高速鐵路概論-第二講-高鐵基礎設施及車站

高速鐵路概論-第二講-高鐵基礎設施及車站第一頁，共162頁。高速鐵路概論課程內(nèi)容安排第一講：高速鐵路概述第二講：高速鐵路基礎設施與車站第三講：高速鐵路牽引供電、車輛動力與車輛第四講：高速列車信號、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)第五講：高速鐵路運輸組織與高速鐵路客運服務第六講：高速鐵路運用安全保障與環(huán)保復習考試2第二頁，共162頁。內(nèi)容提要：§第一章

高速鐵路基礎設施1.1高速鐵路線路

1.2

高速鐵路軌道結構

1.3

高速鐵路路基§第二章

高速鐵路車站

2.1

概述

2.2

高速鐵路車站布置圖

2.3

高速鐵路樞紐

3第三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施第一章

高速鐵路基礎設施高速鐵路與普速鐵路相比有很大的不同，為了達到安全運營要求，高速鐵路基礎設施既要為高速度運行的機車車輛提供高平順性與高穩(wěn)定性的軌面條件，又要保證線路各組成部分具有一定的穩(wěn)定性與耐久性，使其在運營條件下保持良好狀態(tài)。4第四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施第一章

高速鐵路基礎設施高速鐵路總體上應符合旅行時間與最高運行速度、旅客舒適度、節(jié)能與環(huán)保、安全與防災、旅客列車開行原則與開行方案等目標要求。主要技術標準包含：設計速度，正線線間距，最小平面曲線半徑，最大坡度等。5第五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1高速鐵路線路

高速鐵路選線的基本原則1.1.2高速鐵路線路平面設計1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計6第六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1高速鐵路線路

高速列車首先要滿足安全與舒適的要求。影響列車安全和舒適的因素很多，雖然機車車輛性能及運營方式起著很大的作用，但高速鐵路的線路參數(shù)也是重要的影響因素，在設計高速鐵路時必須予以重視。7第七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則(1)效益原則(2)兼容原則(3)速度原則(4)安全原則(5)舒適原則8第八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則(1)效益原則企業(yè)財務效益:財務評價和償還投資能力;國民經(jīng)濟效益:促進、激發(fā)沿線社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，減少依賴于能耗高和污染嚴重的客運量.高速鐵路選線應盡量短、順、直,減少工程投資,降低運營養(yǎng)護維修費用。9第九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則(2)兼容原則線路走向

：宜靠近既有線；車站

：應與接軌客運站盡量靠近；困難情況下距離較遠時應設聯(lián)絡線區(qū)間線路

：應盡量取直、短捷，可遠離既有線，也可靠近既有線。10第十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則(3)速度原則主要考慮平均速度與速度目標值的比值合理范圍：一般

地段>0.9,困難地段宜>0.85以避免標準的不合理和工程投資浪費。因此，必須綜合研究地形條件和工程情況確定速度目標值。11第十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則（4）安全原則選線和工程措施都必須考慮保證行車的安全，不能遺留造成威脅安全的隱患。線路應盡量繞避塌陷、滑坡、活動斷裂帶和軟弱低級等不良地質地帶，避免浸水路堤和洪水沖刷路堤。個別工點不能繞避時，需要采取保證安全的工程措施。12第十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.1高速鐵路選線的基本原則（5）舒適原則高速鐵路選線應盡量采用較高的技術標準,滿足列車運行速度和旅客舒適度的要求。影響舒適度的因素:1)線路設計參數(shù)2)車輛性能3)線路的整體剛度13第十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計平面設計的主要技術參數(shù)：（1）最小曲線半徑（2）最大曲線半徑（3）緩和曲線

（4）夾直線及圓曲線最小長度（5）線間距

14第十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計（1）最小曲線半徑

最小曲線半徑是限制列車最高速度的主要因素之一，對工程費和運營費都有很大影響，因此，合理選擇最小曲線半徑是線路設計的重要任務之一。

最小曲線半徑與鐵路運輸模式、速度目標值、旅客乘坐舒適度和列車運行平穩(wěn)有關。15第十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計最小曲線半徑設計應考慮兩個方面的因素：

