28高速铁路设计规范条文说明5线路09938修1112xiu.docx
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28高速铁路设计规范条文说明5线路09938修1112xiu
5.1.1对于线路平、纵断面而言，在相同条件的线路上，列车的竖向和横向加速度在高速条件下增大了，列车各种震动的衰减距离在高速条件下延长了，各种震动叠加的可能性在高速条件下提高了，相应旅客乘坐舒适度在高速条件下更敏感了。
因此，高速铁路线路平、纵断面设计应采用较大的线路平面圆曲线半径、较长的纵断面坡段、较大的竖曲线半径和较长的夹直线长度，提高线路空间曲线的平顺性，以尽可能降低列车的横向和竖向加速度，降低列车各种震动叠加的可能性，从而提高旅客的乘坐舒适度。
京津城际铁路动车试验表明，纵向加速度在纵断面变坡点处明显增大，因此，纵断面应设计为较长的坡段。
5.1.2对于高速铁路全部停站的车站，列车进出车站需减、加速，行车速度不高。
故正线的设计标准不必太高，而应采用与实际行车速度相适应的技术标准，避免不必要的浪费。
其行车速度可按牵引计算确定。
对于部分列车停站的车站两端正线设计标准，应根据通过列车的设计速度和停站列车的速度情况，选择适宜的技术标准，使通过列车的欠超高和停站列车的过超高在规定的限值内，以满足旅客乘坐舒适度要求。
5.1.3轨道铺设精度为毫米级。
线路平面坐标及纵断面高程数据精度取位应至毫米后1位，即以m为单位时，小数取位最少应为4位。
5.2.1最小曲线半径是线路主要设计标准之一。
它与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关。
高速铁路的运输组织模式为高速与低速列车共线运行，最小曲线半径应考虑两个方面的因素：
一方面是高速列车设计最高速度vmax、实设超高与欠超高之和的允许值［h+hq］等因素，另一方面为高速列车最高运行速度vG、低速旅客列车正常运行速度vD、欠过超高之和的允许值［hq+hg］等因素。
（1）区间正线最小曲线半径
1）速度目标值
高、低速列车共线运行，高速列车设计速度为350、300、250km/h，低速列车的设计速度不低于200km/h，匹配关系为350/250、300/200km/h。
最小曲线半径的确定首先要满足最高设计速度350、300、250km/h的要求，其次还要满足不同速度匹配条件下的速差要求。
2）最大设计超高、欠超高、过超高的允许值
高速铁路各种超高参数标准时依据舒适度条件确定的，并考虑轨道结构特点，合理采用，以科学合理地制定最小曲线半径标准，充分体现工程设计技术经济的合理性。
①最大设计超高允许值［h］
最大设计超高允许值［h］主要取决于列车在曲线上停车时的安全、稳定和旅客乘坐舒适度要求。
根据铁科院1980年的试验研究，当列车停在超高为200mm及以上的曲线上时，部分旅客感到站立不稳，行走困难且有头晕不适之感。
国外高速铁路的最大超高一般在170mm~200mm。
本文规范最大设计超高允许值采用175mm。
有砟轨道最大设计超高值为170mm。
无砟轨道最大设计超高值可为175mm。
②欠超高允许值［hq］
欠超高允许值［hq］在高速铁路上主要取决于旅客乘坐舒适度要求。
根据铁科院1979年在京广线及1980年在滨洲线上欠超高与乘坐舒适度关系试验结果，1993年在铁科院环形铁道进行的广深准高速客车运行中，专家对舒适度和欠超高关系的评价意见，以及京津城际铁路测试结果等，选定高速铁路欠超高允许值［hq］如说明表5.2.1—1所示。
说明表5.2.1—1欠超高允许值（mm）
舒适度条件
优秀
良好
一般
欠超高允许值［hq］
40
60
90
③过超高允许值［hg］
一般认为过超高与欠超高对旅客乘坐舒适度的影响是同等的。
我国既有客货共线干线上过超高允许值远小于欠超高允许值，主要是考虑货物列车的轴重及通过总重大于客运列车，其对曲线内轨磨耗及线路的破坏作用较大，故需较严格地限制对货物列车的过超高允许值。
在高低速列车共线运营的高速铁路上，列车的车辆走行性能比货物列车要好，因而过超高引起的对内轨磨耗和对线路破坏作用要小，故其过超高允许值可以适当放宽。
同时还考虑到高低速列车共线运营的高速铁路是以高速列车为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度，因此取过超高允许值与欠超高允许值一致（同说明表5.2.1—1）。
3）高、低速列车共线运行时欠、过超高之和的允许值［hq+hg］
