鄭焦城際鐵路開(kāi)行普速列車曲線超高研究

胡江民

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

1 鄭焦城際鐵路概況[1]

線路概況：鄭州至焦作城際鐵路位于河南省西北部，鄭州市和焦作市境內(nèi)，南起鄭州樞紐鄭州站，向北過(guò)黃河后經(jīng)過(guò)武陟縣、修武縣，沿新月線引入既有焦作站。線路全長(zhǎng)77.785 km，設(shè)車站5座。

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)鐵路類別：城際鐵路。

(2)正線數(shù)目：雙線。

(3)最大坡度：20‰。

(4)速度目標(biāo)值：200 km/h。

(5)最小曲線半徑：一般地段4 000 m，兩端引入樞紐根據(jù)設(shè)計(jì)速度合理確定。

(6)牽引種類：電力。

(7)到發(fā)線有效長(zhǎng)度：650 m。

(8)行車指揮方案：調(diào)度集中。

(9)列車運(yùn)行控制方式：自動(dòng)控制。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

2.1 選擇依據(jù)

(1)《關(guān)于新建客運(yùn)專線鐵路曲線超高設(shè)定的指導(dǎo)意見(jiàn)》(鐵集成[2009]86號(hào))。

(2)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2014)。

(3)《新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)[2005]140號(hào))。

2.2 超高設(shè)置原則及參數(shù)選擇

(1)曲線超高設(shè)置原則

曲線超高設(shè)置應(yīng)優(yōu)先滿足本線直通高速動(dòng)車組列車的旅客舒適度要求，并兼顧本線進(jìn)出站普速列車的旅客舒適度要求。

(2)行車速度的選擇

根據(jù)鄭焦城際鐵路初步設(shè)計(jì)審查意見(jiàn)，鄭焦城際鐵路推薦速度目標(biāo)值采用200 km/h，但最小曲線半徑采用4 000 m，正線線間距相應(yīng)采用4.6 m，線路平面條件滿足列車250 km/h速度運(yùn)營(yíng)要求[2]。

高速列車行車速度：按一站直達(dá)高速動(dòng)車V-S曲線選擇每一曲線的實(shí)際允許行車速度[3]，初近期考慮200 km/h，遠(yuǎn)期鄭焦城際鐵路向太原方向延伸時(shí)考慮250 km/h。

低速列車行車速度：按站站停普速列車V-S曲線選擇每一曲線處實(shí)際允許行車速度[3]。

(3)超高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取

200 km/h高速列車與普速客車混行時(shí)，超高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)按《新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)[2005]140號(hào))[4]選取，具體見(jiàn)表1。

表1 200 km/h高速列車與普速客車共線運(yùn)行超高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) mm

遠(yuǎn)期250 km/h高速動(dòng)車組與普速客車混行時(shí)，超高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)按《關(guān)于新建客運(yùn)專線鐵路曲線超高設(shè)定的指導(dǎo)意見(jiàn)》(鐵集成[2009]86號(hào))及《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2014)選取，具體見(jiàn)表2。

表2 250 km/h高速列車與普速客車共線運(yùn)行超高參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5] mm

3 200 km/h高速動(dòng)車組與120 km/h普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高設(shè)計(jì)方案

3.1 實(shí)設(shè)超高計(jì)算、設(shè)置情況

根據(jù)高、低速車V-S曲線，按照《新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)[2005]140號(hào))規(guī)范要求，計(jì)算200 km/h高速動(dòng)車組與普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高[6]，詳見(jiàn)表3、表4。

表3 200 km/h、120 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(左線)

表4 200 km/h、120 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(右線)

3.2 實(shí)設(shè)超高設(shè)置分析

該方案超高設(shè)置旅客舒適度情況見(jiàn)表5。

表5 200 km/h、120 km/h共線運(yùn)行舒適度統(tǒng)計(jì)

