提高列车速度的理论及线路平面参数课件.ppt

提高列车速度的理论与线路技术条件提速对策提速对策最小平曲线半径及其行车动力学参数最小平曲线半径及其行车动力学参数高速铁路最小平曲线半径高速铁路最小平曲线半径制约提高速度的技术因素制约提高速度的技术因素 讨论题讨论题一、制约提高速度的技术因素一、制约提高速度的技术因素         为了提高列车的速达性，必须提高其物理能力，即提高最高允许速度、曲线限速、过岔速度、加速和减速性能等但是，构成铁路系统的车辆、线路电力、信号等各种基础因素是错综复杂的，成为提高速达性的障碍，必须设法消除这些障碍从大的方面来分析，制约提高速度的技术因素有软性制约因素和硬性制约因素之分；硬性制约因素包括：动力运转性能，制动性能，列车运行平稳性，集电性能，列车控制等；软性制约因素包括：法规规定，舒适度，环境标准等（一）硬性制约因素（a）动力运转性能当克服走行阻力（空气阻力、滚动阻力和坡道阻力）的驱动力不足时，速度就难以提高车辆的功率增加，不仅涉及成本问题，而且，在物理方面还有动力装置的单位功率和安装空间的制约问题另外，还有加大驱动力，车轮仍旧打滑，无法产生加速力的粘着限度问题由于粘着系数具有随速度提高反而降低的趋势；另一方面，走行阻力是随速度提高而增大的（空气阻力是与速度平方成正比增加），因此，从粘着力和走行阻力要达到平衡的粘着性能来分析，存在着一个速度限界。

法国TGV高速列车创造了515.3km/h轮轨铁路最高试验速度 (b)制动性能 速度问题首先是以能使列车安全停止为前提条件的，从安全角度出发，希望制动距离尽可能地短些，但是，迫使车轮停止转动的力不断增大，一旦超过钢轨和车轮间的粘着限度时，车轮将会打滑，无法产生减速力，这种限度是客观存在的可以说，依靠钢轨和车轮间粘着来实现制动的情况中，提高粘着性能是提高制动性能的关键制动性能是构成信号安全系统的基础如果想提高速度，在提高制动性能的同时，必须调整运输安全系统 (c)运行的平稳性 车辆和线路之间的相互关系决定运行的平稳性作为车辆特性，当运行速度达到某个程度时，车辆会突然发生左右方向的自激振动，这种现象称为蛇行运动为了不发生蛇行运动，需要选择和确定运行装置的各项技术参数即使不发生蛇行运动，如果达到高速运行时，由于车辆和轨道不平顺之间的相互作用，也会使车轮作用在钢轨上的力（轮重和横压）发生变化，发生“轮重减载”现象，这样，不仅加剧了轨道的破坏，甚至还有发生脱轨的危险，因为轮重和横压是由于车轮和钢轨相互作用而产生的，所以，在提高速度时，必须同时考虑轨道构造和车辆构造在轨道构造方面，要设置合理的转向架的转动阻力，适应于小半径曲线中的运行条件，要设计减少轨道负担的车辆构造。

由于车辆通过曲线时，受到离心力的影响，所以，通过曲线的速度受到曲线半径的限制如果处理好超高度、欠超高和缓和曲线长度之间的关系，在保证平稳性和舒适度的前提下，仍有可能提高曲线限速 (d)集电性能 电气化运输靠地面供应电力，集电性能决定于车辆和接触网之间的相互关系受电弓和接触网构成一个振动系统，当高速运行时，受电弓对于接触网的追随性降低了，有时会发生火花，最不利情况下还会发生中断电流现象因此，在提高速度时，必须把受电弓和接触网看成一体，从而获得尽可能稳定的集电系统 (e)列车控制 为了便于线路上的所有列车安全运行，必须具有能控制列车间隔和速度的信号保安系统这个系统是以制动性能为基础的在考虑提高速度时，必须将制动性能和行车安全系统视为整体，千方百计地加以改善另外，列车的运动能量是和速度的平方成正比，提高速度后，万一发生相撞时，受害程度也会和速度平方成正比增加因此，随着列车提高速度，有必要加强列车控制方面的安全度 （二）软性制约因素 (a) 规定 在部令、部内规则、标准和指导等各层次中都有许多规定，比如紧急制动距离、最小曲线半径等标准此外，限制速度的规定随着技术水平的提高和列车运行条件的变化，将会有很多可以修改的地方。

