新型大功率交流机车，保证运行速度不低于80km/h，否则曲线半径将大到可怕的程度，在地质问题多多的山区根本就无法修建。) C4 ) b/ f# S& TF最高速度250km/h，货车最低速度120km/h。我个人给出的最小曲线半径取值为：一般5000米，超高取77mm，则欠超高70mm，过超高43mm；困难4000米，超高取93mm，则欠超高90mm，过超高

22、51mm； 这已经是很理想的状态了，假设货车功率足够，速度保持120km/h，实际上是很难的。因此，250km/h客货混跑的线路（或者说是提速到250km /h的混跑路段），最小曲线半径都应该在40004500米甚至5000米。事实上合武等线的最小曲线半径就是4500米。) N# m6 k1 p1 M! x三现在看看三种只跑客车的“城际”型线路。这类线路可能采用无碴轨道，因此我给出的超高值较大，由于都是动车组运行，允许的欠超高和过超高也比较大。& K6 R( J8 SM7 P8 eG250km/h高速车与160km/h低速车混跑，由于不同列车的速度差很小，因此只需很小的曲线半径即可，我个人给出

23、的最小曲线半径取值为：一般4000米，超高取123mm，则欠超高60mm，过超高48mm；8 R) n8 F/ V& q困难3000米，超高取156mm，则欠超高90mm，过超高55mm；y2 l! Y A, nH300km/h高速车与160km/h低速车混跑，我个人给出的最小曲线半径取值为：一般5500米，超高取125mm，则欠超高66mm，过超高70mm；困难4500米，超高取153mm，则欠超高80mm，过超高86mm；9 l7 U- B2 M0 k A( Z:I300km/h高速车与200km/h低速车混跑，我个人给出的最小曲线半径取值为：一般5000米，超高取150mm，则欠超高60

24、mm，过超高56mm；困难4500米，超高取170mm，则欠超高63mm，过超高65mm；+ z4 P; LI) y- L9 3 I* t; 对比一下前面的D、E、F三种线路的最小曲线半径数据就可以发现，与G、H、I三种纯客运线的数据几乎相同，没错，这就是合武、温福等250km/h级别客货混运线路未来升级为300km/h纯客运线路的理论依据之一，但是有一个起码的前提：踢掉速度低于160km/h的列车，否则曲线的超高无法设置。% O/ l2 r/ Y, m9 Z! T( m r1 u( u四高速客运专线，这样的线路开建的也不少了，早期的武广、郑武等线最小曲线半径为9000米（困难7000米），后

25、期的哈大、京沪等线为7000米。最大曲线半径1200014000米。J.如果是350km/h高速车与250km/h低速车混跑，那么至少有一下要求：6 X, s2 : B( y8 ; g4 d一般7000米，超高取155mm，则欠超高50mm，过超高50mm；困难5500米，超高取179mm，则欠超高80mm，过超高45mm；可以看出半径7000米的无碴轨道线路满足350km/h与250km/h混跑是绰绰有余的，而5500米半径就稍微困难了些，因此，跑350km/h的线路，最小曲线半径最好大于6000米。. E. w- k9 g6 a |, m5 : A* R& # W( o5 $ rK假如未来高速列车最高速度提到400km/h，低速车仍然保持250km/h，那么米的最小曲线半径能否满足要求呢7 Z3 v) I1 l% : d半径7000米，超高取180mm，则欠超高85mm，过超高29mm；# F6 i C9 n5 ( M半径9000米，超高取163mm，则欠超高45mm，过超高45mm；.u8X&q+Z;a1r/x&y想跑400km/h，还是在曲线半径大于8000米的路段打主意吧。. Z3 5 _) b_& Q6 q1 A$ l0 O线间距：250km/h线间距米，300km/h线间距米，350km/h线间距米。