2.高速铁路线路与基础设施.ppt

,第二章高速铁路线路与基础设施,2.1认识高速铁路线路概况2.2高速铁路线路平面和纵断面2.3路基与桥隧2.4高速铁路轨道和监测维修,主要内容,1.高速铁路线路规划的基本要求2.高速铁路线路设计理念3.高速铁路线路建设的基本要求4.高速铁路线路及基础设施的组成了解高速铁路的特点及对设施的要求5.高速铁路线路结构掌握建筑限界和车辆限界的基本要求，以及相关参数,任务一认识高速铁路线路概况,本节主要内容,一、高速铁路规划的基本要求,快速、方便、安全、舒适、牵引功率大、占地面积小、减少环境污染、线路相对比较顺直等1.高速铁路是以城际列车为主，服务的对象是旅客，那么首先考虑城市的经济发展状况，兼有分流客运、扩大货运的能力。2.符合环境保护、水土保持、文物保护的要求。3.考虑与其它铁路线路的衔接客运站设计要求1.依据客运数量2.方便乘客上下车及换乘其它交通工具3.结合城市的总体规划,任务一认识高速铁路线路概况,布局合理,二、高速铁路线路的设计理念,要求：采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术，体现高速度、高密度、高安全、高舒适的要求，符合数字化铁路的需求。设计理念：1.高速车、跨线车相匹配；考虑到远期规划2.保护生态环境、自然景观、人文景观3.全封闭运行模式、全立交设计4.设计速度主要考虑两个城市间的旅行速度，全部双线，上下行分开。5.线间距离、线路坡度及曲线要考虑到最基本的安全间隔、舒适程度和对运行速度的影响；到发线有效长，行车间隔等6.土建、桥梁、供电、通信、信号等所有的设施设备必须相互匹配，确保安全。,任务一认识高速铁路线路概况,安全,三、高速铁路建设的基本要求,1.避免高填、深挖和长路堑,特殊岩土、不良地质区段。2.严格按照批准的设计文件要求进行施工。3.三同时：所有的环境保护、节能、水土保持、劳动安全、职业卫生、消防、公共安全等必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。P33各种设施的技术履历资料保管完善，对于变化及时修订。4.新线建设竣工后，按规定进行验收，进行安全评估；改建的工程同样要做到按规定进行验收、进行安全评估。新建、改建的工程必须要有明确的质量保证期。,任务一认识高速铁路线路概况,四、高速铁路线路及基础设施构成,高速铁路的最大特点：高速度、高舒适性、高安全性、高行车密度P33特点决定了高速铁路基础设施既要提供高平顺性、高稳定性运行条件，又要保证线路组成部分具有一定的坚固性与耐久性。P33铁路线路的作用：支撑机车、车辆、列车及所运送旅客和货物的重量，引导移动设备走行。P33,任务一认识高速铁路线路概况,任务一认识高速铁路线路概况,高速铁路线包括：路基、桥梁、隧道、轨道等。P34高速铁路建筑限界：所有的建筑物均不得侵入,五、高速铁路线路结构图形,站台建筑限界（侧线站台为1750mm；正线站台，无列车通过或列车通过速度不大于80km/h时为1750mm，列车通过速度大于80km/h时为1800mm）。,任务一认识高速铁路线路概况,机车车辆限界：无论空重状态，均不得超出,五、高速铁路线路结构图形,一、线路平面：了解平面要素及技术参数,二、线路纵断面：了解组成要素及技术参数,任务二高速铁路线路平面和纵断面,本节主要内容,11,任务二高速铁路线路平面和纵断面,线路平面：线路中心线在水平面上的投影，由直线和曲线组成-俯视线路纵面：线路在铅垂面上的投影，由平道、坡道及竖曲线组成-平视,12,任务二高速铁路线路平面和纵断面,1.直线：最好是直线，但为了适应地形，降低成本，避开地面障碍物，就必须采用曲线2.曲线外轨超高：列车在拐弯时会产生离心力，为了平衡离心力，外轨设置超高直线地段，两股钢轨应保持在同一个平米曲线地段，普速铁路单线不得超过125mm，双线地段不得超过150mm；高速铁路由于要求舒适程度、安全程度等比较高，外轨超过需要安全有关规定和标准来确定。,一、高速铁路线路平面,13,任务二高速铁路线路平面和纵断面,曲线：包括圆曲线和缓和曲线曲线的影响：降低行车速度、增加轮轨磨耗。圆曲线和缓和曲线。缓和曲线由直缓、缓圆、圆缓、缓直四部分组成。P38,一、高速铁路线路平面,设置缓和曲线的作用:缓和曲线的作用，是保证直线和圆曲线间铁路线路平顺连接，使车辆平稳顺利地由直线进入圆曲线，或从圆曲线进入直线，使离心力逐渐产生或消失，并减缓外轮对外轨的冲击。