线路纵断面设计中竖曲线设置的探讨

随着铁路的多次提速,铁路运输对线路的要求越来越高,同时对线路大中修设计也提出了更高的要求.线路大中修纵断面设计,最主要的是线路坡段的设计,坡段设计的质量直接影响到列车的安全快速运行.为此有必要对线路纵断面设计中的重点部分--坡段的连接及竖曲线的设置作一次深入的探讨.     

货运列车通过变坡点时纵向性能研究

根据列车纵向动力学原理,用计算机语言编制列车纵向动力学仿真程序。用该程序对列车在通过变坡点时紧急制动和常用制动缓解工况的纵向性能进行研究。以列车在平直道上的紧急制动和常用制动缓解工况的纵向冲动计算值作为基准值,将列车在凹形线路纵断面的紧急制动纵向冲动计算结果和凸形线路纵断面的常用制动缓解纵向冲动计算结果与基准值比较,用以确定列车通过变坡点时最不利的变换工况位置。从而对列车运行的优化操纵有一定的指导作用。     

线路纵断面设计中碎小坡段的编程处理

碎小坡段是铁路线路纵断面设计中常见的问题,实践证明,将纵断面中的碎小坡段与其相邻坡段进行合理调整,可以消除线路纵断面设计中出现的一部分碎小坡段,但需要很多次的试验。为了高效消除纵断面设计过程中出现的碎小坡段,本文应用计算机编程技术,建立FORTRAN语言程序,通过不同的算法,合理地计算调整坡度和坡段长度,得出解决碎小坡段的备选方案。     

基于成桥施工偏差的大跨度铁路桥梁线路纵断面设计适应性分析

大跨度铁路桥梁成桥线形与设计线形易产生偏差，通常需根据成桥线形变更线路纵断面；同时，大跨度铁路桥梁受荷载作用呈现明显的动态大变形特征，导致桥梁服役期间线路纵断面仍难以与设计纵断面匹配，影响其后续的线路养护维修。结合某大跨度公铁两用桥梁，介绍现有考虑成桥施工偏差的线路纵断面设计方法，并考虑温度、列车载重等常规荷载激励，开展基于中点弦测法的轨道几何形位评估和基于动力仿真的列车舒适性评价，以分析服役期间不同线路设计纵断面对桥梁线形变化的适应性。结果表明：降温导致跨中等效竖曲线半径减小，拟合调整大跨度桥梁线路纵断面时，应重点关注降温荷载对车辆运行平稳性的影响；桥梁结构整体受力变形所引起的车体垂向振动加速度变化不超过0.05 m/s²,线形平顺性主要由线路设计纵断面本身控制；相比多坡段纵断面，多项式拟合设计的线路纵断面消除了变坡点和竖曲线，从而减小线路纵断面引起的列车车体振动响应。     

客运专线变坡点对普速客车运行安全性的影响

应用多体动力学软件UM建立了20辆编组的25T型普速客车三维耦合列车系统动力学仿真模型,考虑了车钩缓冲装置及车端摩擦阻尼,通过线路试验数据对仿真模型进行验证。应用铁科院自主研制的列车纵向动力学仿真软件建立25T型普速客车的纵向动力学仿真模型。通过列车纵向动力学仿真模型和三维耦合列车系统动力学仿真模型的联合求解计算,分析列车通过客运专线相邻坡段坡度差较大的变坡点时车钩力、车辆动力学响应的变化。研究结果表明:凸形变坡的纵向拉钩力大,凹形变坡的纵向压钩力大。对于凹形变坡线路,下坡制动产生较大的纵向压钩力对车辆动力学响应影响较大。对于坡度差30‰的凹形变坡线路,列车以160 km/h通过变坡点时的动力学性能指标明显增大,乘坐舒适性较差;当运行速度减小到120 km/h时,车辆的脱轨系数、轮重减载率、车体横向振动加速度和垂向振动加速度均减小约25%。     

山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置研究

山西中南部铁路是一条新建的万吨重载煤炭运输通道,是国内首条研究30t大轴重万吨列车运行安全的铁路,铁路线路平纵断面、车站分布等的设计,需满足万吨级列车的循环制动与纵向冲动等要求。运用列车纵向动力学仿真软件指导重载铁路的设计,通过对不同机车牵引万吨单编列车的纵向动力学仿真研究,特别是万吨列车在不同坡度坡道上的制动限速、制动距离,以及长大下坡道困难区间操纵运行的安全性和纵向冲动,研究山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置问题,以满足万吨重载列车在非正常情况下的运行、养护维修及救援要求。研究结论为:壶关至红旗渠间居中位置应增设缓坡1处,并配备救援设备。研究结论已应用于项目设计,在壶关至红旗渠间增设了平顺站,并设机待线,配备双机重联救援机车。     