高、低速列车共线运行在某一半径的曲线上，按高、低速旅客列车均衡速度计算的超高值与按均方根速度确定的实设超高值，往往有差值△h，由此造成列车实际运行中高速列车产生欠超高hq、低速列车产生过超高hg，故在确定设计超高时，应满足［hq+hg］≤［hq］+［hg］，以保证规定的舒适度要求，并且要考虑为适应实际运营中列车运行条件变化而预留一定超高调整幅度△h。
根据我国几十年的运营实践经验，一般△h＝20～50mm。
因为本规范确定在确定［hq］与［hg］时是根据运营实际确定的标准，即已经考虑了△h因素，因此本规范采用的欠、过超高之和允许值见说明表5.2.1—2
说明表5.2.1—2欠、过超高之和允许值
舒适度条件
优秀
良好
一般
欠过超高之和允许值[hq+hg]（mm）
100
140（110）
180（140）
注：
括号内数值为设计速度250km/h与160km/h匹配时的采用值。
4）高速列车运行时设计超高与欠超高之和的允许值［h+hq］
其理由同上述对［hq+hg］的分析，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，本规范采用的实设超高与欠超高之和的允许值见说明表5.2.1—3。
说明表5.2.1—3设计超高与欠超高之和允许值
舒适度条件
优秀
良好
一般
设计超高与欠超高之和允许值[h+hq]（mm）
有砟轨道
200
220（220）
250（260）
无砟轨道
210
235
265
注：
1.括号内数值为设计速度250km/h与160km/h匹配时的采用值。
2.考虑无砟轨道结构轨道几何形状易于保持的特点，因此无砟轨道实设超高或欠超高可采用较有砟轨道较大的允许值。
5）最小曲线半径Rmin的确定
①高速铁路设计速度要求的最小曲线半径Rmin
为了满足高速铁路的设计速度要求，采用说明表5.2.1—3的设计超高与欠超高之和允许值［h+hq］时，其最小曲线半径应按下式计算确定：
Rmin=11.8
vmax2
（说明式5.2.1—1）
［h+hq］
式中vmax——高速铁路设计速度目标值，按350、300、250km/h考虑。
②高低速列车共线运行条件下最小曲线半径Rmin
高低速列车共线运行在半径为R的圆曲线上，其实设超高h与其相应的欠、过超高hq、hg及其允许值［hq］、［hg］之间满足下式：
h=
11.8vG2
－hq≥
11.8vG2
－［hq］（说明式5.2.1—2）
R
R
h=
11.8vD2
+hg≤
11.8vD2
+［hg］（说明式5.2.1—3）
R
R
因此，在高低速列车共线运行条件下最小曲线半径Rmin应按下式计算确定：
Rmin=11.8
vG2–vD2
（说明式5.2.1—4）
［hq+hg］
式中vG，vD——高、低速旅客列车设计速度。
③曲线半径计算
根据说明表5.2.1－1～3各项超高参数，计算公式说明5.2.1－1及5.2.1－4，曲线半径计算结果如下表，并取说明式5.2.1－1、5.2.1－4计算结果较大者为采用值。
A．最小半径计算
说明表5.2.1—4最小半径计算表
速差要求的
欠过超高之和
设计速度匹配（km/h）
350/250（200）
300/200
250/200
250/160
优秀100mm
7080（8850）
5900
2655
4354
良好
110mm
——
——
——
3958
良好
140mm
5057（6954）
4214
1897
——
一般
140mm
——
——
——
3110
一般
180mm
3933（5408）
3278
1475
——
设计速度（km/h）
高速要求的欠超高与设计超高之和
350km/h
300km/h
250km/h
有砟
优秀200mm
7228
5310
3688
良好220mm
6571
4827
3353
一般250mm
5782
4248
2950
无砟
优秀210mm
6883
5057
3512
良好235mm
6151
4519
3138
一般265mm
5455
4008
2783
说明表5.2.1—4中设计速度350km/h计算了与250km/h和200km/h匹配两种情况。
从计算结果看，舒适度条件良好时350km/h匹配200km/h的半径计算值为6954m，大于高速350km/h的计算值6571m（有砟）和6151m（无砟）。
因此从保证舒适度水平、提高线路对运营需求的适应性角度考虑，设计速度350km/h的线路，平面最小半径取值一般不宜小于7000m。
