Principales normas técnicas para los tramos horizontales y verticales de las líneas ferroviarias de alta velocidad
1. Los tramos horizontales y verticales de las líneas con cambios lineales suaves
El primer requisito para una alta suavidad de la vía es que la curva de la línea espacial existente debe ser lo más suave posible, es decir, los cambios en las secciones horizontal y vertical de la línea deben ser lo más suaves posible. Porque, ya sea una curva plana o una curva de fachada, en áreas donde la curvatura cambia rápidamente, la fuerza de interacción entre las ruedas y los rieles aumentará y la forma lineal será difícil de mantener, lo que a menudo provocará irregularidades en la vía; En ese momento, cuando el tren circula en la curva, provocará que la aceleración centrífuga sea proporcional al cuadrado de la velocidad del tren, lo que afecta la comodidad, estabilidad y seguridad de la operación del tren. Por tanto, cuanto mayor sea la velocidad de conducción, mayor será el aumento del radio de la curva plana y de la curva vertical. Además, la velocidad variable en el tiempo súper alta y la velocidad variable en el tiempo subsuperalta generadas cuando el tren pasa por la curva suave también aumentan en proporción a la velocidad del tren, lo que afecta la comodidad del viaje. Por lo tanto, la curva de transición entre líneas rectas y curvas debe tener una longitud suficiente para que la transición lineal sea suave y garantizar el buen funcionamiento del tren y la comodidad de los pasajeros. Al mismo tiempo, las líneas rectas y curvas circulares, así como las secciones inclinadas de la sección longitudinal, también deben tener una longitud suficiente para evitar la vibración de impacto causada por el tren que pasa por el plano recto, círculo suave, circular suave, también recto suave. ya que la superposición del círculo de pendiente de la sección longitudinal y los puntos de cambio de pendiente circular afecta la suavidad y comodidad de la operación del tren. Los estándares de sección horizontal y vertical de las líneas ferroviarias de alta velocidad en el mundo se muestran en la Tabla 1.
1. Mejorar significativamente el estándar de radio de curva circular mínimo en el plano lineal.
(1) Fórmula de cálculo del radio de curva circular mínimo
Para el alto Beijing-Shanghai -Ferrocarril de alta velocidad. El radio mínimo de curva circular no solo debe cumplir con los requisitos de conducción a 350 km/h, sino también con los requisitos de 300/160 km/h para la operación de línea directa de alta y media velocidad.
El radio mínimo de curva circular que cumple los requisitos de conducción de 350 km/h está determinado principalmente por el valor permitido de la suma de peralte y subperalte:
Nota: España está construyendo el Madrid -Autopista de Barcelona El ferrocarril tiene una longitud total de 796 km, una velocidad máxima de 350 km/h, un radio de curva mínimo de 6.615 m y una pendiente máxima de 25. , el radio mínimo de curva vertical es de 25000 m, y está previsto que esté completamente conectado en 200
El radio mínimo de curva circular que cumple con la operación de la línea de media y alta velocidad *** de 300/160 km/h es principalmente determinado por la suma permitida de las superalturas inferiores y superiores:
(2) En las dos fórmulas anteriores, Vmax es la velocidad máxima de funcionamiento de los trenes de alta velocidad, km/h;?
Vz es la velocidad de funcionamiento de los trenes de velocidad media, km/h;
p>
[h hq]—El valor permitido de la suma del peralte real y la subaltura , mm;
[hq hg]: el valor permitido de la suma de la altura inferior y superior, mm ;
[h], [hq] y [hg] son respectivamente los valores máximos de sobrealtura, subaltura máxima y sobrealtura máxima permitidos, mm.
(2) Valores permitidos de los parámetros de curva
①El valor de peralte máximo permitido [h]
[h] está determinado por el número de pasajeros cuando el tren se detiene en la curva Requisitos de confort de marcha. Una investigación experimental realizada por la Academia de Ciencias Ferroviarias de mi país en 1980 demostró que cuando el tren se detenía en una curva con una altura máxima de 200 mm, algunos pasajeros se sentían inestables, tenían dificultades para caminar y se mareaban. La súper altura máxima del Shinkansen de Japón es de 155~180 mm (el Tokaido Shinkansen usa 200 mm después de aumentar la velocidad a 270~280 km/h, que en realidad es un último recurso). La superaltura máxima de las líneas francesas de TGV también es de 180 mm. Por lo tanto, la altura máxima permitida del ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai es de 180 mm.
