□ 徐明明

近年來，我國鐵路行業(yè)依靠原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進消化再創(chuàng)新等手段，在高速鐵路、高原鐵路、既有線提速、復(fù)雜山區(qū)鐵路、重載鐵路、機車車輛裝備、四電集成等許多領(lǐng)域取得了重大技術(shù)創(chuàng)新成果，極大地促進了我國鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展與完善。同時，國家大力引導(dǎo)中國鐵路走向世界，為了總結(jié)積累發(fā)展創(chuàng)新成果，適應(yīng)我國鐵路“走出去”戰(zhàn)略，通過結(jié)合海外項目設(shè)計實踐，借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗，對中外鐵路線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析，對進一步宣傳我國鐵路設(shè)計理念，助推中國鐵路標(biāo)準(zhǔn)國際化具有一定的意義。

一、中外鐵路線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)概述

1.中國鐵路線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》（TB10098-2017）。適用于行車速度80～350公里/小時的標(biāo)準(zhǔn)軌距高速鐵路、城際鐵路、客貨共線I和II級鐵路、重載鐵路線路設(shè)計。

（2）《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10621-2014）。適用于新建設(shè)計速度250～350公里/小時、運行動車組列車的客運專線鐵路。

（3）《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10623-2014）。適用于新建設(shè)計速度200公里/小時及以下、僅運行動車組列車的標(biāo)準(zhǔn)軌距客運專線鐵路設(shè)計。

（4）《重載鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10625-2017）。適用于車輛軸重≥250千牛和牽引質(zhì)量≥10000噸，設(shè)計速度不大于100公里/小時的標(biāo)準(zhǔn)軌距重載鐵路設(shè)計。

（5）《III、IV 級鐵路設(shè)計規(guī)范》（GB50012-2012）。適用于近期年客貨運量小于10兆噸的Ⅲ、Ⅳ級標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路的設(shè)計。

2.UIC鐵路線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

UIC（國際鐵路聯(lián)盟）為非政府性的國際鐵路組織，在鐵路領(lǐng)域具有較高的權(quán)威性。UIC下設(shè)客運、貨運、運營等9個委員會，其規(guī)范共劃分為10個部分、598個分冊，內(nèi)容涵蓋鐵路領(lǐng)域各類專業(yè)。其中，《快速客運線路特性》（UIC703：1989）是UIC標(biāo)準(zhǔn)體系中用于線路平縱斷面設(shè)計的技術(shù)規(guī)范，適用于列車行車速度80～300公里/小時的標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路線路平縱斷面設(shè)計。

3.歐洲鐵路線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

為了實現(xiàn)鐵路互聯(lián)互通，歐盟在充分考慮安全、經(jīng)濟和可行性的基礎(chǔ)上，建立了內(nèi)容完備、層次清晰、高兼容性鐵路法規(guī)和技術(shù)規(guī)范體系。該體系包含4個層次：歐洲鐵路指令（EC）、歐洲鐵路互通性技術(shù)規(guī)范、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）及歐盟各國國家、協(xié)會和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

《軌道線路平面設(shè)計參數(shù)-軌距1435毫米及以上鐵路》（EN13803:2017）是歐洲鐵路線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，被英國、德國等歐洲國家轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于列車行車速度80～360公里/小時的標(biāo)準(zhǔn)軌及寬軌鐵路線路平縱斷面設(shè)計。

二、梅吉鐵路簡介

1.項目概況

梅吉鐵路位于尼泊爾南部區(qū)域，為國家經(jīng)濟較為發(fā)達的重點區(qū)域，沿線地形以沖積平原為主。為了滿足日益增長的客貨運需求，尼泊爾政府計劃發(fā)展鐵路運輸系統(tǒng)。2010年，印度RITES公司與尼泊爾SILT公司聯(lián)合完成了梅吉至馬哈卡利鐵路可行性研究報告，線路全長946公里，為設(shè)計時速160公里/小時單線電氣化寬軌（1676毫米）鐵路。2016年，尼泊爾鐵路局發(fā)布梅吉鐵路西段約400公里詳細設(shè)計招標(biāo)文件，要求西段按照時速200公里/小時標(biāo)準(zhǔn)軌距單線電氣化鐵路標(biāo)準(zhǔn)開展詳細設(shè)計。