一方面：高速列車設計最高速度vmax、實設超高與欠超高之和的允許值[h+hq]等因素；另一方面：高速列車最高運行速度vG、跨線旅客列車正常運行速度vK、欠超高與過超高之和的允許值[hq+hg]等。16第十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計高速列車設計最高速度vmax京滬高速鐵路設計速度350km/h，初期運營速度300km/h,跨線旅客列車運營速度200km/h及以上。

初期本線與跨線旅客列車共線運營，按300km/h與200km/h匹配；遠期運行高速列車，其速度目標值范圍為350-250km/h，同時考慮到遠期可能存在少量運行速度為200km/h的列車，因此，最小曲線半徑的取值也要兼顧350km/h與200km/h列車共線運行的有關要求。17第十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計理論超高h計算h=11.8*v平2/Rv平為車輛運行的平均速度，單位km/h；R為曲線半徑，單位m；h單位為mm.18第十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計實設超高、欠超高、過超高的允許值1）實設超高允許值[h]

實設超高允許值[h]主要取決于：列車在曲線上車時的安全、穩(wěn)定和旅客乘坐舒適度要求。

根據(jù)鐵道科學研究院和國外高速鐵路的研究資料，京滬高速鐵路最大實設超高定位：180mm19第十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計2）欠超高允許值[hq]高速鐵路欠超高的允許值[hq]主要取決于：旅客乘坐舒適度要求。高速鐵路的允許欠超高的取值可為：舒適度良好：

40mm

舒適度一般：

80

mm

舒適度較差：

110

mm20第二十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計3）過超高允許值[hg]根據(jù)英、日等國的試驗結果，認為過超高與欠超高對旅客乘坐舒適度的影響是同等的。在我國既有客貨共線運行干線，過超高允許值遠小于欠超高允許值，主要是考慮貨物列車的軸重及通過總重大于客運列車，其對曲線內(nèi)軌磨耗及線路的破壞作用較大，故需嚴格地限制對貨物列車的超高允許值。21第二十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計

在本線與跨線旅客列車共線的客運專線上，考慮到跨線旅客列車的車輛走行性能比貨物列車好很多，因而過超高引起的對內(nèi)軌磨耗和對線路破壞作用要小一些，故其過超高允許值可以適度放寬。

京滬高速鐵路的本線與跨線旅客列車共線運營模式是以高速為主，重點應保證高速列車的旅客乘坐舒適度，因此取過超高允許值與欠超高允許值一致。22第二十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計本線、跨線旅客列車共線運行時欠超高和過超高之和的允許值[hq+hg]

[hq+hg]=

[hq]+

[hg]－△h其中△h

為線路開通后實設超高的調(diào)整值（余量），與本線與跨線旅客列車的對數(shù)、質量、速度有關，一般取30~50mm。23第二十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計考慮到京滬高速鐵路距離長，本線旅客列車與跨線旅客列車共線運營時期也可能較長，而本線旅客列車與跨線旅客列車共線又以高速列車為主等特點，采用的欠、過超高之和允許值為：一般條件下：可取[hq+hg]=110mm困難情況下，可取[hq+hg]=140mm24第二十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計（2）最大曲線半徑最大曲線半徑標準關系到線路的鋪設、養(yǎng)護、維修能否達到要求的精度。我國京滬高速鐵路最大曲線半徑一般不宜大于12000m，個別不大于14000m。25第二十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計（3）緩和曲線為使列車安全、平穩(wěn)、舒適地由直線過渡到圓曲線或由圓曲線過渡到直線，在直線與圓曲線間必須設置一定長度的緩和曲線。緩和曲線是在直線與圓曲線的一段變曲率、變超高線段。對于高速鐵路的緩和曲線研究的重點是緩和曲線線型和緩和曲線的長度。26第二十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計1）緩和曲線線型考慮到三次拋物線線型簡單、設計方便、養(yǎng)護經(jīng)驗豐富等特點，我國高速鐵路采用三次拋物線形。三次拋物線型三次拋物線余弦改善型三次拋物線圓改善型七次四項式型半波正弦型一波正弦型27第二十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計2）緩和曲線長度緩和曲線長度是高速鐵路線路平面設計的重要參數(shù)之一。影響緩和曲線長度的因素：

①車輛脫軌；②未被平衡的橫向離心加速度時變率(欠過超高時變率)；③車體傾斜角速度(超高時變率)。28第二十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計對高速鐵路而言，多以根據(jù)車體傾斜角速度（超高時變率）要求確定緩和曲線長度為控制條件。