特别是车辆重量（轮重、簧下质量等）和轨道破坏之间有关因果关系的研究正在不断深化，如这些研究进一步深入，就有可能修改现行的有关速度和轨道结构的规定这些研究和修改将有利于节省经费和提高速度 (b)舒适度 过去，作为通过曲线时舒适度标准定为左右方向稳态加速度值不超过0.08g最近，研究开发了陀螺式测定器，从而可以在车内正确测定车体旋转角速度从舒适度角度出发，车体旋转角速度的目标取为5°/s以下根据这个标准可以修改有关缓和曲线长度的规定对于非摆式车体的一般车辆，也有可能大幅度提高曲线限速在现行规定中容许的未被平衡超高度（未被平衡的离心加速度）是根据舒适度限度的标准(0.08g)计算得到的，其中考虑了车辆弹簧的挠度，还留有若干余量随着技术水平的提高和人们对加速度的感觉随时代共同变化，这些规定应有进一步修改的余地 (c)环境标准          环境问题是铁路提高最高允许速度时的最大课题，铁路建设达到环境标准已成为铁路线提速的关键列车以高速进入隧道时，在相反的洞口会发生冲击声，为了缓和这种冲击声，在隧道入口处采取了设缓冲墙等措施，但是，在进一步提高速度时，这个问题仍旧是一个制约因素        建设成本也是一个控制提速的制约因素。

制约提速的技术因素解决后，成本成为最大的制约因素伴随着提速，即随着车辆和地面设备等基础因素水平不断提高，成本也会增加，如何从技术上控制这些成本的增加即成为关键问题了在具体提速时，应极力减少车辆和地上设备的追加投资，还应极力控制动力费和养护费的增加 二、提速对策二、提速对策 1、 粘着性能的改善 粘着性能对于加速和减速性能起着决定作用粘着性能对于加速和减速性能起着决定作用为为了了使使粘粘着着系系数数尽尽可可能能增增大大，，必必须须改改善善粘粘着着条条件件，，其其方方法法有有二二种种：：一一种种为为加加强强轮轮轨轨之之间间接接触触的的状状态态管管理理，，以以提提高高粘粘着着系系数数，，这这种种方方法法称称为为表表面面管管理理；；表表面面管管理理的的途途径径包包括括净净化化车车轮轮踏踏面面和和加加强强钢钢轨轨表表面面管管理理净净化化车车轮轮踏踏面面常常采采用用清清扫扫器器和和研研磨磨器器；；钢钢轨轨表表面面管管理理包包括括波波形形打打磨磨、、几几何何线线型型维维护护以以及及轨轨面面增加增粘材料等增加增粘材料等另另一一种种为为控控制制作作用用于于车车轮轮上上的的力力（（驱驱动动力力或或者者制制动动力力）），，从从而而获获得得稳稳定定、、高高值值的的粘粘着着系系数数。

这这种种方方法法称称为为粘粘着着力力控控制制常常用用的的粘粘着着力力控控制制方方法法有有使使用用交交流流电电机机和和直直流流分分激激电电机机两两种种通通过过选选择择发发挥挥这这些些电电机机特特性性的的适适当当控控制制方方法法，，减减少少空空转转时时的的扭矩，从而提高粘着性能扭矩，从而提高粘着性能此此外外，，减减少少轮轮重重变变化化、、增增加加列列车车轴轴数数和和运运输输条条件件的的改改善善也也是是十分重要的增粘途径十分重要的增粘途径 铁路车辆的粘着制动就是在车轮上施加使其停止旋转的力，使车轮踏面和轨头表面的接触面产生一个和前进方向相反的粘着力，从而达到减速、停车的目的如何获得较大的粘着力是提高制动性能的决定因素提高制动性能实现高速化的有以下对策： (a)有效地利用粘着力 2、、 制动性能和行车保安系统的改善制动性能和行车保安系统的改善 车轮和钢轨之间的粘着限度是随着钢轨表面情况而有很大的车轮和钢轨之间的粘着限度是随着钢轨表面情况而有很大的离散性如提高制动力，滑行现象也将随着期望的粘着系数离散性如提高制动力，滑行现象也将随着期望的粘着系数的增大而提高一旦产生滑行，车轮踏面会有扁疤，车轮和的增大而提高。