,任务二高速铁路线路平面和纵断面,线间距：相邻两股道线路中心线之间的最短距离。线间距必须满足的条件：安全，限界要求，通过超限货物列车、股道之间装设信号设备，并留有一定的富余量。P41线间距的规定数值：各国都不完全一样，一般都在4.05.0米之间，我国4.8m(设计时速300km/h),5.0m（设计时速350km/h）。正线与既有铁路或客货共线并行地段线间距离不应小于5.3m；与联络线、动车组走行线并行地段线间距离最小不得小于5m。P37,建筑限界：铁路建筑限界、隧道建筑限界、桥梁建筑限界。建筑限界最大尺寸：最大高度尺寸7.25米，最大宽度4.6米P41,任务二高速铁路线路平面和纵断面,二、线路纵断面,线路纵断面的组成：平道、坡道、竖曲线坡道的影响：坡道附加阻力高速铁路线路纵断面的标准：限制坡度、竖曲线半径、最小坡段长度、最大坡段长度,任务二高速铁路线路平面和纵断面,1.坡度设置的基本要求限制坡度（最大坡度）,原则：适应地形，经济合理坡度设置必须满足的条件：地形条件、动车组的功率，运输组织模式，输送能力。（分析）我国高速铁路线路正线限制坡度的选择：一般不得大于20；困难情况下不得大于30；动车组走行线不得大于35P42,任务二高速铁路线路平面和纵断面,2.我国高速铁路竖曲线设置标准,设置条件：高速铁路相邻坡度差在1%O以上，采用圆曲线形竖曲线连接P42P43图设置线型：圆曲线型竖曲线竖曲线半径：最大竖曲线半径不得大于30000米，最小竖曲线长度不得小于25米P42采用标准：P43，表2-5,任务二高速铁路线路平面和纵断面,3.最小坡段长度,变坡点-两个坡度的连接点。P43坡段长度一个坡段两端变坡点的水平距离。最小坡段长度的确定坡段越长列车运行越平稳，但是不能很好的适应地形，造价就会越高相反，坡段越短，越能适应地形，但平稳性就会受到影响。-最小坡段的长度不得小于900米表2-6坡度不适宜采用“N”字形短坡段主要是考虑列车的舒适度。,任务二高速铁路线路平面和纵断面,图2-7,4.最大坡段长度,最大坡段的长度与坡度有很大的关系，坡度与长度成反比（高度一定，h=）最大坡度的长度1.线路坡度小于12，无需考虑2.线路坡度为15，最大线路长度不易大于9km3.线路坡度为20，最大线路长度不易大于5km对于车站线路应设置在平面、直线、宽阔处，困难情况下，线路坡度不得大于1；特殊困难情况下，线路坡度不得大于2.5；越行站可设在不大于6的坡道上。P44,任务二高速铁路线路平面和纵断面,任务三路基与桥隧建筑物,一、路基：了解路基的组成及技术要求二、桥隧建筑物：掌握构造及技术要求1.桥梁2.隧道,本节主要内容,一、路基,路基：基床表层、基床底层、路堤、路堑、地基等部分组成。P45,任务三路基与桥隧建筑物,基床表层与底层,基床为高速铁路路基上部列车列车动应力作用较显著的部分，包括基床表层和基床底层，总厚度约3.0米。基床表层的材料应具有较高的强度和弹性模量，以及耐磨、反滤等特性，一般有级配碎石、沙砾石、高炉炉渣和各种结合材料的稳定土构成。（厚度在0.7米左右）基床底层要有足够的强度和稳定性，并且不会因含水量的增加而产生强度的大幅降低和翻浆冒泥等危害，一般采用A、B组填料或改良土。（厚度在2.3米左右）,任务三路基与桥隧建筑物,（二）路基应满足的要求,1.路基面必须平顺并应有足够的宽度，路基面的上方应形成与铁路限界规定相符的安全空间，不得侵入铁路建筑限界，以保证列车运行与线路作业安全的要求；2.路基应具有抵御各种自然因素影响的足够的坚固性与稳定性；3.妥善的路基排水设施；4.路基的设计、施工与养护应符合经济合理的原则。,任务三路基与桥隧建筑物,路基的作用,承受轨道传递来的力保障列车运行的安全、快速、平稳,任务三路基与桥隧建筑物,路肩的宽度,高速铁路路肩宽度应不小于1.0米，速度大于250km/h，不小于1.4米，单线不小于1.5米,我国高速铁路直线地段路基面宽度,任务三路基与桥隧建筑物,高速铁路对路基结构的要求,1.较大的强度来抵御外力作用，避免破坏；,2.足够的强度和弹性，抵抗变形；,3.较好的稳定性和具有良好的扩散应力的能力；,4.减少维修，延长使用寿命。,任务三路基与桥隧建筑物,二、桥隧建筑物-桥梁,高速铁路设计参数限制严格，曲线半径大，坡度小，并需要全封闭行车，导致桥梁建筑物数量远多于普通铁路(一般在10%以内)，如京津城际铁路桥梁累计长度占正线总长的86.6%，京沪高铁桥梁占线路总长的80.5%，武广客运专线桥梁占线路总长的42.14%。