對某一曲線而言，設計速度為定值，故影響緩和曲線長度的要素只是設計超高的取值問題，設計超高值越大，緩和曲線越長，反之則短。29第二十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計緩和曲線長度（m）30第三十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計在《京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定》中規(guī)定：緩和曲線長度應根據(jù)曲線半徑和地形條件按上表合理選用。

通常宜選用一般長度，困難條件下不宜小于最小長度，特殊困難條件下亦不應小于個別最小長度。緩和曲線長度在三檔之間插值選用時，應以10m為單位。31第三十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計（4）夾直線及圓曲線最小長度

夾直線：在地形困難曲線毗連地段，兩相鄰曲線間的直線段，即前一曲線終點（HZ1）與后一曲線起點（ZH2）間的直線段。高速鐵路中夾直線和圓曲線的最小長度主要受到列車運行平穩(wěn)性和旅客乘坐舒適條件控制。32第三十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計國外高速鐵路系相應最高運營速度200～350km/h的夾直線和圓曲線的最小長度約為0.4～1.0Vmax。我國既有干線一般地段夾直線長度標準約為0.6～0.67Vmax。我國客運專線的夾直線和圓曲線最小長度：

一般情況：0.8vmax；困難條件：0.6vmax33第三十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.2高速鐵路線路平面設計

（5）線間距

線間距是指相鄰兩股道（區(qū)間正線地段實際為上、下行線）線路中心線之間的最短距離。線間距大小取決于：機車車輛幅寬、軌距、高速列車相遇產(chǎn)生的風壓（會車壓力波）、預留鋪設渡線道岔等。

其中，主要受列車交會運行時氣動作用力控制。34第三十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計縱斷面設計的主要因素：（1）最大坡度（2）坡段長度（3）豎曲線與緩和曲線、圓曲線和道岔重疊設置問題35第三十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計

（1）最大坡度

在一定自然條件下，線路的最大坡度與設計線的輸送能力、前因質量、工程數(shù)量和運營質量有著密切的關系，有時甚至影響線路走向。

最大坡度主要取決于機車的牽引功率、牽引特性和制動特性。

客貨共線的鐵路，線路最大坡度是由貨物列車運行要求所決定。高速列車采用大功率、輕型動車組，牽引和制動性能優(yōu)良，能適應大坡度運行。36第三十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計

法國高速鐵路采用全高速模式，通常采用的最大坡度為35‰；

德國高速鐵路采用客貨共線運行模式，最大坡度采用12.5‰，在高速客運專線上達40‰；

日本高速鐵路采用全高速模式，日本新干線最大坡度多為15‰，個別采用30‰的長大坡。

我國客運專線：一般采用最大坡度20‰，個別困難情況可到達30‰，動車組走行線不應大于35%。37第三十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計（2）坡段長度兩個坡段的連接點，即坡段變化點，即為變坡點。一個坡段兩端變坡點間的水平距離稱為坡段長度。1）最小坡段長度2）最大坡段長度38第三十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計1）最小坡段長度

最小坡段長度的確定既要滿足列車運行的平穩(wěn)性要求，又要盡可能地節(jié)約工程投資，使兩者取得最佳的統(tǒng)一。要求：兩豎曲線不重疊，且兩豎曲線之間有一定的夾坡段長度。原因：保證列車在前后兩個豎曲線產(chǎn)生的振動不疊加，以確保高速運行的高

舒適性。高速鐵路最小坡段長度的確定39第三十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計最小坡段長度計算公式：×Rsh

+0.4vmax△i

2lp

=

2×其中，△i—兩相鄰變坡點的坡度差，一般取24‰0.4Vmax—為夾坡段最小長度。

Rsh

—豎曲線半徑，最小值一般為30000m，個別情況

下可為25000m。計算結果取50m的整倍數(shù)，一般不小于900m；困難時不小于600m。

40第四十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計2）最大坡段長度

影響因素：坡度值、地形我國最大坡段長度的確定主要借鑒法國、德國、日本等國外國家高速鐵路最大坡段長度的采用情況。德國科隆—萊茵線對最大坡度長度規(guī)定在坡度不大于25‰時應在10km范圍內(nèi)，在坡度不大于35‰時應在6km范圍內(nèi)。日本新干線困難條件下18‰的坡段最大長度為2.5km,20‰的坡段最大長度為1km。41第四十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計我國高速鐵路最大坡段長度建議采用：