一旦产生滑行，车轮踏面会有扁疤，车轮和钢轨之间就会发生较大冲击，加剧对轮轨的损伤因此，作钢轨之间就会发生较大冲击，加剧对轮轨的损伤因此，作为有效利用粘着力的方法，可考虑将制动力和粘着特性合在为有效利用粘着力的方法，可考虑将制动力和粘着特性合在一起加以控制在日本新干线电动车组中，即是使减速度沿一起加以控制在日本新干线电动车组中，即是使减速度沿着粘着特性曲线那样对制动力进行控制的为了防止粘着系着粘着特性曲线那样对制动力进行控制的为了防止粘着系数增加导致滑行，必须在列车上设置防止滑行的机构，检测数增加导致滑行，必须在列车上设置防止滑行的机构，检测滑行趋势一旦出现滑行，立即暂时缓解制动力；滑行趋势一旦出现滑行，立即暂时缓解制动力；(b)增加粘着的对策增加粘着的对策 为为了了提提高高高高速速区区域域的的制制动动性性能能，，必必须须研研究究提提高高粘粘着着系系数数的的对对策策在在日日本本新新干干线线中中，，制制动动时时把把清清扫扫车车轮轮踏踏面面的的研研摩摩器器压压到到车车轮轮上上，，从从而而增增加加粘粘着着在在法法国国TGV中中，，是是通通过过合合并并使使用用附附挂挂车车的的踏踏面面制制动动器器和和盘盘式式制制动动器器（（其其中中踏踏面面制制动动器器仅仅在在200km/h以以下下起起作作用用）），，结结合合清清扫扫车车轮轮踏踏面面，，来来承承担担一一部部分分制制动力。

动力这这种种制制动动方方式式是是在在清清除除车车轮轮踏踏面面上上的的污污染染膜膜同同时时，，利利用用车车轮轮踏踏面面的的粗粗糙糙化化，，在在使使钢钢轨轨表表面面的的污污染染膜膜破破坏坏，，从从而而达达到到提提高高粘粘着着系系数数的的目目的的需需要要进进一一步步研研究究研研磨磨器器的的成成份份，，使使硬硬质质粒粒子子附附着着于于车车轮轮踏踏面面上上，，从从而而增增加加车车轮轮和和钢钢轨轨之之间间接接触触面面的的固固体接触部分，以便进一步增加粘着的效果体接触部分，以便进一步增加粘着的效果增增粘粘研研磨磨器器使使车车轮轮踏踏面面粗粗糙糙化化，，与与此此同同时时则则增增加加了了磨磨耗耗，，因因此此，，研研磨磨器器应应采采用用不不致致使使高高速速列列车车的的车车轮轮踏踏面面产产生生异异常常磨磨耗耗的的器器材材目目前前使使用用的的研研磨磨器器材材料料有有：：铁铁烧烧结结、、合合成成材材料料和和率率烧烧结结等等在在高高速速化化的的发发展展过过程程中中，，研研究究开开发发有有效效的的增增粘粘制制动动研摩器是最重要的研究课题研摩器是最重要的研究课题 (c)采用非粘着的制动系统采用非粘着的制动系统 对对于于粘粘着着制制动动，，存存在在着着粘粘着着性性能能的的限限度度。

为为了了获获得得限限度度以以上上的的减减速速度度，，可可采采用用不不依依赖赖于于轮轮轨轨间间粘粘着着的的制制动动系系统统，，如如电电磁磁吸吸附附制制动动和和涡涡流流制制动动等等电电磁磁吸吸附附制制动动曾曾在在日日本本信信越越线线横横川川——轻轻井井间间的的大大坡坡道道中中，，作作为为专专用用机机车车的的停停留留制制动动而而被被使使用用过；在其它国家也有许多使用实例过；在其它国家也有许多使用实例 (d)改善信号保安体系改善信号保安体系 在最高时速达在最高时速达200km/h以上时，采用机载信号系统以上时，采用机载信号系统 (e)列车防护列车防护 采用无线电装置作为预警系统，以乘务员在列车上发报为主，采用无线电装置作为预警系统，以乘务员在列车上发报为主，同时车载系统与道口防护开关相结合如果巡道养护人员携同时车载系统与道口防护开关相结合如果巡道养护人员携带无线电装置，就可以从地面来阻止列车运行带无线电装置，就可以从地面来阻止列车运行 (f)道口对策道口对策 采用定时报警控制装置采用定时报警控制装置提高线区的防灾保安水平，根据线区实际情况采取相应措施提高线区的防灾保安水平，根据线区实际情况采取相应措施3 提高列车走行的安全性和平稳性 （1）列车走行的安全性 如果考虑转动车轮在钢轨侧面的爬上情况时，那么滑下的力等于滑上力与摩擦力的和。