2.主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)項目招標(biāo)文件及與尼泊爾鐵路局簽訂的詳細設(shè)計咨詢合同，該項目主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1所列。

表1 梅吉鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.線路設(shè)計概況

項目分兩個標(biāo)段：Butwal至Lamahi段及Kohalpur至Sukhkhad段。各段主要工程內(nèi)容見表2所列。

表2 梅吉鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

三、線路設(shè)計參數(shù)對比研究

1.主要設(shè)計參數(shù)

（1）曲線超高。曲線超高指鐵路曲線路段內(nèi)外軌間的高差，用于抵消列車在曲線路段上通過時產(chǎn)生的離心力，保證列車以設(shè)計速度安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟、舒適地通過圓曲線。緩和曲線長度、曲線半徑的重要平面參數(shù)多由曲線超高確定。對于客貨共線的鐵路，其取值由客貨列車通過曲線的速度、最大超高、欠超高及過超高允許值等參數(shù)共同確定。對于客貨共線鐵路，國內(nèi)外不同設(shè)計規(guī)范對超高的取值規(guī)定見表3所列。

（2）最小曲線半徑。鐵路最小曲線半徑的影響因素主要包括運輸性質(zhì)、列車運行安全、沿線地形條件及經(jīng)濟性等4個方面。①運輸性質(zhì)。旅客舒適度為客運專線的重要要求，鐵路內(nèi)外軌的均衡磨耗則為重載鐵路的重點關(guān)注，對于客貨列車共線運行的鐵路，舒適度和內(nèi)外軌均磨都應(yīng)綜合考慮。根據(jù)第1.0.2條規(guī)定的本規(guī)范適用范圍，本條按客貨列車共線運行Ⅰ、Ⅱ級鐵路確定最小曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)。②運行安全。列車通過曲線路段時，受力應(yīng)保持在一定的安全范圍內(nèi)，輪軌間的接觸需確保正常。最小曲線半徑的取值應(yīng)充分考慮車輛通過曲線時的安全性、穩(wěn)定性及平穩(wěn)性，其評價指標(biāo)需滿足《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》（GB5599）的要求。此外，列車在曲線上運行時，還要確保不發(fā)生傾覆，抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)滿足相關(guān)要求。③地形條件。曲線半徑取值在確保列車運行安全的前提下，應(yīng)盡量適應(yīng)線路沿線的地形條件。尤其對位于山區(qū)的鐵路，地形起伏較大，采用較小半徑的曲線最大限度適應(yīng)地形，避免破壞環(huán)境，同時減少工程數(shù)量，降低造價。④經(jīng)濟性。小半徑曲線的使用，對地形的適應(yīng)性較強，可降低工程造價，但列車運營條件變差，運營成本增加，應(yīng)加強技術(shù)經(jīng)濟比選，合理選擇最為合理的最經(jīng)濟的曲線半徑。

綜上所述，在路段旅客列車設(shè)計行車速度已充分考慮鐵路運輸性質(zhì)與安全因素。因此，線路最小曲線半徑的選擇應(yīng)結(jié)合線路運輸性質(zhì)與需求，通過綜合比選來確定路段設(shè)計行車速度和工程條件。

計算最小曲線半徑有幾種方法。TB10098中：①考慮旅客列車最高行車速度的要求。曲線上超高的設(shè)置，需確保旅客列車在曲線上以最高行車速度通過時產(chǎn)生的欠超高不大于允許值。②考慮旅客舒適度與內(nèi)外軌均磨條件的要求。對于客車與貨車共線運行的鐵路，旅客舒適條件與鐵路內(nèi)外軌磨耗均勻條件均要考慮。TB10098還對保證運行在曲線上的列車具有一定抗傾覆安全系數(shù)的最小曲線半徑及綜合考慮工程投資及運營支出的經(jīng)濟半徑做出了要求及規(guī)定。由此得出表4及表5的最小半徑推薦值。而UIC703和EN13803都對列車通過曲線時產(chǎn)生的欠過超高值作了具體規(guī)定。

