高速铁路线路.ppt

,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,项目2高速铁路线路,第一节,（1）了解高速铁路线路的定义和特征。,（2）掌握高速铁路平（纵）断面的基础知识。,（3）掌握高速铁路路基、桥梁、隧道的基础知识。,（4）掌握高速铁路轨道的种类和组成。,（5）掌握高速铁路轨道的检测及养护维修技术。,项目2 高速铁路线路,学习目标,项目2 高速铁路线路,目,录,2.1 高速铁路线路概述,2.2高速铁路平、纵断面,2.3高速铁路路基,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.5高速铁路轨道,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.1高速铁路线路概述,2.1.1高速铁路线路的定义,广义的线路概念,包括线路的平纵断面、路基、轨道、桥梁、隧道及建筑材料等，即包括铁路沿线除供电、接触网、通信信号以外的所有基础设施。,高速铁路线路是保证高速铁路能有一个走行速度快、安全可靠及乘坐舒适性良好的轨道的整体工程结构。,2.1高速铁路线路概述,2.1.1高速铁路线路的定义,国际铁路联盟根据铁路线路允许运行的最高速度，对铁路进行了划分：,普通铁路,（100160 km/h）,快速铁路,（160200 km/h）,高速铁路,（既有线改造，不小于200 km/h；新建线，不小于250 km/h）,2.1高速铁路线路概述,2.1.2高速铁路线路的特征,高平顺性,高稳定性,2.1高速铁路线路概述,2.1.2高速铁路线路的特征,高平顺性,高速铁路路基、桥梁、隧道、轨道结构等重要基础设施设备的建设标准与技术要求比一般铁路高得多，即除了要具有足够的强度条件外，还要保证在高速行车的条件下避免出现列车振动、轮轨力加大等破坏安全舒适运营的状况，这就要求路基、桥梁和轨道结构具有持久稳定的高平顺性。,2.1高速铁路线路概述,2.1.2高速铁路线路的特征,高稳定性,修建高速铁路线路必须提高路基质量，确保路基稳定、沉降小且沉降均匀；通过使用焊接长轨、新型弹性扣件、高质量衬垫及新型道岔等，严格控制轨道铺设精度，保证轨道残余变形小，维护工作量少。另外，还需加强对高速铁路线路的监测和维修，以确保高速铁路线路的质量和行车安全。,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.1高速铁路平、纵断面概述,铁路线路在空间的位置是用其中心线来表示的。如图2,-,1所示，线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.1高速铁路平、纵断面概述,图2,-,1铁路线路横断面,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.1高速铁路平、纵断面概述,线路中心线在水平面上的投影叫作铁路线路的平面，其表明线路的直、曲变化状态；,线路中心线展直后在铅垂面上的投影叫作铁路线路的纵断面，其表明线路的坡度变化。,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.1高速铁路平、纵断面概述,高速铁路线路的平（纵）断面相对于普速铁路最显著的特点体现在：,欠超高越来越小，允许坡度值越来越大。,高速铁路平（纵）断面的设计标准要以提高线路的平顺性为主，尽可能地降低列车的横向和竖向加速度，减少列车各种振动叠加的可能性，从而提高旅客的乘坐舒适度；同时也要考虑到减小工程量，降低造价，便于施工、运营和维修等。,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,最大超高,缓和曲线,线间距,过超高,最小曲线半径,欠超高,6,3,5,1,2,4,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,一般采用式（2-1）计算曲线外轨的理论超高h。,（,2-1,）,式中，h为曲线外轨的理论超高（mm）;vm为通过曲线的各次列车的平均速度（km/h），设计新线时，一般采用vm=0.8vmax，vmax为列车设计最大速度（km/h）；R为外轨的半径（m）。,1.最大超高,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,日本新干线的实设最大超高允许值为180 mm，日本东海道新干线的实设最大超高允许值为200 mm(提速到270280 km/h),；,德国 ICE线和法国 TGV线的实设最大超高允许值为180 mm,；,我国的高速铁路因考虑到要满足不同条件的轨道结构，故一般规定实设最大超高允许值采用170 mm。