可以用下列公式表示： 车辆的走行安全性中脱轨和倾覆是主要问题颠覆和列车通过曲线时的状态有密切关系，此处，主要考虑脱轨的问题 从而可推导出下列纳达尔公式： 式中：Q——横压 ；P——轮重；θ——轮缘角；μ——摩擦系数一般称Q/P为脱轨系数 当θ=60°，μ=0.30时，Q/P=0.94；这时相当于轮重的94% 以上的横压在工作，车轮的轮缘沿着钢轨侧面边滚动边爬轨但是，车轮爬轨必须有一定的作用时间（约1/20秒），当作用时间是瞬时，即使Q/P大，也不致发生脱轨现象在脱轨系数的容许限度中再保留20%的余量，可以得到下列判别标准：Q/P≤0.8     （t≥0.05 秒），Q/P≤0.04/t  （ t≤0.05 秒）有时，即使横压不太大，由于轮重减载也会发生脱轨现象如曲线地段的超高不足，超高过量，风的影响，车体的横向振动，以及车辆和轨道的平面扭曲等都会引起轮重减载从安全角度考虑，相对于平均轮重，是以静态的轮重减载60%以下，动态的轮重减载80%以下为目标车体左右振动加速度和脱轨系数之间有很高的相关性对于二轴货车，为了使其脱轨系数不超过0.8，希望车体左右振动加速度在0.4g以下高速化时，为了不降低走行安全性，必须避免出现过大的横压和轮重减载现象。

 （2）列车走行的平稳性 车轮在直线走行过程中，当列车达到一定速度时，车体会发生左右方向的自激振动，即发生蛇行运动这种蛇行运动不仅降低舒适度，而且，构成破坏轨道的因素，诱发脱轨的危险性正确地确定车辆各种技术参数和弹簧系的各种参数，可以提高发生列车蛇行运动的临界速度为了使高速走行中不发生蛇行运动，正确地选择影响走行平稳性的车辆有关参数和增加平稳性的方向此外，加大转向架转向阻力，提高轴箱前后支撑刚度，也可以使产生蛇行运动的临界速度得到提高但是，这一系列阻止发生蛇行运动的要素中，例如：延长固定轴距、加大转向架转动阻力、提高轴箱前后支撑刚度等，同时也会恶化车辆通过曲线时的性能所以，在决定车辆有关参数的过程中，要考虑在使用速度范围内不发生问题的前提下，尽可能降低发生蛇行运动的临界速度，从而改善列车通过曲线的性能 (3)防止轮重变化的对策 轮重极端地变大和极端地变小不仅会加快车轮和轨道的破坏和疲劳而且有诱发脱轨的危险性，因此，必须千方百计地避免上述两种现象另外，轮重变化也会降低粘着性能 另外，减少车辆簧下质量和簧间质量，也可以减轻轨道的负担，节省轨道维修费用因此，在国外高速列车车辆中，使车辆轴承、轴箱等都小型化，齿轮等驱动装置都轻量化，高速车辆与普通车辆相比，簧下质量减轻了10%左右。

同时，降低轨道弹性系数，消除钢轨踏面上细小的凹凸不平顺也是重要的 (4)降低转向横压的对策 为了提高走行的安全性和平稳性，在减少轮重变化的同时，降低横压也是重要的对策当有转向架的车辆通过曲线时，转向架在钢轨的引导下，在转向过程中会产生横压这种横压由两种因素产生：一种是几何学的因素，即车轴延长线不通过曲线中心而产生的另一种是构造上的因素，即车体和转向架之间存在旋转阻力（为了防止车辆蛇行运动，需要存在某程度的旋转阻力）转向架通过曲线的情况大致如下：当车辆进入缓和曲线时，转向架的第1轴轮缘接触外轨，因其反力使转向架转向这时，车轮即向外轨移动曲线轨距加宽的量值；由于车轮踏面有坡度，因而发生左右车轮直径差，轮轴自行旋转，帮助转向架转向转向横压随转向架构造和车体支承形式不同而有差异定性的倾向和曲线半径成反比增大，例如：在R=200m的曲线上，转向横压大致是R=400m曲线上转向横压的2倍 增大车轮的踏面坡度，降低相对于转向架框架的轮轴支承刚度，可以使列车在曲线走行时，轮轴的径向能对着曲线中心，从而提高轮轴的自然掌舵性但是，自然掌舵转向架进入直线运行时，容易发生蛇行运动为了控制前后轴同相位的蛇型运动，在自然掌舵转向架上设计了用联杆把车轴端部连接起来的机构。

