楊 壽 軍

(中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司,云南 昆明　650220)

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既有線小半徑曲線改造探討

楊 壽 軍

(中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司,云南 昆明650220)

以江西煤炭?jī)?chǔ)備中心鐵路專(zhuān)用線的建設(shè)為例，結(jié)合曲線半徑的選用原則，從運(yùn)輸?shù)男再|(zhì)、安全性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面，對(duì)既有線小半徑曲線改造過(guò)程中需考慮的主要事項(xiàng)進(jìn)行了分析，提出了在小半徑改造過(guò)程中的一些建議。

既有鐵路，小半徑曲線，改造

0　引言

新建江西煤炭?jī)?chǔ)備中心九江城東通用碼頭位于廬山區(qū)新港鎮(zhèn)境內(nèi)，北靠長(zhǎng)江，東與諾貝爾瓷器碼頭、交通部航務(wù)工程局九江預(yù)制廠相鄰。該中心計(jì)劃鐵路運(yùn)量2020年為到發(fā)320×104t；2025年為到發(fā)600×104t。其鐵路專(zhuān)用線利用既有接軌于琵琶湖站的烏石磯糧庫(kù)專(zhuān)用線引入裝卸站，線路全長(zhǎng)3.615 km。

既有烏石磯糧庫(kù)專(zhuān)用線修建于20世紀(jì)90年代，受地形、運(yùn)量、投資等的制約，既有專(zhuān)用線采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，最小曲線半徑為200 m。近年隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，該專(zhuān)用線周邊不斷有企業(yè)進(jìn)駐，致使該專(zhuān)用線改建較困難，特別是其小半徑曲線改造尤其困難。本文結(jié)合該專(zhuān)用線的小半徑改造與保留，簡(jiǎn)單介紹了曲線半徑的選用原則、影響小曲線半徑選擇的因素、小半徑標(biāo)準(zhǔn)的確定。

1　曲線半徑的選用原則

曲線半徑的選擇直接影響行車(chē)速度、安全、運(yùn)行時(shí)間、投資、舒適性等各項(xiàng)指標(biāo)。經(jīng)總結(jié)分析，在選擇曲線半徑時(shí)應(yīng)遵循如下原則。

1.1因地制宜、合理選用

應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，因地制宜、合理選用，在滿(mǎn)足行車(chē)速度要求的情況下，盡量以減少工程，做到經(jīng)濟(jì)合理為原則進(jìn)行選用。

1.2集中選用

根據(jù)地形地貌特征，小半徑曲線宜集中選用，以避免列車(chē)頻繁限速，惡化運(yùn)營(yíng)條件。

1.3慎用小半徑曲線

小半徑曲線有降低列車(chē)舒適度、惡化運(yùn)營(yíng)條件、增加養(yǎng)護(hù)維修工作量的缺點(diǎn)，因此應(yīng)慎用。

2　影響小曲線半徑選擇的考慮因素

小曲線半徑的選擇主要考慮運(yùn)輸性質(zhì)、安全性、地形地貌條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素。

2.1運(yùn)輸性質(zhì)

小半徑應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸性質(zhì)合理選用，對(duì)于客運(yùn)為主的鐵路應(yīng)更加注重旅客的乘車(chē)舒適性，宜用較大的曲線半徑，對(duì)于以貨運(yùn)為主的鐵路，則應(yīng)重視輪軌磨耗對(duì)運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)維修的影響。

2.2安全性

最小曲線半徑的選擇必須滿(mǎn)足車(chē)輛通過(guò)時(shí)的安全和穩(wěn)定，需保證列車(chē)運(yùn)行時(shí)不傾覆，有足夠的抗傾安全儲(chǔ)備。

2.3地形地貌條件

小半徑曲線的選擇應(yīng)與地形地貌結(jié)合，綜合考慮環(huán)保等方面的要求，盡量減少對(duì)環(huán)境的影響。

2.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素

小半徑曲線的選擇需綜合比選研究在減少初期投資的情況下，是否會(huì)增大運(yùn)營(yíng)支出和養(yǎng)護(hù)維修支出，全面權(quán)衡得失后合理選用。