,1.最大超高,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,线路修建完成后，超高即为定值。速度较高的列车，因外轨超高不足(欠超高)而会产生未被平衡的离心加速度；速度较低的列车，因外轨超高过大(过超高)而会产生多余的向心加速度。未被平衡的超高，称为,欠超高和过超高,。,2.欠超高和过超高,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,在我国的既有客货混运干线上，货车的通过总重大于旅客列车，对曲线钢轨的磨耗及对线路的破坏力较大，一般认为最大过超高远小于最大欠超高。但考虑到客运专线运营模式以高速为主，重点在于保证高速列车的旅客舒适度，因此取过超高与欠超高的允许值相同。,2.欠超高和过超高,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,最小曲线半径是线路平面设计时允许选用的曲线半径最小值，是限制列车最高速度的主要因素之一，对工程费和运营费都有很大影响。小半径曲线限制了列车的运行速度，增加了轮轨磨耗，降低了轮轨间的黏着系数，增加了列车的运行阻力，增加了轮轨设备和轨道设备的维修工作量，增加了线路的长度。,3.最小曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,（1）只运行高速或快速列车的客运专线。对于只运行高速或快速列车的客运专线，最小曲线半径取决于最大速度、实设超高与欠超高之和的允许值等因素。,（2,-,2）,式中，Rmin为最小曲线半径（m）；vmax为列车设计最大速度（km/h）；h+hq为实设超高与欠超高之和的允许值（mm）。,3.最小曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,（2）高、中速旅客列车共线运行的线路。,小曲线半径主要取决于高速列车的最高运行速度、中速列车的运行速度、欠超高和过超高之和的允许值等因素。,（2,-,3）,式中，vmin为列车设计最小速度（km/h）；hq+hg为欠超高和过超高之和的允许值（mm）；其他符号含义同前。,3.最小曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,3.最小曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,曲线半径从无穷大逐渐减小到圆曲线的半径R，或从圆曲线的半径R逐渐增加到无穷大。,运行中列车的离心力逐渐增加或逐渐降低。,轨距加宽值逐渐增大或逐渐减小。,曲线外轨超高逐渐增大或逐渐减小。,4.缓和曲线,（1）缓和曲线的特点,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,平面。,（2,-,4）,式中，y为缓和曲线上任意点的纵坐标(m)；x为缓和曲线上任意点的横坐标(m)；R为曲线半径(m)；l0为实设超高(m)。,4.缓和曲线,（2）缓和曲线的线型,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,立面。,（2,-,5）,式中，h为缓和曲线上任意点的高程坐标(m)；h0为缓和曲线长度(m)；其他符合含义同前。,4.缓和曲线,（2）缓和曲线的线型,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,缓和曲线的长度l1应满足以下公式：,（2,-,6）,（2,-,7）,式中，f为超高时变率；为欠超高时变率；其他符号含义同前。,4.缓和曲线,（3）缓和曲线的长度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,两相邻曲线间的夹直线与两缓和曲线间的圆曲线的最小长度应符合表2,-,3的规定。,4.缓和曲线,（4）缓和曲线间的夹直线与圆曲线的最小长度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.2高速铁路线路平面标准,线间距是指相邻两股线路中心线之间的最短距离。线间距主要受列车交会运行时气动力作用的控制。区间正线线间距应符合表24的规定，曲线地段可不加宽。,5.线间距,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,坡度,是一段坡道两端点的高差与水平距离之比，用,i,表示。在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量有着密切的关系，有时甚至会影响线路的走向。