另一种降低转向横压的对策是采用无摇枕转向架无摇枕转向架是通过转向框架上安装的空气弹簧来直接支承车体，所以，可以由空气弹簧来吸收转向架的旋转变位因为结构中没有以往转向架的摇枕梁，所以成为无摇枕梁转向架无摇枕梁转向架不仅构造简单、重量轻，而且和过去的旁撑方式相比较，转向旋转阻力小，通过曲线的横压也小另外，把车轮踏面设计成圆弧型，当车辆通过曲线时，这种圆弧形踏面可以进一步加大左右车轮的轮径差，使车辆圆滑地通过曲线，对降低横压有明显效果无摇枕转向架、轴箱的弹性支承、车轮圆弧型踏面形状、径向转向架技术等，明星改善了走行性能，从而减轻了轨道的负担，提高了列车的舒适性 （5）高速化中轨道的对策 (a)轨道承载能力 提高行车速度将会增加钢轨、轨枕、道床等轨道材料的负担其中，限制列车提高速度的重要因素是钢轨的弯曲应力或路基压力现行的轨道理论实际上就是关于速度和轨道参数（钢轨的类型、轨枕数量、道床厚度）的最佳选择从该理论出发，如需提高列车速度，则应采取下列对策使钢轨弯曲应力变小，即增大钢轨断面系数ZR（使用重型钢轨），或减小钢轨弯曲力矩Mmax，即降低车辆轮重，缩小轨枕间距; 减少路基压力Pmax； 减小道床厚度系数，即增加道床厚度。

日本的新干线上隧道和桥梁比重大，所以采用了板式轨道法国和西德的高速新线中路堑、路堤较多，所以采用的是有道碴轨道在有碴轨道线路中，除一部分桥梁区间外，都使用双块型轨枕，双块型轨枕的端面接近单根型轨枕的一倍，从而保证了轨排的横向稳定性 (b)轨道破坏 与轨道破坏直接有关的因素有：列车荷载、轨道构造、轨道材料的状态等，即：破坏系数（△）∝荷载系数(L)×构造系数(M)×状态系数(N)荷载系数(L)∝车辆系数（K）×通过总重（T）×列车速度（V）轨道破坏反映为高低不平顺、方向不平顺、轨距不平顺横压Q和轮重P相互作用等方向不平顺、轨距不平顺、横压和轮重可定量掌握相应的允许限度，从而控制轨道破坏高低不平顺占轨道破坏的主要部分，将由此引起的轨道破坏控制在一定范围内的关键是减小构造系数M，或者减小车辆系数K通过加强轨道结构，即使钢轨重型化、采用预应力混凝土轨枕、增加轨枕根树、加厚道床等，可使构造系数变小另外，车辆系数K随轮重、簧下质量减小而减小，根据走行部分的参数和特性而变化 (c)养护和维修轨道几何状态养护和维修轨道几何状态 一般地说，速度愈高，轨道不平顺的允许值应该愈小从宏观上考虑，速度和方向不平顺之间的关系可以由Birmann公式表示：f=400/V式中：f——轨道不平顺的容许限度(mm)；      V——列车速度(km/h)由上式可得，当速度为200km/h时，轨道不平顺的容许限度为2mm；当列车速度为300km/h时，容许限度为1.3mm；速度越高，容许限度越小。