②El valor máximo permitido de altura inferior [hq]
En los ferrocarriles de alta velocidad [hq] depende principalmente de los requisitos de comodidad de los pasajeros. Según la prueba de comodidad de los pasajeros realizada por la Academia de Ciencias Ferroviarias de mi país en la línea Beijing-Guangzhou en 1979 y la línea Binzhou en 1980, así como la prueba de funcionamiento del tren de pasajeros de cuasi alta velocidad Guangzhou-Shenzhen realizada en la Circular Ferrocarril de la Academia de Ciencias Ferroviarias en 1993 y después de la apertura de la Línea Guangzhou-Shenzhen Con base en los resultados de las pruebas de comodidad de viaje de los pasajeros, se propone que el ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai adopte el valor permitido por debajo del alto [hq]. el valor mostrado en la Tabla 2.
③El valor de sobrealtura máximo permitido [hg]
En las líneas troncales mixtas de pasajeros y carga existentes [hg] es mucho menor que [hq], principalmente debido a la carga por eje de la carga. Y el peso total del tren que pasa es mayor que el de los trenes de pasajeros, y la rigidez vertical y lateral del bogie del camión también es mayor que la de los trenes de pasajeros, por lo que provocará un mayor desgaste en los carriles curvos y daños a la línea. Para garantizar un desgaste uniforme de los carriles interiores y exteriores y la estabilidad de la línea, el valor superior al máximo está estrictamente limitado. El efecto destructivo de los trenes de pasajeros de media velocidad en la línea y el desgaste de los rieles es mucho menor que el de los trenes de mercancías. Por lo tanto, los valores de sobrealtura permitidos para los trenes de pasajeros de alta y media velocidad en pasajeros son altos. -Los trenes de alta velocidad pueden relajarse adecuadamente al entrar en la línea. Los resultados de pruebas realizadas en el Reino Unido, Japón y otros países en la década de 1960 concluyeron que la altura insuficiente y la altura excesiva tienen el mismo impacto en la comodidad de los pasajeros.
Teniendo en cuenta que el modo de operación de la primera línea de trenes de alta y media velocidad del Ferrocarril de Alta Velocidad Beijing-Shanghai es principalmente de alta velocidad, la atención debe centrarse en garantizar la comodidad de trenes de alta velocidad, por lo que se permiten sobrealtura y subaltura. Los valores son consistentes (ver Tabla 2)
④[hq hg] valor permitido cuando la velocidad es alta y media *** las líneas circulan
Los trenes de alta y media velocidad circulan en un radio de R y un Suponiendo que la superaltura es h en la curva circular, existe la siguiente fórmula para el valor permitido de superaltura inferior seleccionado [ hq] y por encima del valor permitido de superaltura [hg]:
(4) Satisfacer las dos condiciones anteriores al mismo tiempo. El radio de la curva Rjx y el peralte real hjx correspondiente al punto A en la fórmula son únicos. El peralte real en el sitio está determinado por la velocidad y la masa de cada tren que pasa por la curva, que a menudo es muy diferente de hjx. Existen las siguientes diferencias:
(5) En la fórmula, hjx -. la superaltura de la curva calculada teóricamente, mm;
Hjh - la superaltura de la curva real establecida en el sitio, mm
Vjx - la velocidad de equilibrio de la curva calculada teóricamente, km/h; /p>
Vjh: la velocidad cuadrática media del tren real que circula en la curva, km/h.
Como resultado, en la operación real del tren, la altura inferior o superior puede exceder el valor permitido. Por lo tanto, al determinar el estándar, se debe dejar un margen de Δh para el valor permitido de la suma de la. por debajo y por encima de la altura, es decir:
[hq hg]=[hq] [hg]—Δh(6)
Δh varía con N (número de pares de altura y altura). trenes de media velocidad), Q (trenes de alta y media velocidad) Cambios en la calidad de los trenes de media velocidad) y V (objetivos de velocidad de los trenes de alta y media velocidad), combinados con el volumen de pasajeros, el número de pares de trenes y otros datos en diferentes En los tramos del ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai, el valor Ah puede alcanzar 40 mm o más.