高,1.区间正线最大坡度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,平原地区,的坡度大小对工程造价的影响不大。例如，曾对京沪客运专线宁沪段8、12、15和20最大坡度的工程做经济比较，结果是四种不同坡度的工程造价差别为：8比12增加工程费1.22亿元，15、20分别比12增加0.25亿元和0.27亿元，15和20比12的投资差额不及总造价的0.5。,1.区间正线最大坡度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,丘陵和低山区,采用不同的坡度，工程造价明显不同。例如，法国东南线采用35大坡，线路顺低山区地形起伏爬行，没有出现一座隧道，桥梁也只占全线长的2.8，大幅减少了工程数量。,1.区间正线最大坡度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,德国高速铁路,采用客货共线运行模式，已投入运营的客货共线高速铁路的最大坡度为12.5，高速客运专线的最大坡度为40。,日本高速铁路,采用全高速模式，日本新干线的最大坡度多为15。,但也有例外，如北陆新干线在高崎轻井泽(34 km)区段中约有20 km采用了连续30的长大坡。受列车制动性能的限制，在长大下坡道区段，列车的限制速度定为160 km/h，并且专用E2系高速列车(8辆编组，交直交牵引传动，再生制动与电气指令式空气制动共同作用)。,1.区间正线最大坡度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,区间正线最大坡度应根据牵引种类和工程情况，经牵引计算和比选后确定。高速铁路设计规范（TB 106212014）规定正线的最大坡度不宜大于,20,，困难条件下经技术经济比较，不应大于,30,；动车组走行线的最大坡度不应大于,35,。,1.区间正线最大坡度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,两个坡段的连接点，即坡度变化点，称为,变坡点,。,一个坡段两端变坡点间的水平距离称为,坡段长度,。,2.最小坡段长度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,根据高速铁路设计规范（TB 106212014），最小坡段长度应符合下列规定：,（1）正线宜设计为较长的坡段。最小坡段长度一般条件下不应小于900 m，困难条件下不应小于600 m，列车全部停站的车站两端不应小于400 m。,（2）最小坡段长度不宜连续采用，困难条件下不应连续采用。,（3）动车组走行线最小坡段长度不宜小于200 m，且竖曲线不应重叠。,2.最小坡段长度,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,竖曲线半径的计算公式为,（2,-,8）,式中，Rsh为竖曲线半径(m)；vmax为线路确定的最大行车速度(km/h)；ash为离心加速度(m/s2)。,3.竖曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,根据国外高速铁路的经验，当旅客舒适度所允许的竖向离心加速度ash取 0.4 m/s2时，由式（2,-,8）可得竖曲线半径为,当正线相邻坡段的坡度差大于或等于1时，应采用圆曲线型竖曲线连接，最小竖曲线半径应根据设计速度按表2,-,5和表2,-,6选用。,3.竖曲线半径,2.2高速铁路平、纵断面,2.2.3高速铁路线路纵断面标准,3.竖曲线半径,2.3高速铁路路基,2.3.1高速铁路路基概述,1.高速铁路路基应满足的要求,（1）基面平顺，有足够的宽度，路基面上方应形成与铁路限界规定相符的安全空间，以满足列车运行与线路作业安全的要求。,（2）应具有抵御各种自然因素影响的坚固性和稳定性。坚固性是指路基本体必须有足够的强度，不发生超过允许的沉落；稳定性是指路基边坡和基底应保持固定的位置，不发生危及正常运营的变形。,2.3高速铁路路基,2.3.1高速铁路路基概述,1.高速铁路路基应满足的要求,（3）路基排水良好。水的活动往往是造成路基病害的重要原因，为保证路基的坚固和稳定，路基必须具备良好的排水能力。,（4）路基的设计、施工和养护应当符合经济合理的原则。,2.3高速铁路路基,2.3.1高速铁路路基概述,2.高速铁路路基的特点,（3）控制沉降。,（1）高速铁路的路基具有多层结构系统。,（2）控制变形,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,图2,-,3高速铁路路基的结构,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,1.