另外，根据日本的研究经验，高低不平顺的限度还与各种波长有关在高速铁路上，必须严格监控长波长的轨道不平顺如果车辆保持不变，对于波长25~50m的长波长方向不平顺，在300km/h时的管理值必须比200km/h时的管理值严格2倍以上法国TGV进行380km/h高速运行试验时，铺设轨道时的标准为：方向±2mm，高低±5mm（在18m距离内）当轨道稳定以后，高低不平顺的标准为：用10m平均弦测量为3mm（成为10m弦正矢的1/2）；用31m弦测量为8.5m（半振幅为6mm）为了保持轨道良好的技术状态，除了实行轨道不平顺检测和管理外，还实行以舒适度为主的振动加速度的管理管理目标值为（全振幅加速度值）：新干线中，以安全性为主的提高速度判定标准值：上下振动为0.5g，左右振动为0.4g把判定标准的一半作为管理目标值，那么，上下振动为0.25g，左右振动为0.2g对于既有线中的优等列车，上下振动、左右振动的半振幅都为0.13g 4 提高曲线的通过速度 由于下列原因,需限制通过曲线的速度：(a)颠覆的危险当列车通过曲线时，车辆的离心力是随着速度提高而增大的当其和重力的合力脱离轨道中心时，在车辆中心处就作用有一个向曲线外侧的力（未被平衡离心力）；当这个力变大，加上受风或振动的影响，就有可能发生颠覆事故。

b)轨道破坏未被平衡离心力变大，虽然不致发生颠覆事故，但是，由于轮重和横压都变大，则促进了轨道的磨耗和破坏c)舒适度恶化未被平衡的离心力变大，会使舒适度恶化因此，要根据曲线半径限制列车的速度 三、最小平曲线半径及行车动力学参数（一）、最小平曲线半径计算公式（一）、最小平曲线半径计算公式 最最小小曲曲线线半半径径是是影影响响高高速速行行车车舒舒适适，，安安全全的的主主要要因因素素之之一一最最小小曲曲线线半半径径的的选选定定应应考考虑虑行行车车速速度度，，地地形形条条件件和和机机车车牵牵引引种种类类等等因因素素其其中中行行车车速速度度是是选选定定最最小小曲曲线线半半径径的的主主要要依依据据高高速速客客运运专专线线的的最最小小曲曲线线半半径径 R 是是根根据据客客运运最最高高速速度度 VK以以及及最大超高值最大超高值 hmax和允许欠超高和允许欠超高hQ，，按下式算得：按下式算得： 客货共线或高中速共线高速铁路的最小曲线半径客货共线或高中速共线高速铁路的最小曲线半径R是根据客运是根据客运最高速度最高速度VK和货运（中速客车）最高速度和货运（中速客车）最高速度VH（（Vz），），以及允以及允许欠超高许欠超高hQ和允许过超高和允许过超高hG，，按下式计算的按下式计算的 可见，当速度一定时，确定最小曲线半径的关键是：曲线地可见，当速度一定时，确定最小曲线半径的关键是：曲线地段外轨超高和未被平衡的离心加速度标准值。

段外轨超高和未被平衡的离心加速度标准值 （二）．最大超高（二）．最大超高 Ⅰ.安全条件所确定的最大超高度 SD当轨道超高设置为0，轨道面处于水平状态时，作用于曲线外侧的离心力和重力的合力偏离轨道中心；其偏离程度可用安全系数来表示a， 显然合力作用线在二分之一轨距范围内是有利的，即，      也即             线路设计中通过设置轨道外侧设置超高，来抵消未被平衡离心加速度；当曲线外轨超高大于0时，车体所受合力如下图：ShSS/2从安全的角度考虑，当车辆在设有超高的曲线中停车或低速通过时，如果从曲线外侧来风不会使车辆向内侧颠覆；取车体向内侧颠覆的安全系数为n，即重力作用在轨顶面1/2n以内， 则相应的最大超高应满足：日本运行高性能列车的新干线，取安全系数为3，相应的S=1435mm，H=1370mm，并考虑25%的裕量，相应的最大超高为219mm国内外经验证明，轮轨铁路按安全系数取3所确定的最大超高值，是能满足运营安全要求的    根据我国铁道部科学研究院对我国三种有代表性的车辆YZ22型客车，P60型棚车及G17型罐车进行的试验研究结果，保证安全的最大超高值以货车中的罐车在重车时为最小，其值为344(mm)，如果考虑安全系数1.5，则为344÷1.5=229(mm)。