3　小半徑曲線的計(jì)算分析

小半徑曲線計(jì)算分析主要應(yīng)考慮舒適性、磨耗和抗傾覆安全系數(shù)。

3.1有客運(yùn)時(shí)考慮舒適性

線路通行旅客列車(chē)時(shí)，曲線設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足最高行車(chē)速度要求，且要滿(mǎn)足列車(chē)以最高速度通過(guò)曲線時(shí)其欠超高小于允許值。其曲線半徑需滿(mǎn)足：

Vmax——最高行車(chē)速度；

hmax——最大超高；

hqy——允許欠超高。

3.2鋼軌磨耗條件

客貨共線鐵路，要同時(shí)考慮旅客乘坐的舒適度要求和貨車(chē)通過(guò)時(shí)對(duì)內(nèi)外軌的磨耗，需盡量保證內(nèi)外軌磨耗均勻。其曲線半徑需滿(mǎn)足：

式中：Rsj——計(jì)算半徑；

Vh——貨車(chē)設(shè)計(jì)速度；

hgy——允許過(guò)超高。

光學(xué)波段包括可見(jiàn)光(380nm-760 nm)和近紅外(760nm-1200nm)，仿石器材的光譜曲線應(yīng)與真山石相近。

3.3抗傾覆性

以貨運(yùn)為主的鐵路曲線半徑的選擇主要考慮抗傾安全，需保證列車(chē)在曲線上運(yùn)行時(shí)有一定的抗傾安全系數(shù)。其曲線半徑需滿(mǎn)足：

Ra≥11.8×V2/(h+S2/2na-hf-hz)。

式中：Ra——計(jì)算半徑；

n——抗傾覆系數(shù)，取3；

V——行車(chē)速度；

a——車(chē)輛重心高度；

hf——風(fēng)力當(dāng)量超高；

hz——車(chē)輛橫向振動(dòng)當(dāng)量超高。

4　工程實(shí)例

4.1工程概況

江西煤炭?jī)?chǔ)備中心鐵路專(zhuān)用線似利用既有烏石磯糧庫(kù)專(zhuān)用線，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)改擴(kuò)建。既有烏石磯糧庫(kù)專(zhuān)用線建于20世紀(jì)90年代，受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件及運(yùn)量限制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低。既有專(zhuān)用線長(zhǎng)4.55 km，共有7個(gè)曲線。

既有曲線半徑情況見(jiàn)表1。

表1　既有曲線半徑表

既有專(zhuān)用線示意圖見(jiàn)圖1。

江煤專(zhuān)用線似利用既有專(zhuān)用線方案如圖2所示。

4.2小半徑曲線改造方案研究

根據(jù)以上分析，本工程主要利用既有烏石磯糧庫(kù)專(zhuān)用線的起點(diǎn)至K2+300段線路，影響的交點(diǎn)主要為JD1～JD5。本工程為專(zhuān)用貨運(yùn)鐵路，線路總長(zhǎng)3.6 km(含裝卸站)，實(shí)際區(qū)間的走行長(zhǎng)度為2.3 km，路段的設(shè)計(jì)速度為60 km/h，貨車(chē)行車(chē)速度40 km/h。根據(jù)《Ⅲ、Ⅳ級(jí)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定“新建工程最小曲線半徑為300 m，改建既有線的個(gè)別小半徑曲線根據(jù)實(shí)際情況可保留?！?/p>

本工程中JD1既有半徑為200 m，不能滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，該交點(diǎn)半徑有條件改造為350 m，且不會(huì)引起較大影響和工程量。JD2，JD3和JD5既有曲線半徑均能滿(mǎn)足規(guī)范要求，故JD2，JD3和JD5改造時(shí)半徑維持既有。JD4既有曲線半徑為250 m，不能滿(mǎn)足現(xiàn)有規(guī)范的一般要求，經(jīng)研究，該曲線改造困難，即使按半徑300 m進(jìn)行改造也將引起煉油廠牽出線的改移和諾貝爾瓷磚廠的房屋拆遷，拆遷面積達(dá)2 310 m2，工程量和社會(huì)影響較大。JD4按R-300 m半徑改造方案示意如圖3所示。