基床,基床表层。基床表层是路基直接承受列车荷载的部分，又常被称为路基的承载层或持力层。,基床底层。基床底层的作用偏重于保护，颗粒粒径应与基床填料相匹配，保证基床底层的填料不能进入基床表层，同时要求填料的渗透系数小（至少要小于10-4 m/s）。,（1）基床的组成,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,1.基床,增强线路强度，使路基更加坚固、稳定；并具有一定的刚度，使列车通过时的弹性变形控制在一定范围内。,扩散作用到基床底层土面上的动应力，使其不超出基床土的允许应力。,（2）基床的作用,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,1.基床,防止雨水浸入基床底层，使基床底层土软化，防止发生翻浆冒泥、路基面下陷等基床病害，并保护基床肩部表面不被雨水冲刷。,满足防冻等其他特殊要求。,（2）基床的作用,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,1.基床,图2,-,4施工中的基床,（2）基床的作用,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,2.基床以下路堤,（1）在列车和路堤自重荷载的作用下，路堤能长期保持稳定。,（2）路堤本体的压缩沉降能很快完成。,（3）路堤的力学特性不会因其他因素（水、温度、地震）的影响而发生不利于路堤稳定的变化。,路堤需要满足以下三个基本要求：,2.3高速铁路路基,2.3.2高速铁路路基的结构,3.地基,地基作为路基的支撑，需要具备一定的强度，不允许发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降；在特殊条件下，即使发生地震，也不致发生破坏和下沉。,2.3高速铁路路基,2.3.3路基工后沉降的控制,（1）基床在列车荷载作用下发生的变形。,（2）路堤本体在自重作用下发生的压密沉降。,（3）支承路基的地基发生压密沉降。,路基建成后发生的变形和沉降主要有以下几种：,2.3高速铁路路基,2.3.4高速铁路路基过渡段,（1）在过渡段较软一侧增大路基基床的竖向刚度，方法有加筋土路堤法，碎石填料、轻型材料填筑法，过渡搭板法。,（2）在过渡段较软一侧增大轨道的竖向刚度，方法有调整轨枕的长度和间距；在轨枕上附加四根额外的钢轨，增大轨排的抗弯模量；通过增加道床厚度来提高轨道的刚度。,（3）在过渡段较硬的一侧，通过设路轨下、枕下、砟底橡胶垫块（板）来减小轨道的竖向刚度。,路基过渡段的设置方法主要有以下三种：,2.3高速铁路路基,2.3.4高速铁路路基过渡段,过渡段的长度按式（2,-,9）确定，且不小于20 m。,L=a+nHh,（2,-,9）,式中，L为过渡段的长度(m)；a为倒梯形底部沿线路方向的长度，取35 m；n为常数，取25；H为台后路堤的高度(m)；h为基床表层的厚度(m)。,2.3高速铁路路基,图2,-,5路基过渡段的结构,2.3高速铁路路基,2.3.5高速铁路路基的附属设施,1.排水设施,（1）地面排水设施。地面排水设施（如排水沟、截水沟等）可以汇集地表雨水，并将其引到路基以外。,（2）地下排水设施。地下排水设施可以截断、疏导地下水，并将其排出路基。,2.3高速铁路路基,2.3.5高速铁路路基的附属设施,2.防护设施,（,2,）,路基边坡冲刷防护,（,1,）,路基边坡坡面防护,（,3,）,加固工程,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.1高速铁路桥梁的特点,图2,-,6高速铁路桥梁,上部结构（桥跨）,下部结构（桥墩、桥台、墩台基础）,桥梁组成,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.1高速铁路桥梁的特点,1.,桥梁所占比例大,2.,以中、小跨度桥梁为主,3.,刚度大、整体性好,4.,便于检查、维修,5.,强调结构与环境的协调,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,根据其受力情况,分类,梁桥,拱桥,刚架桥,悬桥,组合体系桥,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,1.梁桥,图2,-,7梁桥的结构,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,1.梁桥,图2,-,7梁桥的结构,梁桥在竖向载荷作用下只产生竖向反力。