 Ⅱ、舒适条件所确定最大超高允许值 确定曲线最大超高还应考虑到当列车在曲线上停车时，旅客对处于倾斜车体里的舒适度反映，以及车辆处于倾斜状态下时机构的可靠性条件等 ——我国铁道科学研究院的试验表明，轮轨系统客运专线实设超高允许值不应大于200mm它主要受停车时旅客乘坐舒适度要求所限当实设超高为200mm时，列车在曲线上停车时，部分旅客感到站立不稳，行走困难且有头晕不适之感 ———— 国外客运型轮轨高速铁路资料为：   日本新干线：  期望  180mm，最大  200mm；   法国TGV：    期望  180mm，最大  200mm   美国客运专线；期望  203mm，最大  229mm （三）允许欠超高(未被平衡的侧向离心加速度) 为了实现高速行车，曲线半径的标准要求很高允许适当的欠超高存在，则可降低曲线半径标准，或同样的曲线半径标准可以提高运行速度允许欠超高的确定，应使未被平衡的离心力对车辆倾斜的影响尽可能小，对轨道的偏载尽可能小 1)从安全性方面考虑欠超高从安全性方面考虑欠超高 如车辆向外侧颠覆的安全系数取4，（危险率为25%），则合力作用点在轨距的1/8以内， 相应的欠超高应满足：日本运行高性能列车的新干线，取安全系数为3，S=1435mm，H=1370mm，相应的最大欠超高为：175mm。

 可见，允许欠超高的大小，与轨距的平方成正比，与车辆的重心高度成反比确定允许侧向未被平衡离心加速度标准，还应考虑高速行车的侧向风力作用、侧向振动加速度和高速会车时的侧向力作用的影响根据轮轨系统的研究成果，在最不利情况下，这些侧向作用力的影响和离心加速度引起倾覆一起对轨道面设置超高引起的稳态倾覆起抵消作用以未考虑这些因素的侧向稳态欠超高标准作为设计限制值，是偏于安全的 2）从舒适度方面考虑欠超高）从舒适度方面考虑欠超高 旅客乘车舒适度是衡量列车通过曲线时运营质量好坏的一个最直观的指标， 国外高速铁路通过实验，确定未被平衡的离心加速度的取值标准，从而确定欠超高的允许值范围——英国和美国的试验结果表明，当欠超高达到178mm时，绝大多数乘客没有不舒适的感觉;法国铁路在未经改造的既有线上，列车以200km/h的速度通过曲线，产生的欠超高达到103mm，乘客认为舒适度是允许的 ——日本1986在中央东线用183系电车进行试验的结果来分析，在车内测定的左右方向稳态加速度值相对于未考虑弹簧影响计算出来的未被平衡离心加速度约大20%；因此，根据舒适度限度考虑的α≤0.08g计算出来的欠超高115mm中应留有20%的余地。

这样，日本在新干线上实际采用的欠超高值为：90mm，相当于α=0.06g ——法国试验研究表明，在频率1/5Hz时，均方根值为0.05g的加速度是可以容忍的；在水平方向经过3小时30分钟，旅客尚未感到疲劳 ——我国铁道部科学研究院的试验结果表明，当欠超高达到75mm时，绝大多数乘客的不舒适在轻微感觉以下综合分析结果国内外的研究试验结果，铁科提出的研究成果为：允许欠超高值，客货共线铁路一般地段为70mm，相当于未被平衡的离心加速度为 0.045g；困难地段为90mm，相当于未被平衡的离心加速度为 0.063g——京沪高速铁路的研究结果：以铁道科学研究院为第一承担单位的课题组，在综合分析国外资料的基础上，结合京沪高速铁路考虑高中速混跑的特点，并考虑到侧向风力等因素的作用，允许的最大欠超高值的取值留有20%的余地建议的未被平衡的离心加速度标准为：一般地段0.045g，困难地段0.065g 3）国际标准化组织的评价指标）国际标准化组织的评价指标 国际标准化组织（ISO）将ISO2631标准用于人体对全身振动暴露的评价其中ISO2631/1，用于对全身侧向振动的评价  根据国际通用标准-ISO2631/1，当振动作用时间为16min时，侧向均方根加速度值为1.85 m/s2，相应的侧向加速度允许值为1.5 m/s2。