當采用的最大坡度為12‰時，暫無限制；當采用的最大坡度大于12‰時，

①18‰時，2.5km，

②20‰時，1km。42第四十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計3）坡段間的連接相鄰坡段間的坡度差允許的最大值，主要由保證運行列車不斷鉤這一安全條件確定。常規(guī)鐵路相鄰坡段的坡度差主要受貨物列車制約。而旅客列車質量遠低于貨物列車，國外高速鐵路對相鄰坡段的坡度差均未作規(guī)定。

43第四十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計連接方式：直接連接或豎曲線連接。

為保證列車在變坡點的運行安全和乘客的舒適性要求，參照國外有關規(guī)范，相鄰坡段的坡度差大于1‰時，應采用圓曲線形豎曲線連接。44第四十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計（3）豎曲線與豎曲線、緩和曲線、圓曲線和道岔重疊設置問題豎曲線與豎曲線的設置：

相鄰的兩個豎曲線重疊設置時，保證各自的豎曲線形狀是很難達到的，測設工作也將更加困難。目前不允許豎曲線重疊。45第四十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計豎曲線與緩和曲線的設置：

不利影響：增加線路測設工作量；對行車安全和乘坐舒適度有影響；增加了養(yǎng)護維修工作的難度。另外，考慮到緩和曲線的曲線長度相對圓曲線較短，避免重疊設置容易處理。我國京滬高速鐵路規(guī)定豎曲線與緩和曲線不得重疊。46第四十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計豎曲線與圓曲線的設置同樣存在不利影響。但由于高速鐵路平面圓曲線半徑較大，長度較長，一般可達1-2km以上，因此，在困難時與圓曲線可重疊設置，但應滿足下表47第四十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.1.3高速鐵路線路縱斷面設計豎曲線與道岔的設置：豎曲線與道岔不得重疊設置。一方面：道岔全長不在一個坡度上，列車通過道岔的過程中，車輪對尖軌及導曲線將產(chǎn)生較大的沖擊力，降低了乘客的舒適度和安全度；另一方面：為保證豎曲線形狀，道岔鋪設時的測設工作及養(yǎng)護維修時的檢測工作都更加困難，增加了測設和檢測工作量和更多的維修工作量。48第四十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施

1.2

高速鐵路軌道結構1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求1.2.2高速鐵路軌道結構類型1.2.3鋼軌

1.2.4扣件1.2.5軌枕1.2.6道床49第四十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施

1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求（1）高平順性（2）高可靠性、長壽命（3）高穩(wěn)定性50第五十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求（1）高平順性

是對軌道的根本要求、控制性條件。

51第五十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求保證高平順性的條件：1）路基：沉降小、變形小、穩(wěn)定性高2）橋梁：動撓度等變形小3）道床：硬質、耐磨道碴，整平壓實。4）軌道的初始平順：①

制造精度高；

②

鋪設精度高

。52第五十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求京滬高速鐵路鋪設精度標準53第五十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求（2）高可靠性、長壽命高可靠性：軌道結構保持平順性，維持線路正常運營的能力。54第五十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求長壽命：較長的維修和大修周期

高鐵行車密度大，速度高，行車間隔中人員不能上道。維修要求的天窗時間長，次數(shù)多，尤其大修更是如此。55第五十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.1高速鐵路對軌道的基本要求（3）高穩(wěn)定性采用跨區(qū)間無縫線路。56第五十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.2高速鐵路軌道結構類型?(1)高速鐵路有砟軌道?(2)高速鐵路無砟軌道57第五十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.2高速鐵路軌道結構類型有砟軌道和無砟軌道的應用范圍高速鐵路有砟軌道是指高速鐵路的軌下基礎為石質散粒道床的軌道。

有砟軌道是鐵路的傳統(tǒng)結構，是高速鐵路軌道結構的主要形式之一。它具有彈性良好、價格低廉、更換與維修方便、吸噪特性好等優(yōu)點。但隨著行車速度的提高，有砟軌道缺點也逐漸顯現(xiàn)。58第五十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.2高速鐵路軌道結構類型首先，由于有砟軌道不均勻下沉產(chǎn)生的120Hz以下頻率范圍的激振嚴重，軌道破損和變形加劇，從而使維修工作量顯著增加，維修周期明顯縮短。除此以外，無砟軌道還具有使用壽命長、線路狀況良好、不易脹軌跑道、高速行車時不會有石砟飛濺等優(yōu)點。