梁桥的结构如图2,-,7所示，其桥跨为梁，只受挠受剪，不受轴向力。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,1.梁桥,a,b,c,分类,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,2.拱桥,图2,-,8拱桥的结构,拱桥在竖向载荷作用下会产生竖向反力和横向反力，无铰拱桥还会产生支座弯矩。拱桥的结构如图2,-,8所示，其桥跨为拱，以受压为主，也受挠受剪。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,2.拱桥,a,b,分类,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,3.刚架桥,图2,-,9刚架桥的结构,刚架桥的特点是桥跨与墩台以刚性连接成一体。刚架桥的结构如图2,-,9所示。刚架桥在竖向载荷作用下会产生竖向反力和水平反力，无铰刚架还会产生支撑弯矩。刚架桥以受挠为主，也受剪和受轴向力。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,a,b,从造型上分类,3.刚架桥,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,4.悬桥,图2,-,10悬桥的结构,悬桥的缆索跨过塔顶锚固于河岸上，是桥的承重结构，其桥面系通过吊杆悬挂于缆索上。悬桥的结构如图2,-,10所示。悬桥的缆索受拉。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.2高速铁路桥梁的种类,5.组合体系桥,图2,-,11斜拉桥的结构,组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。例如，系杆拱桥是梁与拱的组合体系；斜拉桥是梁与索的组合体系，其结构如图2,-,11所示。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,1.高速铁路桥梁上部结构的刚度,高速铁路桥梁的上部结构应优先采用预应力混凝土结构，也可采用钢筋混凝土结构、钢结构和钢混凝土结合结构。高速铁路桥梁的上部结构要有足够的竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度，并要保证结构的整体性。预应力混凝土梁部结构宜选用双线整孔箱形截面梁，需要时可选用两个并置的单线箱形截面梁。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,1.高速铁路桥梁上部结构的刚度,图2,-,12ZK标准活载图式,高速铁路列车设计活载应采用 ZK活载。ZK活载为列车竖向静活载，ZK标准活载图式如图2,-,12所示。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,1.高速铁路桥梁上部结构的刚度,高速铁路设计规范（TB 10621,2014）规定：梁部结构在ZK竖向静活载作用下，梁体的竖向挠度不应大于表2,-,7规定的限值。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,1.高速铁路桥梁上部结构的刚度,研究结果表明，桥梁的竖向固有频率（自振频率）是促使桥梁动力系数出现峰值的根本原因。桥梁动力系数出现峰值就意味着共振的发生，就会造成道床松散、钢轨损伤，影响轨道结构的正常工作，也会引起混凝土开裂、结构疲劳、承载力降低，甚至危及桥梁的安全。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,1.高速铁路桥梁上部结构的刚度,为了避免桥梁出现激烈的振动，保证高速列车运行的安全性和旅客舒适度，应对桥梁的最小自振频率加以限制。高速铁路设计规范（TB 10621,2014）规定：当桥梁跨度L20 m 时，简支梁竖向自振频率限值（Hz）为80/L；当20 mL96 m时，简支梁竖向自振频率限值为23.58L,-0.592,。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,2.高速铁路桥梁下部结构的刚度,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,3.高速铁路桥梁沉降,（1）墩台均匀沉降量。,对于有砟桥面桥梁，墩台均匀沉降量不应超过30 mm；对于无砟桥面桥梁，墩台均匀沉降量不应超过20 mm。