当振动作用时间为25min时，侧向均方根加速度值为1.25m/s2，相应的侧向加速度允许值为1.0m/s2当振动作用时间为1小时时，侧向均方根加速度值为0.85m/s2，相应的侧向加速度允许值为0.68 m/s2当振动作用时间为2.5小时时，侧向均方根加速度为0.5 m/s2，相应的侧向加速度允许值为0.4m/s2当振动作用时间为3.5小时时，侧向均方根加速度为0.37m/s2，相应的侧向加速度允许值为0.3m/s2  （四）允许过超高值允许的最大过超高值主要由运行安全、乘坐舒适度和经济合理性三个条件确定受车辆运行安全、乘坐舒适度要求的值的确定，与欠超高值确定原理基本相同区别仅在于后者是车辆向曲线外侧倾斜，而前者是向曲线内侧倾斜据美国、日本等国的实验结果，可以认为欠超高的值与过超高的值相近国内外所作的相关实验结果可知，在静态下过超高达到150mm时，部分“旅客”已稍有不舒适感觉；所以满足安全、舒适的过超高值可取100~150mm（0.07g~0.1g）的标准对于高速铁路，国际铁路联盟对客货共线运行的轮轨系统中建议的未被平衡的过超高限制值为30--90mm，相当于未被平衡的向心加速度为0.02g~0.06g；我国铁路专家们在京沪高速铁路标准研究中建议:允许过超高值的确定，一般地段取70mm，相当于未被平衡的向心加速度0.05g；困难地段取90mm，相当于未被平衡的向心加速度0.06g。

 （五）摆式车辆的补偿欠超高和舒适度 采用摆式列车是提高曲线限速的有效举措目前世界上已有很多国家采用摆式列车，成功地提高了客运速度著名的摆式列车有瑞典的X2000、意大利的 ETR－450、西班牙的 Talgo、日本的381、德国的6llDMV等摆式客车的倾摆系统有两种，一是利用客车在曲线上运行产生的离心力，使车辆自动向曲线内侧倾摆的无源摆动，倾摆角度仅3～5；二是当客车进入曲线时，利用液压或气压伺服系统，使车辆向曲线内侧倾摆的有源摆动，其倾摆角度可达8～9我国广深铁路公司1998年引进瑞典的X—2000模式列车为有源摆动，最大倾摆角度为8.5；西南交通大学正在研制的摆式客车最大倾摆角度为8，因倾摆时外侧弹簧被压缩，故有效倾摆角度约6.5，可产生170mm的附加超高，提高曲线限速35%左右 从图可见，采用摆式列车时，作用在旅客身上的未被平衡的离心加速度为： 又因为：又因为： 则：则： 欲使作用在旅客身体上的未被平衡离心加速度为0，则摆式列车摆动角为φ时，能补偿的欠超高为： 摆式车辆的倾斜角度和补偿未被平衡的离心加速度表示相同的意义，例如，车体倾斜5°补偿未被平衡离心力是0.087g。

从加在车体上的未被平衡离心加速度中减去0.087g，剩余部分就是旅客所感受到的未被平衡的离心加速度 四、高速铁路最小平曲线半径根据拟定的行车动力学参数，即可确定高速铁路最小平曲线半径取值标准一）、主要要决定因素的取值（一）、主要要决定因素的取值1. 速度目标值速度目标值1）单一高速线路速度目标值根据国家的铁路发展政策及远景规划，拟定速度目标值2）高中（低）速共线列车速比系数K的合理取值无论是高速列车与中速客运列车共线，还是高速列车与低速货运列车共线运行，均需要同时考虑最大超高、欠超高、过超高对行车安全、平稳、舒适性的影响；为此，需要确定合理的列车速度比系数：当中（低）速列车列车正常运营速度VZ(VH)与高速列车最高速度Vmax之比K≥KB时，最小曲线半径主要由高速列车行车舒适性条件决定，当K

曲线半径，并按有关设计参数计算确定 2）计算结果）计算结果取取30~50mm讨论题第四部分第四部分1 1、简述、简述制约铁路提高速度的技术因素制约铁路提高速度的技术因素   ；结合我国；结合我国国情，商榷我国实现高速行车的对策国情，商榷我国实现高速行车的对策2 2、结合国内外高速铁路线路设计参数资料，浅析、结合国内外高速铁路线路设计参数资料，浅析允许欠超高标准对建设投资的影响允许欠超高标准对建设投资的影响第二部分：第二部分：简述铁路动态设计的含义，分析其对提高铁路建设质量的作简述铁路动态设计的含义，分析其对提高铁路建设质量的作用和意义用和意义第一部分第一部分城市轨道交通路网结构有可归纳为哪些类型；试分析各种结构的特点。