有砟轨道的个别最小半径不宜小于6000m。
对于无砟轨道，考虑其具有较好的保持几何形状的性能，个别最小半径可采用5500m。
对于最小个别半径值的应用应严格控制，需要进行技术经济比选，并经过有关部门审批后方可采用。
B.推荐、一般、个别半径取值
说明表5.2.1—5推荐、一般、个别半径表
设计行车速度（km/h）
350/250
300/200
250/200
250/160
有砟轨道
推荐8000~10000；
一般最小7000；
个别最小6000；
推荐6000~8000；
一般最小5000；
个别最小4500；
推荐：
4500~7000；
一般最小3500；
个别最小3000；
推荐：
4500~7000；
一般最小4000；
个别最小3500；
无砟轨道
推荐8000~10000；
一般最小7000；
个别最小5500；
推荐6000~8000；
一般最小4500；
个别最小4000；
推荐4500~7000；
一般最小3200；
个别最小2800；
推荐4500~7000；
一般最小3500；
个别最小3000；
注：
推荐半径是根据舒适条件良好至一般条件确定的，无需区分有砟与无砟。
个别最小半径值需进行技术经济比选，经报部批准后方可采用。
6）欠过超高之和计算：
说明表5.2.1—6均衡超高及欠过超高之和计算表
曲线半径
（m）
均衡超高（mm）
350km/h、300km/h、
250km/h与200km/h欠过超高之和
设计行车速度（km/h）
350
300
250
200
12000
120
89
62
39
81，50，23
11000
132
97
67
43
89，54，24
10000
145
106
74
47
98，59，27
9000
161
118
82
53
108，65，29
8000
181
133
92
59
122，74，33
7000
207
152
105
68
139，84，37
6500
222
163
114
73
149，90，41
6000
241
177
124
79
162，98，45
5500
263
193
134
86
177，107，48
5000
212
148
95
—，117，53
4500
236
164
105
—，131，59
4000
266
184
118
—，148，66
3500
211
135
—，—，76
3200
231
148
—，—，83
3100
238
152
—，—，86
3000
246
157
—，—，89
2800
263
169
—，—，94
从表中可以看出200km/h与各档设计速度的欠过超高情况。
设计速度350km/h、最小半径在5500m时，欠过超高之和177mm；设计速度300km/h、最小半径在4000m时，欠过超高之和148mm；设计速度250km/h、最小半径在2800m时，欠过超高之和94mm。
即各档设计速度最小半径标准均满足欠过超高之和允许值要求。
（2）最大半径
最大半径通常是在小偏角情况下为保证最小圆曲线长度而采用的，最大半径标准主要受线路的铺设、养护、维修养护精度控制，因此需要研究最小偏角条件下、在一定管理波长时可以检测到的矢距，据此研究最大半径标准。
当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小，测设和检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而成为轨道不平顺的因素。
因此宜对圆曲线最大半径加以限制。
综合考虑线路测设精度和轨道检测精度，并参考国外试验线上最大曲线半径情况以及国外研究350km/h高速铁路设计标准的新动向，规定最大圆曲线半径为12000m。
（3）减、加速地段最小曲线半径
当高速列车运行速度小于250km/h时，由于跨线旅客列车运行速度为200km/h，因此限速地段的最小曲线半径由最高限速值控制，应按（说明式5.2.1—1）计算确定。
说明表5.2.1—7限速地段最小曲线半径计算表（m）
设计行车速度（km/h）
200
180
160
有砟轨道
优秀，200mm
2360
1912
1511
良好，220mm
2146
1738
1373
一般，250mm
1888
1529
1208
无砟轨道
优秀，210mm
2248
1821
1438
良好，235mm
2009
1627
1285
一般，265mm
1781
1443
1140