,任务三路基与桥隧建筑物,2019/12/13,29,可编辑,（一）高速铁路桥梁的特点,1.桥梁比例大、高架桥长桥多；,国内外部分国家高速铁路桥梁所占比例,任务三路基与桥隧建筑物,南京大胜关长江大桥,淮河特大桥,国外高速铁路的最大跨度一般在100米及以下，一些采用25米、44米、50米、58米等；我国一般在24米至40米之间，以32米为主。,2.以中小跨度为主；,3.刚度大，整体性好；,任务三路基与桥隧建筑物,4.限制纵向作用力下结构产生的位移，避免桥上无缝线路钢轨的受力出现过大的附加应力；,5.重视改善结构耐久性，便于检查、维修；,6.强调结构与环境的协调。,任务三路基与桥隧建筑物,（二）高速铁路对桥梁的要求,采用钢结构和框架结构，既可减少维修工作量,有局部损伤时也不会影响整体,要有高速的抗挠和抗扭刚度，不应采用柔性结构,采用多跨连续的钢筋混凝土梁桥，受力安全可靠,任务三路基与桥隧建筑物,（三）高速铁路桥梁的分类,1.高架桥用于穿越既有交通网、人口稠密地区和地质不良地段，一般墩身不高，跨度较小，但长度较长。2.谷架桥跨越山谷、跨度较大、墩身较高。3.跨越河流的一般桥梁,任务三路基与桥隧建筑物,列车高速通过隧道时，会产生较大的空气动力学效应,二、桥隧建筑物-隧道,隧道是高速铁路基础设施的又一重要组成部分。列车运行速度的提高导致线路曲线半径变大，使得高速铁路在选线设计中，必将涌现大量的隧道工程。,任务三路基与桥隧建筑物,高速铁路隧道列车空气动力效应,1.由于瞬间压力的变化造成旅客和乘务人员的不适2.列车进入隧道会在隧道出口处产生微气压波，引发附近建筑物的振动3.隧道高速行车，阻力较大，运营能耗较大4.车速增大，形成空气动力噪声5.列车风加剧，影响隧道养护维修人员的正常作业6.列车克服阻力所做的功转化为热量，在洞内积聚引起温度升高,任务三路基与桥隧建筑物,工程措施,1.扩大隧道断面面积和减小阻塞比2.改变隧道入口形式3.设置通风竖井4.修建平行辅助隧道,任务三路基与桥隧建筑物,高速铁路对隧道的要求,1.净空有效面积（P55）2.安全空间（P55）3.救援通道（P55）4.工程技术作业空间（在安全空间和救援通道以外，其宽度应为0.3米）5.运营通风（设置运营通风设备）6.照明设备7.防灾救援,任务三路基与桥隧建筑物,任务四高速铁路轨道结构,1.了解高速铁路轨道的组成和要求2.了解高速铁路轨道的结构类型3.了解钢轨的基本组成4.熟悉轨枕及扣件5.了解轨道的检测和维修工作,本节主要内容,任务四高速铁路轨道和检测维修,轨道的组成：钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备（扣件）和道岔；作用：引导机车车辆运行，直接承受由车轮传来的巨大压力，并把它传布给路基或桥隧建筑物。,一、高速铁路对轨道结构的要求,1.应具有可靠的稳定性和高平顺性；2.应具有沿纵向轨道均匀分布的合理刚度；3.质量良好的养护和维修。,任务四高速铁路轨道和检测维修,二、高速铁路轨道结构类型,1.有砟轨道2.无砟轨道路基上使用石渣作为道床乳化沥青混泥土砂浆,任务四高速铁路轨道和检测维修,有砟轨道是铁路的传统结构，构造均匀，坚硬、耐风化，富有弹性，但是随着行车速度的提高，有砟轨道的缺点逐渐显现。无砟轨道由于其线路状况良好、易于检修，使用寿命长、高速行车时不会有石砟飞溅等优点，在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区。我国高速铁路主要采用无砟轨道。武广和郑西客运专线应用的是双块式无砟轨道，京津城际铁路应用的是板式无砟轨道。,任务四高速铁路轨道和检测维修,三、高速铁路轨道结构组成,1钢轨,任务四高速铁路轨道和检测维修,2扣件,任务四高速铁路轨道和检测维修,3轨枕,目前高速铁路一般都采用钢筋混凝土枕，具有很多优点。,应采用混凝土轨枕技术性能应符合有关技术标准（III型预应力轨枕）1667根/km道岔应铺设混凝土岔枕,任务四高速铁路轨道和检测维修,4道床,任务四高速铁路轨道和检测维修,5轨枕,任务四高速铁路轨道和检测维修,6道岔,高速铁路道岔的分类：直向高速道岔（与普通单开道岔相近）、直向和侧向均可高速通过的高速道岔（应用于新建高速铁路上）。,高速铁