,墩台基础的工后沉降量不应超过下列容许值：,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,3.高速铁路桥梁沉降,（2）外静定结构相邻墩台沉降量之差。,对于有砟桥面桥梁，=0.5L，并不大于 15 mm；对于无砟桥面桥梁，=0.15L，并不大于5 mm。式中，为相邻墩台沉降量之差（mm），L为相邻墩台间的梁跨长（m）。,墩台基础的工后沉降量不应超过下列容许值：,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,3.高速铁路桥梁沉降,（3）对于外静不定结构，其相邻墩台均匀沉降量之差的容许值，除要满足外静定结构相邻墩台沉降量之差的要求外，还应根据沉降时对结构产生的附加应力的影响而定。,墩台基础的工后沉降量不应超过下列容许值：,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.3高速铁路桥梁的技术要求,4.高速铁路桥梁徐变上拱,为保证高速铁路轨道的高平顺状态，高速铁路设计规范（TB 10621,2014）对桥上线路铺设后的徐变上拱进行了严格的控制，即轨道铺设后，有砟桥面梁的徐变上拱值要求不大于20 mm，无砟桥面梁的徐变上拱值要求不大于10 mm。,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.4高速铁路隧道的特点,高速铁路对基础设施建设的标准要求较高，线路最小曲线半径较大，所以高速铁路的选线设计必然会出现大量的隧道工程，如图2,-,13所示。,图213高速铁路隧道,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.4高速铁路隧道的特点,（1）机车车辆方面。行车速度、车头和车尾形状、列车横断面、列车长度、列车外表面形状和粗糙度、车辆的密封性等。,高速铁路进入隧道的空气动力学效应受到以下多方面因素的影响：,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.4高速铁路隧道的特点,（2）隧道方面。隧道净空断面面积，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及辅助结构物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。,（3）其他方面。列车在隧道中的交会等。,高速铁路进入隧道的空气动力学效应受到以下多方面因素的影响：,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.5高速铁路隧道的主要技术标准,隧道横断面阻塞比的计算公式为,（210）,式中，Atr为列车的横断面面积；Ar为隧道的横断面面积。,阻塞比的值越小，压力瞬变现象越能得到缓解。我国高速铁路隧道横断面的阻塞比一般为0.100.12。,1.隧道横断面,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.5高速铁路隧道的主要技术标准,2.隧道横断面净空尺寸,（1）,隧道建筑限界,（2）,线路数量,（3）,线间距,（4）,应预留的空间,（5）,考虑空气动力学影响所需要的空间,尺寸的选择，考虑的因素,（6）,设备安装空间,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.5高速铁路隧道的主要技术标准,隧道横断面面积对压力波动的影响最大，根据计算分析可知压力波动与隧道横断面阻塞比之间有下列关系：,P=kV,2,（211）,式中，P为3 s内压力变化的最大值；V为行车速度；为隧道横断面阻塞比，单一列车在隧道中运行时取0.251.30，考虑列车交会时取0.062.16。,2.隧道横断面净空尺寸,2.4高速铁路桥梁与隧道,图214高速铁路双线隧道建筑限界及内部轮廓（单位：cm）,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.5高速铁路隧道的主要技术标准,高速铁路设计规范（TB 10621,2014）规定：设计速度为300 km/h、350 km/h时，单线隧道轨顶面以上净空有效面积不宜小于70 m2，双线隧道轨顶面以上净空有效面积不宜小于100 m2。,2.隧道横断面净空尺寸,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.6高速铁路隧道的结构,（1）,复,合,式,衬,砌,1.隧道衬砌结构,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.6高速铁路隧道的结构,（2）整,体,式,衬,砌,1.