JD4半徑維持既有250 m和改造為300 m方案對(duì)照情況如表2所示。

表2　JD4半徑維持既有250 m和改造為300 m方案對(duì)比表

由以上分析若對(duì)既有JD4進(jìn)行改造，將引起較大的工程量，且工程實(shí)施難度大。

4.3JD4曲線計(jì)算分析

由于對(duì)JD4進(jìn)行改造將引起較大工程量，且難實(shí)施，故本次根據(jù)線路的運(yùn)輸性質(zhì)，地形地貌等條件對(duì)維持既有半徑R-250 m

方案進(jìn)行了分析計(jì)算。分別根據(jù)舒適性、鋼軌磨耗條件、抗傾覆性進(jìn)行計(jì)算得到相應(yīng)的最小曲線半徑如表3所示。

表3　最小曲線半徑

由計(jì)算結(jié)果可知，在本工程條件下(貨運(yùn)鐵路、設(shè)計(jì)速度60 km/h)曲線半徑只需達(dá)到240 m即能滿(mǎn)足困難條件下的運(yùn)輸需求。

4.4推薦方案

根據(jù)以上分析，本工程若根據(jù)規(guī)范新建工程最小半徑要求將JD4(R-250 m)曲線改造為300 m，勢(shì)必將引起煉油廠牽出線的改移和諾貝爾瓷磚廠廠房的局部拆遷，工程量、工程投資和社會(huì)影響均較大，難以實(shí)施。

結(jié)合小半徑曲線計(jì)算結(jié)果可知既有R-250 m半徑的曲線能夠滿(mǎn)足使用需求，故在與相關(guān)管理、使用、維護(hù)等部門(mén)溝通研究后對(duì)該R-250 m的小半徑曲線予以保留，僅根據(jù)超高及加寬要求對(duì)既有緩和曲線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

4.5結(jié)論

本次成果滿(mǎn)足安全、穩(wěn)定性和使用功能的需求，同時(shí)避免了房屋拆遷和對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路的改遷，避免了大遷大改，極大的減少了工程實(shí)施難度，節(jié)省了工程投資，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)鐵路建設(shè)步伐的推進(jìn)，相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的完善和提高。一些既有鐵路，尤其是老線，隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步、國(guó)力的提升及市場(chǎng)的需求也隨之迎來(lái)改擴(kuò)建，在對(duì)既有鐵路改造過(guò)程中不可避免的會(huì)涉及小半徑曲線，是否對(duì)既有小半徑曲線進(jìn)行改造及選擇多大的曲線半徑進(jìn)行改造比較合適，由于涉及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選定、工程投資、實(shí)施難度、對(duì)既有線的影響等，需要針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，結(jié)合影響小曲線半徑選擇的因素進(jìn)行綜合計(jì)算比較后選擇合適的方案。

[1]GB 50090—2006，鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50012—2012，Ⅲ、Ⅳ級(jí)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50091—2006，鐵路車(chē)站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)路基[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1992.

[5]鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)站場(chǎng)及樞紐[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,2009.

[6]易思蓉.鐵路選線設(shè)計(jì)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2005.

Briefly studies on reconstruction of small radius curves

Yang Shoujun

(SouthwestCompanyofChinaRailwaySiyuanSurveyandDesignGroupCo.,Ltd,Kunming650220,China)

Taking Jiangxi coal storage center passenger-special railway line construction as an example, combining with selecting principle of curve radius, starting from aspects of transportation properties, safety and technological economy, the paper analyzes major factors needing attention in small-radius curve transformation on existing railway line, and puts forward some small-radius curve transformation suggestions.

existing railway, small-radius curve, transformation

1009-6825(2016)08-0163-03

2016-01-06

楊壽軍(1983- )，男，工程師

U212.3

A