[精品]灾害对铁路弯道的影响及其防御对策

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1、灾害对铁路弯道的影响及其防御对策汤子文（交通运输09011104090521）摘要：本文根据国内外列车防灾系统研究的成果，综合利用既有的防灾系统技术,通过对列车经过铁路弯道的受力分析，设计了新型的列车弯道防灾系统。通过对列车经过铁路弯道的受力分析发现，在铁路硕件设施性能不受到影响的情况下，列车能否平稳通过弯道只受钢轨高度差、列车运行速度以及风力的影响，所以为了保证列车的运行安全，应该根据线路弯道的钢轨高度差以及风力制定列车通过弯道的合理速度。关键：灾害防御；铁路弯道；运行速度1、前言铁路作为国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化的交通

2、工具，2007年运营里程7・87/km,客运周转量与货物周转量达7216亿人.km和23797亿m,分别占全社会运输周转量的33.42%和45.2%,在交通运输中发挥着骨干作用。我国是一个自然灾害严重的国家，灾害种类多并频发，典型的自然灾害是冰雪、洪水和地震。科学地认识自然灾害对铁路影响，发展铁路防御灾害技术并应用，是防灾减灾最有效的途径和手段⑴。随着列车运行速度的不断提高，各种危险因素也将相应增多。如何防范风险、规避灾害成高速铁路、客运专线设计的一太目标。防灾系统就是为了减少列车安全运输不受灾害影响而发展起来的。文献［2-4］阐述了防灾安

3、全监控系统在高速铁路的应用，文献⑸⑸阐述了既有线路上针对某种自然灾害条件的防灾设计，文献⑴⑹则是重点介绍了高速铁路遇到某种灾害时的处理措施。然而对于铁路线路的最薄弱环节Z—的铁路弯道的防灾的文献则很少，本文则主耍通过对铁路弯道的受力分析，对铁路弯道的防灾进行分析研究。自1994年以来，速度，就是效益，就是竞争力，是交通运输现代化最重要的表现。发展高速铁路是当今世界各国铁路交通发展的潮流与主导趋势。经过六次铁路大提速，在既有线上既有重型载货列车运行也有快速旅客列车运行，列车运行的速度从50公里每小时到200公里每小时不等，速度横跨区间Z大，是

4、其他国家和地区所没有的，所以对线路的技术改造也是没有前例可循的。然而制约铁路提速的众多因素屮,最重要的一条就是“弯道”o据郑州铁路局报道:为了列车的安全和平稳，需对7000多T米铁路线上的弯道一一进行调整,将小半径曲线线路全部改造成大半径曲线或直线线路，同时调高曲线外轨。在第五次大提速乙前，仅郑州铁路局管理的路段内就改造弯道1000多处。仅此一项就可看出，铁路的大而积提速，对中国而言是一个浩大工程。弯道,成为制约速度提升的瓶颈。2、受力模型及分析2.1模型的假设1、假设在不受外界的影响的情况下，列车在经过铁路弯道时仅仅受到轨道的支持力N,列

5、车自身的重力G,以及轨道对列车的横向力代。2、铁路弯道两轨道的铅垂高度差正常情况下不会变化。3、铁路弯道的设备维护很好，即使t期在恶劣的环境中使用性能也不会下降。4、铁路弯道各处的半径值恒定为R2.2模型的建立列车与铁路轨道的截而图如图一，在不受其他情况的影响的情况下，列车的受力如图所示：图1列车受力图当列车以设计速度心通过半径为7?的铁路弯道时，由牛顿定律可知:A^sin(^)=m—(1)RNcos(^)=mg(2)其中N为铁路线路对列车的压力，m为列车的质量，g为重力加速度，B为两轨道连线与水平面的夹角。当火车以时速儿过弯道时，由牛顿第

6、二定律得：Fncos(0)+Nsin⑹=RNcos(0)=mg+Fnsin(0)其小样为铁路线路对列车的横向力，由1、2、3、4四式联立可知:*cos⑹(5)由牛顿第三定律可知，当以儿过铁路弯道时，列车对铁轨的向外的横向力为:R*cos⑹(6)2.3铁路线路正常时受力分析：在客货混运的普通线路上,为了保证运行速度较慢的货物列车的安全，更要保证列车在曲线上停车时决不能向内侧倾覆，所以我国铁路干线规定，最大允许超高为150毫米。所以，铁路线路运行的最大设计时速为：二(乞)1435在倾角为0(0<0J的线路上列车的设计时速V。为：v0=Jg*R*

7、tan(0)所以当列车以儿的速度通过钢轨时，钢轨受到的横向力:用皿归詈妝cos(O)2.4铁路线路周围冇风时受力：当从有风向为从半径内向半径外的风时，设空气密度为p,风速为v,列车因大风而受到的横向力f由动量定理以及压强公式可知，当列车在弯道的受风面积为s时，单位时间t内：ft=mv-pVv-pstv2所以/=psv2所以，当铁路线路以及列车不发生变化时，列车以气经过弯道时，钢轨所受到的横向力为：Fn=m*_g：tan(0)*cos(^+刃严2.5模型的分析曲文献［10］可知，当列车对钢轨的横向力小于250kN吋，列车运行是安全的,当列车对

8、钢轨的横向力大T250kX时，列车可能出现倾覆的危险。将受力模型中带入数值，如果经计算得受力小于250RN,则说明该速度是可以接受是安全速度,如果数值大于250k,则需要降速运