工程综合整改理论之高速铁路圆曲线半径概述

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1、工程综合整改理论之高速铁路圆曲线半径概述第1章绪论1.1论文的研究背景及意义客货分离，货运重载化、客运高速化是我国铁路目前、也是未来很长一段时间的主要发展方向[1]。自1997年4月开始，在经过六次大面积提速后，我国既有线上旅客列车的最高速度已经达到160km/h,部分区段的车速提高到了200km/h，少数有条件的区段的车速更达到了250km/h。2010年12月8日，在京沪高速铁路线上，CRH380A型动车组更是创造了486.14km/h这一世界铁路试运营史上的最高速度。伴随着高速列车运营速度的逐步提升，列车与线路之间的动力学效应越来越明显，并逐步占据主导

2、地位。为了满足人们对列车运行时的平稳性、舒适性及安全性的要求，高速铁路的线路技术标准要求相对于普通铁路必须有所提升。线路最小曲线半径是线路设计时所采用的曲线半径的最小值，不仅影响着列车的运行安全、旅客舒适等行车质量指标，而且还影响行车速度、运行时间等运营技术指标和工程投资、运营支出和经济效益等经济指标[2]。线路设计中最小曲线半径标准的选取，一直是设计、施工与运营部门之间存在争议的一个地方。上世纪六十年代，在寻求经济合理的曲线半径时，主要是从运量角度考虑的，认为在地形条件一定时，半径与运量、造价成正比[3]。因此设计与施工单位在满足运能及安全等条件的要求下，

3、因投资和工期所限，往往选用较低的标准，这也给后期运营中的行车安全及养护维修带来了不利影响。但随着列车运行速度的不断提高，列车与线路之间的动力作用越来越明显，单纯的从运量角度来选择曲线半径显然是不合理的。在1994年修订的《铁路主要技术政策》中也提出，铁路选线必须注重铁路长远的综合经济效益，合理加大最小曲线半径⑷。但如何合理提升，也是一个极具争议的课题。铁路选线作为一项复杂的综合工程，注重实现机车、车辆、工务、电务、运输等各项技术的合理匹配。在设计中需要充分考虑和利用工车配合，即综合权衡土木工程与车辆工程，充分利用先进的车辆技术，来降低工程总的投资[5]。盲目

4、地提升线路技术标准，单纯的从土建方面来解决列车高速通过时的种种问题，不仅投资巨大，而且往往效果还不甚明显。现代铁路工程投资巨大，不合理的设计指标，就有可能给国家带来巨大的损失。因此，深入研究线路最小曲线半径对工程可实施性、工程造价、运营费等的影响，得出不同设计条件下能保证行车安全、舒适、稳定的最佳经济最小曲线半径，是十分重要且现实的问题。1.2高速铁路的发展状况和技术特点1.2.1世界高速铁路的发展状况高速行车是铁路现代化的重要标志，也是未来很长一段时间内铁路的发展方向。相对于传统铁路，高速铁路在行车安全、便利舒适、输送能力、节能环保等方面具有巨大优势。伴随

5、铁路着技术的日益进步，高速铁路的定义也在不断变化。1970年日本政府第71号法令中将高速铁路定义为列车在主要区间能以200km/h以上速度运行的千线铁路；1985年联合国欧洲经济委员会在国际铁路干线协议中将新建高速客运专线的最高速度规定为300km/h及以上，新建客货混运线路最高速度为250km/h及以上；国际铁路联合会（UIC)提出的高速铁路定义是最高速度至少应达到250km/h的新建专线或最高速度达到200kin/h的既有线[2]。我国高速铁路起步较晚，而且在正式兴修高速客运专线之前，对既有线有过六次的大面积提速，部分既有铁路的运营速度达到了250km/

6、h。因此，我国现行规范对高速铁路的定义并非特指新建的高速客运专线，对提速后的既有线也做出了规定。《高速铁路设计规范（试行)》中对高速铁路的定义为：在客运专线网中起骨干作用，或最高设计行车速度为250kni/h及以上的客运专线铁路，称为筒速铁路。作为一种安全可靠、快捷舒适、运载量大、低碳环保的运输方式，高速铁路已经成为世界交通业发展的重要趋势。自上世纪六十年代世界上第一条高速铁路东京至大阪新干线在日本开通运营，半个世纪以来，高速铁路从无到有，迅速发展。截至目前，全球投入运营的高速铁路近2.5万公里，主要分布在中国、日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰

7、、瑞典、英国、韩国以及中国台湾等17个国家和地区。瑞士、奥地利、丹麦、印度等国家也正在积极建设或规划建设。第2章线路设计参数的确定我国幅员辽阔，地形地貌及地质条件复杂多变。合理的选用线路设计标准，使线路更好的适应地形地质条件，对于提高工程设计的技术经济合理性有着重要的意义。高速铁路最小曲线半径优化模型可分为两大部分，第一部分是约束函数模块，即新建线路的运输能力、最小曲线半径、最大设计坡度。第二部分是目标函数模块，即换算总工程费，包括工程费、运营费以及机车车辆购置费三大部分。而将两者串联起来的则是设计参数（决策变量），即对换算总工程费有影响的因素，如设计速度、

8、坡段长度、地形条件以及运行时的安全、稳定、舒适等等。