因此無砟軌道在國外高速鐵路上獲得了越來越廣泛的應用，其鋪設范圍己從橋梁、隧道發(fā)展到上質路基和道岔區(qū)，無砟軌道結構在高速鐵路上的大量鋪設已成為發(fā)展趨勢。59第五十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.2高速鐵路軌道結構類型世界高速鐵路有砟軌道和無砟軌道概況

日本除在1964年開通的東海道新干線未采用無碴軌道外，其后修建的高速鐵路采用無碴軌道的比例逐年增加。

德國在20世紀70年代修建的高速鐵路，無碴軌道不足30%；而1998年開通的柏林－漢諾威高速鐵路，無碴軌道比例達到80%以上。

中國臺灣高速鐵路無碴軌道155km，占正線長度的45％。

法國是以有碴軌道為主的國家，目前也在鋪設無碴軌道。60第六十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌高速鐵路對鋼軌的要求：（1）高平直度、高幾何尺寸精度。（2）高抗疲勞性能。高抗疲勞性能要求鋼軌鋼質潔凈、表面無缺陷、脫碳層淺、殘余拉應力小等。（3）安全、可靠。高安全性反映在鋼質潔凈、表面無缺陷、優(yōu)良的韌塑性和焊接性能，以及便于生產(chǎn)、質量穩(wěn)定和可靠性高等方面。61第六十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌鋼軌尺寸允許偏差及平直度要求京滬標準鋼軌主要部位尺寸允許偏差（mm）項目鋼軌高度技術條件±0.5軌頭寬度±0.5踏面輪廓+0.6－0.3軌腰厚度+1.0－0.5軌底寬度±1.0魚尾板支撐表面±0.35魚尾板安裝高度±0.6軌底邊緣厚度+0.75—0.5軌底平整度凹陷≤0.3斷面不對稱頭≤0.5底≤1.0軌距底邊緣20mm處厚度±0.5端面垂直度≤0.662第六十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌平直度、表面平整度和扭曲允許偏差（mm/m）部位軌端項目垂直平直度（向上）京滬技術條件0.4/20.3/1垂直平直度（向下）0.2/2水平平直度0.5/20.4/1軌身水平平直度0.45/1.5重疊部位垂直平直度0.3/2水平平直度0.6/2全長上彎曲和下彎曲≤5mm側彎曲R＞1500m端部扭曲0.455/1全長扭曲2.5mm63第六十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌鋼軌的力學性能殘余應力鋼軌力學性能抗拉強度踏面硬度延伸率裂紋擴展速率

疲勞強度斷裂韌性落錘性能64第六十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌鋼軌的化學成分影響力學性能、焊接性能等使用性能的基本因素，鋼軌材質純凈度的重要指標。鋼軌內(nèi)部夾雜、缺陷所引起的疲勞折損是高速鐵路鋼軌的主要質量問題。提高措施：提高鋼軌材質的純凈度。

–在化學成分上對P、S、AI、H、O等有害元素的含量進行嚴格的限制。65第六十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.3鋼軌高速鐵路鋼軌的選材：鋼種成熟

強韌匹配材質潔凈焊接優(yōu)良適用道岔66第六十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件（1）高速鐵路對扣件的要求：高速鐵路由于列車運行速度高,除了要求扣件的彈性件具有足夠的扣壓力、相當?shù)膹棾桃约氨３周壘嗟暮軓娔芰ν?，還必須具有以下特性:1)扣件的少維修。要求扣件各部件有足夠的強度和耐久性。2)扣件有良好的降噪、減振性能。即要求扣件采用彈性更好的緩沖墊板。3)為保證高速鐵路行車絕對安全,要求扣件有良好的絕緣性能。兩股鋼軌間應有足夠的阻抗,以保證軌道電路的正常工作。67第六十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件（2）國外高速鐵路扣件日本