说明表5.2.1—8限速地段最小曲线半径取值表（m）
设计行车速度（km/h）
200
180
160
有砟轨道
推荐2400；
一般最小2200；
个别最小2000；
推荐2000；
一般最小1800；
个别最小1600；
推荐：
1600；
一般最小1400；
个别最小1300；
无砟轨道
推荐2300；
一般最小2000；
个别最小1800；
推荐1900；
一般最小1650；
个别最小1500；
推荐1500；
一般最小1300；
个别最小1200；
（4）曲线半径的选用
曲线半径的选用应因地制宜、由大到小、合理选用，以使曲线半径既能满足行车速度和设置建筑物的技术要求，又能适应地形地质等条件，减少工程，做到技术经济合理。
高速铁路由于曲线半径直接决定行车速度，应根据线路不同地段的行车速度适当选定相应的曲线半径；对于位于车站两端减、加速地段，由于行车速度较低，为减少工程，可选用与实际行车速度相适应的较小曲线半径；对地形、地质条件困难，工程艰巨地段，亦可适当选用较小曲线半径并宜集中设置，以免列车频繁限速恶化运营条件。
通过对京沪高速铁路、京津城际铁路等行车速度曲线分析并根据我国自主研发的高速动车组技术参数指标，建议在有通过车的车站两端的平面半径选择时应结合运营开行方案研究确定。
CRH3高速动车组初始速度330km/h制动至0的距离约8850m，由0加速至320km/h的距离约12000m，即在车站两端20km范围内的曲线半径选择应考虑通过车和进出站车速度匹配的要求。
经分析研究建议，车站两端20km范围内的曲线半径一般不宜小于8000m，此时，如果进出站车速度不低于85km/h则通过车可以330km/h速度通过；如果环保要求限制通过车速度不大于250km/h，则车站两端曲线半径应不小于5000m、进出站车速度不低于57km/h；如果环保要求限制通过车速度不大于200km/h，则车站两端曲线半径应不小于3200m、进出站车速度不低于70km/h。
此时可以保证通过车的舒适度为良好水平，即欠超高不大于40mm、进出站车的过超高不大于110mm。
另外，站间距离对于车站两端平面曲线半径的选择也有一定影响，因为实际运营中对于最高行车速度持续走行的最小距离根据动车性能、能耗比较、时间需求等因素综合分析确定。
综上所述，最小曲线半径的选择应将工程情况与运营实际相结合，才能确保设计标准的技术经济合理性。
根据京沪高速铁路某站进出站列车V—S曲线，进出站列车位于车站两端的速度情况如下：
（CRH300动车组，制动初始速度344km/h）
说明表5.2.1—9车站两端距离与速度关系表
距站中心距离（km）
运行速度（km/h）
平面、纵断面条件
进站制动减速
出站起动加速
1.0
122
87
直线，1‰
1.25
137
96
直线，1‰
1.5
160
109
R-8000m，2‰
2.0
188
135
R-8000m，2‰
3.0
226
167
R-8000m，7‰
4.0
263
190
R-8000m，1‰
5.0
307
207
R-8000m，6.8‰
6.0
336
223
直线，4.3‰
注：
当平、纵断面条件不同时进出站的速度会有所不同。
为增加曲线半径选择的灵活性，以适应特殊地形条件下节省工程投资的需要，本条文规定了必要时可采用最大与最小曲线半径间100m整倍数的曲线半径。
5.2.2复曲线存在下列缺点：
（1）不同半径的曲线产生的离心力不同，外轨超高值不一致，半径变更时，作用在列车上的横向力（或横向加速度）改变，降低了旅客舒适度条件，这对高速列车尤为不利。
（2）由于复曲线上曲线阻力不同，高速列车在两曲线间短距离即短时间内改变列车受力情况，降低了列车运行的平稳性和旅客舒适度。
（3）增加勘测设计、施工和养护维修的难度。
故条文规定高速铁路不采用复曲线。
5.2.3区间正线按线间距不变的并行双线设计，曲线地段按同心圆设计，使圆曲线范围内保持两线线间距相等，使双线工程量和占地最省，这对高速铁路曲线半径大、曲线长度长的情况下尤为显著。
条文规定曲线地段以左线（下行线）为基准，右线设计为左线的同心圆，沿用了我国铁路惯例，便于统一设计方法。
5.2.4线间距是指相邻两股道（区间正线地段实际为上、下行线）线路中心线之间的最短距离。
（1）区间直线地段线间距
高速铁路的线间距标准，主要受列车交会运行时的气动力作用控制。
一方面，要满足列车承受会车压力波的允许值［△Pmax］；另一方面，要分析研究区间各种客运列车交会运行时，作用在列车上的会车压力波最大值△Pmax，会车压力波时变率△Pmax/△t，以及与交会列车相邻侧壁净间距Y（或线间距D）的规律。