隧道衬砌结构,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.6高速铁路隧道的结构,图217,斜切式洞门,2.洞门,2.4高速铁路桥梁与隧道,2.4.6高速铁路隧道的结构,为了使隧道正常使用，保证列车安全运营，除主体建筑物外，还必须修筑一些附属建筑物，其中包括防排水设施、避车洞、电力及通信信号安放设施等。,3.隧道附属构筑物,2.5高速铁路轨道,2.5.1高速铁路轨道的类型及特点,（1）高速铁路有砟轨道 （2）高速铁路无砟轨道,1.高速铁路轨道的类型,2.5高速铁路轨道,2.5.1高速铁路轨道的类型及特点,2.高速铁路轨道的特点,（1）,（2）,（3）,2.5高速铁路轨道,2.5.2钢轨,钢轨是轨道的主要结构之一，用于支承并引导机车车辆的车轮，直接承受来自车轮和其他方面的力并传递给轨枕，同时为车轮的滚动提供阻力最小的表面。,高速铁路的钢轨应满足的要求是：,高稳定的轨道结构、平顺的运行表面、良好的轨道弹性、可靠的轨道部件、便利的养护与维修。,2.5高速铁路轨道,图22060 kg/m钢轨断面尺寸及要求,2.5高速铁路轨道,2.5.3轨枕,世界各国高速铁路有砟轨道均采用混凝土轨枕。,混凝土轨枕有整体式和双块式两种类型。我国高速铁路有砟轨道采用整体式混凝土轨枕，如图221所示。,图221整体式混凝土轨枕,2.5高速铁路轨道,2.5.3轨枕,我国高速铁路采用跨区间无缝线路，轨枕间距按60 cm等间距、均匀布置，可有效地降低高频冲击力。高速铁路设计规范（TB 10621,2014）规定，正线有砟轨道应采用 2.6 m长混凝土轨枕，每千米铺设1 667根。道岔区段应铺设混凝土岔枕。,2.5高速铁路轨道,2.5.4碎石道床,根据高速铁路设计规范（TB 10621,2014），道床设计应符合以下规定：,（1）道床应采用特级碎石道砟，道砟的物理力学性能应符合有关规定。道砟上道前应进行清洗，清洁度应符合相关技术要求。,（2）道床顶面应低于轨枕承轨面40 mm，且不应高于轨枕中部顶面。,（3）路基地段单线道床的顶面宽度为3.6 m，道床厚度为0.35 m，道床边坡为 11.75，砟肩堆高为0.15 m。双线道床的顶面宽度应分别按单线设计。,2.5高速铁路轨道,2.5.4碎石道床,根据高速铁路设计规范（TB 10621,2014），道床设计应符合以下规定：,（4）桥梁及隧道地段的道床标准应与路基地段相同，应采用弹性轨枕或铺设砟下弹性垫层。砟肩至挡砟墙或边墙（高侧水沟）间应以道砟填平。,（5）道床密度不应小于1.75 g/cm3，轨枕支承刚度不应小于 120 kN/mm，纵向阻力不应小于14 kN/枕，横向阻力不应小于12 kN/枕。,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,1.长枕埋入式无砟轨道,图222长枕埋入式无砟轨道的结构,长枕埋入式无砟轨道是将混凝土枕用混凝土灌注在钢筋混凝土的道床板上，使轨枕与道床板形成一个整体的轨道结构形式。长枕埋入式无砟轨道由预应力混凝土轨枕、混凝土道床板和混凝土底座等组成，,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,1.长枕埋入式无砟轨道,图223大西客专CRTS型双块式无砟轨道施工,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,1.长枕埋入式无砟轨道,图224郑西客专CRTS型双块式无砟轨道施工,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,图225普通 A型轨道板,板式无砟轨道是用双向预应力混凝土轨道板及水泥沥青砂浆（乳化沥青水泥砂浆）替换传统有砟轨道的轨枕和道砟的一种新型轨道形式。板式无砟轨道由板下混凝土底座、水泥沥青砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件等四部分组成。,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,图226框架型轨道板,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,图227用于特殊减振区上的防振G型轨道板,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,图229CRTS型板式无砟轨道 图230CRTS型板式无砟轨道,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,图231CRTS 型板式无砟轨道,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,2.