地图辅助定位方法在列车定位中的应用

地图辅助定位是使用道路地图矢量辅助其它手段进行车辆定位的一种方法。本文依据线路平纵断面特征对线路进行单调分段后,建立线路平面和纵断面数字地图数据库,然后以铁路线路平面特征辅助GPS进行列车连续定位,分别推导出直线、缓和曲线以及圆曲线区段的列车位置估算公式。在直线区段将GPS位置信息投影到实际线路上进行列车定位;在缓和曲线上,根据实测当前点曲率以及缓和曲线曲率和全长计算列车的位置;在圆曲线上,提出利用同向切线法实现列车连续定位的方法。文中还探讨了应用纵断面变坡点作为虚拟查询应答器实现单点定位的方法。最后给出列车连续定位的现场实验结果和利用变坡点实现单点定位的仿真结果,验证了方法的有效性。     

线路纵断面连接标准

根据列车──线路纵向动力学理论，系统地研究了线路纵断面连接标准，为《线规》修订提供科学的依据。     

既有线提速改造线路纵断面主要技术研究

线路纵断面是既有线提速改造的重要因素,是体现提速改造技术水平的核心指标。但线路纵断面改造受铁路等级、提速目标值、既有线路状况、工程投资等综合因素的影响。既有线提速改造工程中,如果既有线纵断面不是限定提速的因素时,应基本维持既有纵断面不动或尽量少动;对于限制坡度和坡度减缓的改造应结合改建工程量、限速点集中情况、投资等综合分析确定超限坡度保留或改建;竖曲线半径及坡段长度是列车舒适度和安全的重要因素,改造中应按较高标准进行配置。     

客货共线运行铁路线路纵断面设计标准的制订

阐述《铁路线路设计规范》修订中,旅客列车最高设计行车速度提高到160 km/h,客货共线运行铁路线路纵断面设计中竖曲线半径的、计算公式和计算方法,竖曲线及变坡点的设置条件。最小坡段长度的确定原则。     

线路节能坡设计方案对地铁能耗的影响

在地铁运营支出费用中，电能消耗费用占到很大比例。在地铁建设时期，通过合理利用节能坡的理念进行线路纵断面的设计，可以有效降低牵引能耗值，大大节省运营支出。此文着重就线路纵断面节能坡的设计与列车运行及列车能耗的关系进行比较与分析。     

基于车体加速度的超大跨度桥上线路纵断面优化方法

合理的线路纵断面是高速列车安全平稳通行的必要条件。超大跨度铁路桥梁成桥线形较设计线形易出现较大偏差,由于线路调整能力有限,桥上线路纵断面难以达到设计高程,故需在成桥线形基础上变更线路纵断面设计。在满足道床厚度要求的前提下,变更后的纵断面线形难以满足线路设计规范要求,严重影响了工程验收及列车达速运营。为此,以实测桥梁线形为基准,充分考虑道床厚度及线路衔接,依据傅里叶级数原理建立线路线形频域特征与车体加速度的关联关系,进而构建纵断面目标优化模型,提出一种适用于超大跨度铁路桥上线路纵断面的优化方法。以某超大跨度悬索桥为例,研究结果表明：该方法可使线路纵断面的最小波长远离车体加速度敏感波长,降低车体振动加速度;优化后的线路纵断面车体加速度响应最大值为0.15 m/s²,优于工程实际中所采用的多坡段纵断面;优化后的线路纵断面具有良好的平顺性及适应性。本方法可直观反映优化后线路纵断面的频域特性,并从波长的角度实现了纵断面优化与高速列车行车性能的关联,可用于指导桥上线路纵断面设计及优化。     

市域铁路纵断面标准研究

研究目的:市域铁路设计速度100~160 km/h,是快速、高密度、公交化的客运专线铁路。随着我国城市化进程的发展,对市域铁路建设的需求越来越大,但是已开通运营的市域铁路采用的标准规范均不统一。结合市域铁路特点,本文从区间正线最大坡度、长大坡道设置条件、相邻坡段连接、最小坡段长度几方面对市域铁路纵断面标准展开研究,以期为市域铁路项目设计及规范编制提供参考。研究结论:(1)区间正线最大坡度可以采用35‰;(2)相邻坡段坡度差大于或等于3‰时应设置竖曲线;(3)最小坡段长度不应小于200 m且相邻竖曲线不重叠;(4)本文确定的市域铁路纵断面标准较我国现行《城际规范》、《线规》、《地铁规范》规定的标准低;最大坡度与日本、法国、德国标准一致,设置竖曲线坡度差较法国、德国规定的标准低;(5)本研究成果对市域铁路线路纵断面标准确定及规范编制具有参考价值。     