有碴軌道扣件--102型扣件； 板式軌道扣件：直結4型、5型、7型和8型。東海道新干線采用68第六十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件日本直結5型扣件：分開式扣件構造特點：鐵墊板開設長圓狀的螺栓孔；軌道板中預埋固定鐵件和絕緣套管；軌底設置調(diào)襯墊。1一扣件螺栓2一平墊圈(A)3一主彈片4一T形螺栓5一彈簧墊圈6一平墊圈(B)7一絕緣套8一蓋板9一鋼墊片10一軌下膠墊11一鋼軌調(diào)整襯墊12一鐵墊板13一絕緣墊板69第六十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件日本直結8K型扣件與直結5型相比，扣壓鋼軌的彈片作了重大改進，在同樣扣壓力下彈程大大增加，有效地防止軌卡螺栓松弛，減小維修工作量。70第七十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件德國Vossloh扣件(帶擋肩)

組成:彈條、軌距擋板、螺栓、塑料套管和緩沖墊板。彈條為ω形，由螺栓與預埋于軌枕的塑料套管配合緊固彈條。軌距擋板材料為工程塑料，既起到保持軌距作用又起絕緣作用。71第七十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件

英國Pandrol扣件：70多個國家和地區(qū)使用。特點：無擋肩、無螺栓、少維修。我國彈條Ⅲ型扣件原形72第七十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件（3）我國鋼軌扣件的發(fā)展

?

扣板式扣件；

?

拱形彈片式扣件；

?

I型彈條扣件；

?

II型彈條扣件；

?

III型彈條扣件。73第七十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件彈條II型扣件74第七十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.4扣件彈條III型扣件（無擋肩）75第七十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.5軌枕軌枕的作用：

軌枕在軌道結構中承擔來自鋼軌的壓力，并將作用力傳至道床；同時，有效地保持規(guī)距、方向等軌道形位。目前，世界高速鐵路有砟軌道廣泛采用鋼筋混凝土軌枕。76第七十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.5軌枕混凝土軌枕的優(yōu)點：

縱、橫向阻力大,能提供足夠的穩(wěn)定性,滿足高速鐵路穩(wěn)定性的要求；混凝土軌枕材源較多，能夠保證尺寸一致，使軌道的彈性均勻，可以滿足高速度、大運量的要求?；炷琳聿皇軞夂颉⒏g、蟲蛀以及火災的影響，堅固耐用，使用壽命長。77第七十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.5軌枕世界高速鐵路混凝土軌枕的類型：整體式，主要代表國家：日、德、意、西班牙等。雙塊式，主要代表國家：法國。整體式和雙塊式混凝土枕都能滿足高速運行在承載能力、耐久性和穩(wěn)定性等方面的使用要求。但是，雙塊式軌枕重量較輕，制造工藝也相對簡單，生產(chǎn)成本和運輸鋪設費用也相對較低。78第七十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.5軌枕我國客專主要采用的混凝土軌枕類型：我國鐵路使用的整體式混凝土枕，基本上分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。Ⅰ型和Ⅱ型混凝土枕長度都是2500mm。不能滿足技術要求，在高速線路上表現(xiàn)為承載能力明顯不足。因此，我國客運專線線路上采用長度為2600mm的Ⅲ型混凝土枕。79第七十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.5軌枕Ⅲ型混凝土軌枕80第八十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.6道床（1）道床的功能高速鐵路線路的道床有足夠的厚度，以減少路基面所受的壓力和振動，保證路基頂面不發(fā)生永久性變形。81第八十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.6道床（2）道床結構雙層式

①墊碴滿鋪式代表國家：美、英、法

②墊碴覆蓋式代表國家：中、前蘇聯(lián)單層式

代表國家：日本、德國82第八十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.2.6道床（3）道床存在的一些應用問題橋上有砟軌道道床經(jīng)常出現(xiàn)道砟粉化嚴重，導致道床臟污、彈性失效，影響排水性能等現(xiàn)象，在列車速度達到200km/h以上時，橋上有砟軌道道砟會出現(xiàn)趨于液體流動的現(xiàn)象，會導致軌道不穩(wěn)定和嚴重變形，威脅高速行車的安全。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，我國高速鐵路橋上道床厚度采用35cm，同時，為了防止道砟粉化，采用道砟下鋪設砟下膠墊或者采用彈性軌枕等措施。83第八十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施

1.3

高速鐵路路基1.3.1概述1.3.2我國高速鐵路路基填料1.3.3高速鐵路路基結構1.3.4高速鐵路過渡段處理84第八十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.1概述控制變形是路基設計的關鍵；變形控制是高速鐵路設計考慮的主要因素；在列車、線路這一整體系統(tǒng)中，路基是重要的組成部分；