由表5可知，200、120 km/h共線運(yùn)行，可基本實(shí)現(xiàn)高速車不限速，限速曲線可通過(guò)增大曲線半徑消除。

4 250 km/h高速動(dòng)車組與普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高設(shè)計(jì)方案

該方案是考慮遠(yuǎn)期鄭焦城際鐵路向太原方向延伸以后，高速動(dòng)車組速度目標(biāo)值可提高到250 km/h，本次對(duì)250 km/h高速動(dòng)車與普速客車共線運(yùn)行超高設(shè)置方案也進(jìn)行了研究。

4.1 方案說(shuō)明

4.1.1 方案1 250 km/h與120 km/h客車共線運(yùn)行方案

(1)實(shí)設(shè)超高設(shè)置情況

根據(jù)高、低速車V-S曲線，按照《關(guān)于新建客運(yùn)專線鐵路曲線超高設(shè)定的指導(dǎo)意見(jiàn)》(鐵集成[2009]86號(hào))、《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》及《新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)[2005]140號(hào))規(guī)范要求，計(jì)算本線提速至250 km/h高速動(dòng)車組與120 km/h普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高，詳見(jiàn)表6、表7。

表6 250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(左線)

表7 250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(右線)

(2)實(shí)設(shè)超高設(shè)置分析

該方案超高設(shè)置旅客舒適度情況見(jiàn)表8。

表8 250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行舒適度統(tǒng)計(jì)

曲線5需要限速的原因主要是低速車運(yùn)行速度僅52 km/h(左線)、75 km/h(右線)，高低速速差大，且半徑為4000 m，若增大半徑至5500 m，則無(wú)需限速。

曲線10、14、15需要限速的原因均為高低速速差大且半徑小，通過(guò)增大曲線半徑可取消限速。

4.1.2 方案2 250 km/h高速動(dòng)車組與160 km/h普速客車共線運(yùn)行方案

(1)實(shí)設(shè)超高計(jì)算設(shè)置情況

根據(jù)高、低速車V-S曲線，計(jì)算本線提速至250 km/h高速動(dòng)車組與160 km/h普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高，詳見(jiàn)表9、表10。

表9 250 km/h、160 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(左線)

表10 250 km/h、160 km/h共線運(yùn)行曲線超高計(jì)算設(shè)置(右線)

(2)實(shí)設(shè)超高設(shè)置分析

該方案超高設(shè)置旅客舒適度情況見(jiàn)表11。

表11 250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行舒適度統(tǒng)計(jì)

4.2 250 km/h高速動(dòng)車組與普速客車共線運(yùn)行實(shí)設(shè)超高設(shè)計(jì)方案初步結(jié)論

由250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行方案及250 km/h、160 km/h共線運(yùn)行方案舒適度情況分析可知，250 km/h、160 km/h共線運(yùn)行方案較250 km/h、120 km/h共線運(yùn)行方案高速、普速車舒適度均有提高，且限速?gòu)澋罍p少1個(gè)。故為提高高速車及普速車舒適度及減少限速?gòu)澋?，建議遠(yuǎn)期高速動(dòng)車組速度目標(biāo)值提高到250 km/h，普速車速度目標(biāo)值也宜提速至160 km/h。

5 結(jié)語(yǔ)

高速、普速共線運(yùn)營(yíng)的線路，速差越小，高速車限速曲線越少，舒適度越高；速差越大，高速車限速曲線越多，舒適度越差；且在曲線半徑長(zhǎng)度已經(jīng)確定的情況下，通過(guò)調(diào)整實(shí)設(shè)超高來(lái)減少限速曲線及提高舒適度的作用是有限的，因此，如果某客運(yùn)專線開(kāi)行普速車必要性充分，應(yīng)該在線路平面設(shè)計(jì)之初，計(jì)算各種速度組合下超高取值，反算最小曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)度，以最大限度減少曲線限速及提高旅客舒適度，減少鋼軌磨耗。