重载铁路线路参数概述及行车动力特性分析

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1、重载铁路线路参数概述及行车动力特性分析第一章绪论1.1研究背景和意义随着世界范围内重载铁路运输的快速发展，重载铁路技术已经进入了一个崭新的阶段，伴随其不断的创新，铁路运输能力有了显著的提升。加大运能，提高效率和降低运输成本是各国重载铁路部门不断追求的目标，并且有助于提高重载铁路在运输市场的竞争力，因此发展重载铁路技术已经成为现代铁路发展的大趋势，其中美国、澳大利亚、南非、加拿大、巴西等在这方面的发展尤为突出。大约50年前，世界许多地区的铁路开始提高轴重，以求提供效率更高，成本更低的的散装货物运输[

2、1]。美国是世界上最早发展重载运输的国家之一，20世纪60年代正式开展重载运输业务，至今美国的重载铁路占铁路线路的70%，几乎服务于每个行业，其中重载单元列车运输模式就起源于美国。澳大利亚丰富的矿产资源加速了重载运输的发展，其最具代表性的三条重载铁路是昆士兰的电气化运煤铁路线、纽曼山铁路和哈默斯利铁矿铁路。其中纽曼山铁路线路全长为426km，年运量为1.09亿吨，并于2001年开行了总重达99734t、长度为7300m的重载列车，创造了世界记录。20世纪60年代末，南非由于其丰富的矿产资源开始发展

3、重载运输，它积极借鉴美国的经验对重载铁路进行修建和改造，其中包括两条重要的重载铁路：Orex矿石运输专线和COALlink运煤专线。Orex矿石运输专线上的车辆轴重达到了30t，随着其运输能力的不断提高，通过该线出口的铁矿石也在逐年增加。COALlink运煤专线是南非煤炭出口的大通道，1976年到2007年间，经过不断的升级和改造，其年运量从2100万吨提高到了6700万吨。这两条铁路为南非在煤炭和矿石运输市场中的地位奠定了坚实的基础。加拿大的重载铁路运输模式与北美铁路一样，其列车主要是双层集装箱

4、重载列车，此种列车比普通列车的运输成本低约30%。加拿大于1993年开通了多条运行此类重载列车的线路，到2006年，其载重量均在10000t~15000t之间。巴西的自然资源丰富，特别是铁矿，世界最大的矿业公司之一CVRD就位于巴西，它掌管着两条著名的重载铁路。1.2研究现状综述车辆和线路是一个统一的系统，如果它们配合不协调，就会导致各自系统的加速退化。近几年，由于重载列车行车密度、轴重以及编组长度的增加，人们越来越认识到线路参数在重载运输中的重要性，所以国内外就这方面问题开展了大量的研究。田光荣

5、[3]基于建立的动力学仿真模型，对重载列车动力学特性进行了较全面的分析，主要包括平面线路参数和坡道参数对行车动力特性的影响，分同一车辆不同曲线(坡道)位置和不同车辆同一曲线(坡道)位置两方面进行了讨论，指明了重载列车与线路、编组和操作方式之间的作用关系。程奕龙[4]基于建立的重载货车动力学模型，通过改变列车运行速度和曲线半径大小，研究了重载铁路小半径曲线参数(平面曲线分别与竖曲线和限制坡度匹配)对行车安全性和稳定性的影响，并得出了相应的规律。王晓刚[5]参考国外的重载铁路线路参数优化案例和技术标准

6、并结合大秦铁路的特点，对我国的重载铁路线路参数进行了系统的分析，总结出了相应的取值范围。李洪涛[6]基于Adams/Rail仿真分析了多种不平顺激励(车轮擦伤、三角坑等)、线路参数和车辆参数对行车动力特性的影响，并对比分析了空车和重车在随机不平顺条件下的脱轨现象，得出重车的稳定性要好于空车，而且空车的脱轨是由轮重减载率过大引起的。宋明德、徐鹤寿[7]对重载铁路线路的加速缓坡长度和最小曲线半径的设置进行了详细的分析，提出在设计加速缓坡长度时要将车辆的起动加速度考虑进来，并确定了平面圆的最小曲线半径应

7、不小于600m。陈雷、王新锐[8]通过现场试验数据，研究了非提速货车和提速货车通过小半径曲线的动力学特性，得出提速货车的曲线通过性能低于非提速货车，而且提速货车在重车通过曲线时的安全性高于空车。.第二章重载铁路线路参数分析2.1线路平面参数设计分析最小圆曲线半径是一条干线或其中某一段路允许采用的曲线半径最小值。其大小主要根据运输性质、运行安全、经济因素和地形条件等因素确定。在铁路线路上，最小圆曲线半径不仅与钢轨的磨耗有着密切的关系，而且还影响着线路的养护维修，所以设置合适的最小曲线半径对铁路线路是

8、十分有意义的。对于客货共线铁路来说，旅客舒适度和左右轮轨磨耗均匀是其两个主要追求的目标，重载铁路则主要考虑后者。相对于普通货车来说，我国重载列车轴重大、编组长，所以重载铁路最小曲线半径的设置与客货共线铁路相比有一定的差别。但是可以根据客货共线铁路最小曲线半径的设置方法及线规里的相关规定来确定其取值范围，然后再结合我国重载铁路(如大秦铁路)的特点，确定合适的最小曲线半径。表2-1和表2-2分别为我国线规里确定的不同速度下的铁路最小曲线半径值和大秦铁路全线曲线半径统计。.2.2线路纵断