板式无砟轨道,CRTS 型板式无砟轨道是对既有无砟轨道的优化与集成，其主要创新点是：,扩展了板下填充层材料,改变了板式轨道的限位方式,改善了轨道弹性等,2.5高速铁路轨道,2.5.5无砟轨道,3.弹性支承块式无砟轨道,弹性支承块式无砟轨道由弹性支承块（混凝土支承块、块下弹性垫层和橡胶靴套）、混凝土道床板和混凝土底座等组成。,弹性支承块的现场混凝土施工量大，进度较慢，故一般将其限制在隧道内使用。,2.5高速铁路轨道,2.5.6扣件,3.弹性支承块式无砟轨道,高速铁路的扣件除要求具有足够的扣压力以确保线路的纵、横向稳定外，还要求弹性好，以保证良好的减振、降噪性能；扣压力保持能力好，以减少日常维修工作量；绝缘性能好，以提高轨道电路工作的可靠性，延长轨道电路长度，减少轨道电路投资。,我国采用弹性扣件已有几十年的历史，已成功地开发了弹条扣件、弹条型调高扣件、弹条型扣件及弹条型扣件等。,2.5高速铁路轨道,图232WJ7型扣件,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.1高速铁路轨道的检测,1.动态检测,（2）线路检查仪,（3）,轨道检测车,（1）,综合检测车,图233高速综合检测车,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.1高速铁路轨道的检测,2.静态检测,静态检测主要有轨检小车、道尺和弦绳等辅助检测工具，主要针对轨道几何尺寸进行检测。,图234轨检小车,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.2钢轨无损探伤,钢轨探伤车是用于探测钢轨内部各种伤损的专用探测车辆，具有独立走行的功能，并可以与铁路现有车辆联挂；车辆采用两轴转向架，能够检测钢轨的各种伤损，并对伤损做出自动分析和判断。,按钢轨探伤车检测原理分类,2.,电磁钢轨探伤车,1.,超声波钢轨探伤车,图235超声波钢轨探伤车,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,国内外线路养护维修的基本内容主要包括：,路基、道床、轨枕和钢轨的养护维修，连接部件和轨道加强设备的更换养护，道岔的养护维修，道口及一些标志的维修和更换。,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,高速铁路的综合维修采用综合检测车、钢轨探伤车和轨道状态确认车等，实现对轨道几何状态、接触网及受流状态、通信信号设备工况、钢轨表面及内部伤损、轨道部件状态、线路限界侵入等的定期检测和临时检测，向调度指挥中心（综合维修系统）、地面维修部门发送信息，并作为制订维修计划和安排综合维修天窗的主要依据。,1.综合维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,我国基于日本板式无砟轨道的养护维修方法，确定了客运专线无砟轨道的养护维修方法，即当轨道变形较小时，可用钢轨扣件进行调整；当轨道变形较大、仅利用扣件难以调整时，可在轨道板与砂浆垫层之间灌注充填材料进行调整；当轨道变形很大、利用灌注充填材料都难以调整时，需要进行彻底整治。,2.无砟轨道的养护与维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,无砟轨道维修的具体方法如下：,（1）混凝土结构裂纹的维修。,（2）预制件与封闭层之间裂纹的维修。,（3）混凝土凸形挡台破损的维修。,（4）轨向调整。,（5）水平及高低调整。,2.无砟轨道的养护与维修,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,轨道养护维修体制包括,养护维修、检测方法和手段、维修基地和检测基地的设置及天窗设置,等内容。轨道不平顺管理标准分为若干等级，包括作业验收目标值、舒适度目标值、预防性计划维修管理值、紧急补修管理值、慢行管理值等，目的在于在不同阶段、不同层次上对轨道不平顺进行控制，保证行车的安全性和舒适性。,3.轨道养护维修体制,2.6高速铁路轨道的检测及养护维修,2.6.3高速铁路轨道的养护维修,综合考虑国外高速铁路养护维修技术的经验和国内的实际情况，我国高速铁路线路养护维修技术主要包括：,以综合检测系统为依据，以大型养路机械为主、小型养路机械为辅，利用,“,维修天窗,”,进行线路设备的检查、维修和保养，并执行严格的轨道维修管理规则。,3.轨道养护维修体制,THANKS,