En las líneas ferroviarias de alta velocidad extranjeras, el tren de alta velocidad mixto de pasajeros y mercancías de Alemania tiene una Vmax de 250 km/h, una Vg de 120 km/h y la suma de la altura inferior y superior de una curva. con un radio de 7000 m es 89 mm. La suma de las alturas inferior y superior de la curva de 5100 m es 121 mm. La suma real de las alturas por debajo y por encima de las curvas cerca de algunas estaciones intermedias de las líneas Shinkansen de Japón es de aproximadamente 110 a 130 mm.
Teniendo en cuenta la larga distancia del ferrocarril de alta velocidad de pasajeros Beijing-Shanghai, el período de operación de las líneas de trenes de alta y media velocidad también puede ser más largo, y las líneas de trenes de alta y media velocidad son principalmente trenes de alta velocidad
⑤El valor permitido de [h hq] cuando está en marcha un solo tren de alta velocidad
[h hq] también tiene la siguiente relación con [h. ] y [hq]:
lh hg]=[h] [hg]-Δh(7)
La razón es la misma que el análisis de [hq hg]. Porque incluso si un solo tren de alta velocidad circula por una línea, habrá una cierta diferencia de velocidad del tren, lo que también producirá el efecto Δh. Entonces [h hq] debería ser menor que [h] [hq].
El valor de [h hq] en los ferrocarriles de pasajeros de alta velocidad extranjeros: el Tokaido Shinkansen de Japón es de 210 mm en condiciones generales, y Sanyo y los Shinkansen posteriores de 240 mm en determinadas condiciones son generalmente de 180 mm, generalmente de 210 mm. La línea francesa TGV-SE es generalmente de 215 mm, y algunas son de 269 mm, la línea TGV-A es generalmente de 177 mm y algunas son de 266 mm, la línea TGV-N es de 214 mm;
Con referencia a los valores extranjeros, el estándar [h hq] adoptado por el ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai se muestra en la Tabla 3.
Después de sustituir los parámetros de la curva anteriores en la fórmula de cálculo y redondeo, el radio mínimo de la curva circular es 7000 m y el radio mínimo individual de la curva circular es 5500 m.
Cabe señalar que en la etapa inicial de operación del ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai, es muy probable que los trenes de alta y media velocidad circulen a una velocidad de 350/200km/. h En tales condiciones de adaptación de velocidad, el radio de curva circular mínimo debe ser de 9000 m y el radio de curva circular mínimo individual debe ser de 7000 m. Por lo tanto, las curvas con un radio inferior a 7.000 m diseñadas originalmente para el ferrocarril de alta velocidad Beijing-Shanghai se convertirán en curvas de límite de velocidad. Afortunadamente, en el ferrocarril de alta velocidad Pekín-Shanghai existen 21 curvas de menos de 7.000 m, con una extensión total de 34.169 km. La mayoría de estas curvas están situadas en los tramos de desaceleración del eje, por lo que no es necesario realizar cambios. el diseño y el impacto en las horas de funcionamiento de toda la línea no serán significativos.
2. Dar prioridad al radio de curva recomendado.
La selección del radio de curva en el diseño gráfico de líneas no es que cuanto más grande, mejor. Si el radio de la curva es demasiado grande, la curvatura cambia muy poco y es difícil mantener la forma de la curva, lo que se convierte en un peligro oculto de líneas desiguales. En circunstancias normales, el radio de curva seleccionado debe tener una buena relación de coincidencia con la velocidad de circulación del tren, lo que no sólo garantiza una buena calidad de operación del tren y comodidad de los pasajeros, sino que también logra el objetivo de "menos mantenimiento". Por tanto, se propone el concepto de radio de curva recomendado. En las especificaciones de diseño ferroviario de la antigua Unión Soviética y ahora de Rusia, existe un concepto similar, a saber, "radio de curva recomendado".