1）国外概况
国外高速铁路的线间距D、交会列车相邻侧壁净间距Y和运行速度vmax之间的关系见说明表5.2.5—1。
说明表5.2.4—1国外高速铁路D、Y值与vmax的关系
列车别
100系
200系
300系
WIN350
STAR21
TGV
ICE
vmax（km/h）
210
255
270
350
350
300
270
300
350
B（m）
3.38
3.38
3.38
3.38
3.10
3.02
2.805
2.905
2.905
D（m）
4.3
4.3
4.2
4.3
4.3
4.5
4.2
4.5
4.8
Y（m）
0.92
0.92
0.82
0.92
1.20
1.48
1.395
1.595
1.90
D（B=3.1）（m）
4.02
4.02
3.92
4.02
4.3
4.58
4.5
4.7
5.0
注：
B为车体宽度（m）。
从说明表5.2.5—1可知，确定线间距标准的灵活性较大。
线间距小，它的会车压力波最大，对机车车辆的设计和制造提出了很高的要求，但可以节省土建工程投资；线间距宽，虽然对机车车辆的气密性、门窗等设计要求相对降低，但土建投资较高。
因此，应结合国情、路情提出一个比较合理的建议值。
2）列车侧面会车压力波的几项主要特征
现场试验研究和数值模拟计算研究表明，列车交会时产生的会车压力波，有以下几项主要特征：
①交会列车上的会车压力波值基本上与邻线迎面驶来列车（以下简称通过列车）的运行速度平方成正比；
②外形相似的列车交会时，速度较低列车上受到的会车压力波比速度较高列车上受到的会车压力波大，而速度相当的列车彼此交会时其会车压力波大致相当；
③会车压力波值与交会列车相邻侧壁间的净距Y成反比。
Y=D－（B1+B2）/2，式中D为线间距，B1为被交会列车宽度，B2为通过列车车头宽度；
④会车压力波值与列车外形（列车头部的流线程度、列车车宽、列车长度和车体流线形程度）密切相关，其中列车头部的流线形程度影响最为显著；
⑤会车压力波与测点高度有关，高度越低压力波越大；
⑥一节车厢同一高度处会车压力波平均值与最大值之间存在一定的差别，表明会车压力波具有非定常性。
3）我国现行车辆门窗承受会车压力波的能力
在确定线间距标准时，必须考虑车辆承受会车压力波的能力，并要与土建工程投资增加幅度相适应。
4）本规范线间距的确定
根据铁科院国家“八五”科技攻关项目《高速铁路线桥隧设计参数选择的研究》报告（以下简称“《研究报告》”）和《京沪高速铁路设计暂行规定》，结合国外高速铁路D、Y值与vmax的关系，确定高速铁路线间距为：
设计速度250km/h的客运专线铁路采用4.6m，设计速度300km/h的客运专线铁路采用4.8m，设计速度350km/h的客运专线铁路采用5.0m。
（2）对曲线地段按建筑限界加宽公式进行检算，采用上述线间距无须再加宽。
（3）位于车站两端减、加速地段正线及联络线，可采用与设计速度相适应的较小线间距，是考虑因其速度降低，微气压波对线间距的控制程度有所下降，在不增设反向曲线条件下允许采用较小线间距。
（4）正线与联络线、动车组走行线及既有铁路并行地段的线间距，涉及的因素较多，应根据相邻一侧线路的行车速度及其技术要求，和相邻铁路路基高程关系，考虑电气化接触网杆位，路基排水及桥涵等土工建筑物、通信及信号设备、电缆沟槽，必要的噪声防护设备等几何尺寸及技术要求，对路肩人行道和中间走道还要考虑保障技术作业人员的安全要求等。
同时还应根据采用的机车车辆类型及上列设备设计参数，结合具体情况进行综合研究，确定合理的线间距离。
1）正线与普速铁路并行地段线间距
正线与新建普速铁路（不含跨线旅客列车联络线）、既有铁路并行地段，其线间距应满足以下条件：
①满足高速铁路建筑限界（直线地段半宽2.44m）和普通铁路建筑限界（直线地段最大半宽2.44m）的要求。
②满足高速铁路和普速铁路大型养路机械维修作业互不干扰的要求（普速铁路线路中心至作业边缘为3.0m）。
③满足两线间作业通道及固定设备设施的限界要求。
a．两线间固定设施指电缆槽、接触网杆柱、电话亭、信号设备、线路标志等，站后设备根据站后专业的设计要求共同商定；当位于曲线上时还应考虑曲线加宽。
b．满足高速铁路与普速铁路各自作业通道的要求。
借鉴国外经验，在行车速度小于等于160
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