軌道變形是高速鐵路線路平順性控制的關鍵

。路基變形軌道變形85第八十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.1概述高速鐵路路基橫斷面圖（1）路基面形狀三角形，4%的橫向排水坡。86第八十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.1概述（2）路基面寬度1）

直線地段路基面寬度速度線間距單線(m)雙線(m)有砟300-35058.813.8無砟3004.88.613.435058.613.687第八十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.1概述2）

曲線地段路基面寬度曲線半徑（m）路基外側加寬值（m）14000＞R≥110000.311000＞R≥70000.47000＞R≥55000.5R<55000.488第八十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.2我國高速鐵路路基填料我國鐵路路基填料分類B組：良好填料E組：嚴禁使用的填料D組：不應使用的填料C組：可使用填料A組：優(yōu)質填料89第八十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.2我國高速鐵路路基填料硬塊石A組優(yōu)質填料礫塊石

級配良好的漂石土、

卵石土、砂礫、礫砂、粗砂及中砂90第九十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.2我國高速鐵路路基填料B組：良好填料不易風化的軟塊石（膠結物為硅質或鈣質）級配不良的漂石土、卵石土、碎石土、礫石土、細砂、黏砂、砂黏土91第九十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.2我國高速鐵路路基填料軟塊石（膠結物為泥質、易風化的）C組可使用填料細粒土含量在30％以上的漂石土、卵石土、碎石土、粉砂、粉土、粉黏土92第九十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.2我國高速鐵路路基填料

D組不應使用的填料，

E組嚴禁使用

的填料嚴重風化的軟塊石、

粉黏土、黏土。

有機土93第九十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構（1）基床（2）路堤下部（3）地基（4）高速鐵路路基過渡段的處理94第九十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構（1）基床

基床：是路基上部受動應力影響較大的部分?；步Y構：一般情況，高速鐵路路基基床是由基床表層和基床底層組成的兩層結構。最典型的是德國無砟軌道的線路結構，包括鋼筋混凝土板連續(xù)板、混凝土連續(xù)層和支持層、素混凝土、礦渣混凝土、填土、道碴等。95第九十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構1）基床表層概念：路基上部直接承受列車荷載的部分，又被稱為路基的承載層或持力層?；脖韺拥淖饔茫孩僭黾泳€路強度和剛度，控制線路變形；

②擴散作用到基床底層頂面上的動應力；③防止道砟與基床土相互滲壓；④防、排水作用；⑤防凍等。96第九十六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構基床表層填料

①級配砂礫石②級配碎石③級配礦物顆粒材料(高爐爐渣)④各種結合料(如石灰、水泥等)的穩(wěn)定土。

我國高速鐵路路基基床表層填料采用級配砂礫石和級配碎石。

97第九十七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構扁平及細長顆粒含量不超過20%黏土團及有機物含量不超過2%粒徑小于0.5mm的細集料的液限應小于28%太沙基反濾準則（D15＜4d85）①級配砂礫石組成：粗、細礫石、砂、塑性指數(shù)較高的黏土。

塑性指數(shù)小于6、級配良好、攪拌均勻

細粒土的含水量及塑性指數(shù)符合要求要求98第九十八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構要求②級配碎石

組成：粗、細碎石集料和石屑。

級配良好；

粒徑、級配和材料性能符合《鐵路碎石道床底碴》規(guī)定；

變形、強度等滿足高鐵路基基床表層技術條件；

太沙基反濾準則99第九十九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構2）基床底層要求：A、B組填料或改良土。壓實標準：有砟、無砟軌道見下表。100第一百頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構101第一百零一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構（2）路堤下部1）路堤下部填料要求①

荷載作用下能長期保持穩(wěn)定；②

路堤本體的壓縮沉降能很快完成；③

力學特性穩(wěn)定。盡量采用A

組、B組填料或C組塊石、碎石、礫石，困難時可采用C組改良土。102第一百零二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構2）路堤下部填料的壓實標準有砟軌道壓實標準改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土A，B，C（不含細粒土、粉砂及易風化軟質巖）組填料及改良土地基系數(shù)K30（MPa/m）≥90≥110≥130壓實系數(shù)K≥0.90孔隙率n<31%<31%103第一百零三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構無砟軌道壓實標準改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土A，B，C（不含細粒土、粉砂及易風化軟質巖）組填料及改良土地基系數(shù)K30（MPa/m）≥90≥110≥130壓實系數(shù)K≥0.92變形模量Ev2≥45≥45≥45孔隙率<31%<31%104第一百零四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構（3）地基1）地基設計要求：強度：保證地基不破壞。變形：避免過大的工后沉降和沉降速率。京滬有砟軌道路基工后沉降量：