表4 平面最小曲線半徑 米

表5 限速地段平面最小曲線半徑 米

（3）緩和曲線長度。TB10098中規(guī)定，緩和曲線長度既要確保列車運行安全，又要考慮旅客舒適度需求。在參數(shù)取值過程中一般遵循以下原則：超高順坡率需保證車輪不發(fā)生脫軌；超高時變率需滿足旅客舒適度要求；欠超高時變率（或未被平緩的離心加速度）也需要滿足旅客舒適度的要求。

UIC703中，緩和曲線長度主要取決于實設(shè)超高和相應(yīng)的欠超高值，而實設(shè)超高取決于平面曲線半徑；EN13803中，對超高緩和段長度和緩和曲線長度也有具體要求。

2.對比分析

三個規(guī)范平面曲線設(shè)計基本一致，僅在超高參數(shù)取值上存在一定的差異。中國鐵路設(shè)計規(guī)范基于國內(nèi)運營管理及線路養(yǎng)護經(jīng)驗，考慮到國內(nèi)外養(yǎng)護水平的差異，在超高、過超高、欠超高及舒適性允許值方面的取值較國際規(guī)范更為嚴(yán)格，造成曲線半徑較大、緩長較長。

（1）超高參數(shù)取值差異。差異主要體現(xiàn)在超高參數(shù)的取值上，造成這種差異的原因主要為國內(nèi)外鐵路養(yǎng)護水平的差異。

（2）平面參數(shù)設(shè)計流程差異。國內(nèi)規(guī)范先根據(jù)經(jīng)驗確定了實設(shè)超高的范圍并取中間值計算緩和曲線長度，并與舒適性要求進行核對，最終形成規(guī)范推薦的緩長，在后續(xù)設(shè)計中直接根據(jù)工程條件選用，再根據(jù)這些條件計算確定實設(shè)超高，復(fù)核過超高、欠超高及舒適性要求。而國外規(guī)范一般先根據(jù)客貨車比例計算均衡速度，并由均衡速度計算超高，進而計算緩和曲線長度。

3.尼泊爾梅吉鐵路線路平面設(shè)計參數(shù)確定

（1）平面曲線參數(shù)設(shè)計原則。根據(jù)咨詢合同要求，綜合分析國內(nèi)外規(guī)范線路平面曲線參數(shù)取值的有關(guān)要求，在尼泊爾鐵路實踐中，超高、過超高、欠超高等參數(shù)的限值參照UIC709規(guī)范要求計算最小曲線半徑；曲線實設(shè)超高根據(jù)行車量確定的均衡速度計算，進而計算各曲線的緩和曲線長度。

（2）設(shè)計參數(shù)取值。通過計算得知，最小曲線半徑為2150米，考慮施工便利，設(shè)計實踐中困難情況下取2200米，一般情況下取2500米。根據(jù)項目所處區(qū)域地形地貌情況，確定了項目采用的曲線半徑系列，及對應(yīng)的實設(shè)超高和緩和曲線長度。見表6所列。

表6 尼泊爾梅吉鐵路平面設(shè)計參數(shù)取值

四、結(jié)論

通過尼泊爾項目實踐，中外鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在線路平面曲線參數(shù)設(shè)計的理論、原理基本一致，但雙方在設(shè)計理念、參數(shù)限值要求等方面還存在一定的差距。在設(shè)計理念方面，中國規(guī)范根據(jù)多年的建設(shè)養(yǎng)護經(jīng)驗，形成了適用于不同線路等級的平面曲線參數(shù)推薦值，設(shè)計實踐中直接查表取值即可。在國外項目中往往需根據(jù)實際情況確定曲線半徑，計算超高、緩長等參數(shù)。在參數(shù)限值方面，因中外鐵路養(yǎng)護能力的差距，對舒適性要求的差別，造成了超高等參數(shù)限制有些不一致。一般來說，國內(nèi)規(guī)范的取值要求嚴(yán)于國際規(guī)范，這也是造成國內(nèi)平面曲線半徑較大、緩長較長的原因。