货车缓冲装置和列车最大纵向力的试验研究

本文简要论述了车辆缓冲装置对列车最大纵向力的影响，通过车辆冲击试验和实际列车运动试验测试数据和电算结果对比，并就不同型式货车缓冲装置在５０００ｔ级重载列车中混编时的最大纵向力问题作了计算比较，从而说明了应用仿真研究方法研究货车缓冲装置和对列车最大纵向力进行定量分析的可行性。     

40 t轴重列车作用下铁路简支梁桥的梁轨纵向相互作用

结合几内亚Simandou重载铁路项目,建立有砟轨道单线简支梁线桥模型,分析40 t轴重列车作用下线路纵向位移阻力曲线变化对重载铁路无缝线路纵向力的影响。研究结果表明:当墩顶线刚度较小时,钢轨制动附加应力随纵向阻力的增大而增大,随屈服位移的增大而减小;梁轨快速位移差随纵向阻力的增大而减小,随屈服位移的增大而增大;纵向阻力变化对桥上无缝线路纵向力的影响大于屈服位移变化对纵向力的影响。     

客运专线无砟轨道线路平纵断面主要技术参数的研究

研究目的:随着我国高速铁路的发展,迫切需要确定适合我国国情的无砟轨道线路平纵断面的主要技术参数,以便作为客运专线无砟轨道铁路线路平纵断面设计提供技术参考。研究结果:研究提出了无砟轨道线路平面圆曲线半径、缓和曲线长度、夹直线及圆曲线最小长度、最大坡度、最小坡段长度、竖曲线半径等主要技术参数的建议值以及选用原则。     

列车荷载图式对桥上无缝线路纵向力的影响分析

桥上无缝线路纵向力计算分析是桥梁和轨道专业的重要工作内容,本文以新发布的《铁路列车荷载图式》为背景,针对新发布的荷载图式与以往中-活载的差异,结合轨道和桥梁的实际设计参数,深入计算分析不同荷载图式的无缝线路纵向力,并将新荷载图式与中-活载的计算结果进行对比,掌握不同荷载图式对无缝线路纵向力的影响规律。研究成果为采用新的荷载图式进行无缝线路纵向力计算、桥梁和轨道设计检算提供支持。     

斜拉桥上无缝线路纵向相互作用理论及试验研究

运用梁轨纵向相互作用机理,建立斜拉桥上无缝线路纵向力计算模型,以一座铁路常用双塔钢桁斜拉桥为例,对斜拉桥上无缝线路纵向相互作用规律进行理论和试验研究。分析结果表明:在主桥左右两端各铺设一组单向伸缩调节器,主桥上钢轨纵向力可得到有效的控制,现场试验测试的桥面纵向位移及钢轨伸缩力分布规律与理论计算基本相同,所建立模型可用于斜拉桥上无缝线路纵向相互作用分析;钢轨挠曲力计算时,可在斜拉桥主跨及其邻跨上布置荷载,且不必考虑列车入桥方向的变化;钢轨伸缩调节器可有效减弱列车制动荷载下的梁轨相互约束作用,减小线路受力变形。     

城际铁路地下车站平坡设置研究

城际铁路地下车站普遍采用2‰的坡段以解决纵向排水问题,但设置2‰的纵坡不仅增加车站土建施工难度,还对后期的设备安装、装修等带来诸多不便。文章根据相关设计规范,结合线路平面条件、车站布置、隧道断面等,分析城际铁路与地铁纵断面设计异同、地下车站设置平坡对排水产生的影响,并提出解决方案。研究认为,城际铁路地下车站内排水可通过垫层找坡、底板找坡等方式解决,隧道内排水可通过沟底找坡方式解决。端头为直线的地下车站可设置为平坡;端头为曲线的地下车站不宜设置为平坡,需根据缓和曲线、竖曲线、道岔等参数计算确定。     

普速铁路线路大修施工平纵面控制工作探讨

为保持普速铁路列车快速、重载、平稳、安全、不间断地运行,每通过一定运量后就要对其进行有计划的线路大修,改善线路平面、纵断面,恢复线路良好地技术状态。本文就普速铁路线路大修时如何更好地做好平、纵断面的控制做一些探讨。