一般地段不大于5cm；臺尾過渡段不大于3cm。

沉降速率應小于2cm/年。105第一百零五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.3高速鐵路路基結構2）地基承載力原位測試主要方法：

荷載試驗靜力觸探法動力觸探法標準貫入試驗旁壓試驗等。106第一百零六頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理（1）設置過渡段的原因為保證高速列車運行的平穩(wěn)性、舒適性和安全性，減小輪軌相互作用力，提高線路的平順性，合理控制軌下基礎剛度和沉降差異變化，在軌下基礎剛度和強度差異較大的線路之間插入一段緩沖線路（線路過渡段），如路基與橋梁之間、路基與隧道之間、有砟與無砟軌道之間等。107第一百零七頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理（2）設置過渡段的作用設置合理的線路過渡段是不得已而采取的工程補救措施。

線路過渡段雖然不能消除但可大大降低軌下基礎剛度和沉降差異，保證行車平穩(wěn)性、舒適性，并可延長車輛、線路使用壽命。108第一百零八頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理（3）處理過渡段的措施減小軌道的豎向剛度較硬一側較軟

增大路基基床豎向剛度值一側

增大軌道結構的豎向剛度109第一百零九頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理在過渡段較軟一側增大路基基床的豎向剛度的具體處理方法：①加筋土路堤法在過渡段路堤填料中埋設一定數(shù)量的加筋材料減小橋背路堤的沉降

將交界處的階躍式沉降連續(xù)斜坡式沉降效果110第一百一十頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理②碎石填料填筑法(摻加5%的水泥)材料性質可靠，易控制；剛度、變形過渡均勻。

壓實質量不易得到保證，

自重引起地基的沉降較大。優(yōu)點缺點111第一百一十一頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理③過渡搭板法在過渡段范圍內(nèi)路堤填料上現(xiàn)澆鋼筋混凝土厚板，并使一端支撐在剛性基礎上，利用鋼筋混凝土厚板的抗彎剛度來增加軌道的剛度。優(yōu)點：剛度增加明顯，施工簡單。缺點：結構受力復雜，一旦破損更換困難。不能減小路堤地基的變形，必須配以其他處理措施才能有效地控制由此引起的軌面彎折。112第一百一十二頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理在過渡段較軟的一側增大軌道結構豎向剛度的具體處理方法：

調(diào)整軌枕長度和間距來提高軌道剛度；增大軌排抗彎模量來增加軌道剛度；加厚道床厚度提高軌道剛度。113第一百一十三頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理在過渡段較硬的一側減少軌道結構的豎向剛度的具體處理方法：德、法、日、西班牙等國在新線上采用的是：級配碎石和級配砂礫石摻入3%水泥填筑過渡段。我國高速鐵路的處理措施是：橋頭設搭板和枕梁、粗粒級配料填筑、加筋土路基結構、橋頭橋面結構的改進。114第一百一十四頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理過渡段設置輔助軌（長枕埋入式）115第一百一十五頁，共162頁。第一章高速鐵路基礎設施1.3.4高速鐵路過渡段處理過渡段設置輔助軌（板式軌道）116第一百一十六頁，共162頁。橋梁第一百一十七頁，共162頁。第一百一十八頁，共162頁。海南東環(huán)萬泉河特大橋第一百一十九頁，共162頁。隧道第一百二十頁，共162頁。4、石太高速鐵路石太客運專線具有橋梁多、隧道多、隧道長的特點。全長189.9公里的共有橋梁94座隧道32座橋梁隧道共長115.5公里，占線路的60.8%其中亞洲第一長隧道：太行山隧道全長27.893公里，是迄今為止我國自行設計的最長的山嶺鐵路隧道。第一百二十一頁，共162頁。石太專線連接太行山隧道的孤山大橋第一百二十二頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1

概述2.1.1高速鐵路車站的業(yè)務特點2.1.2高速鐵路車站的設計原則2.1.3我國高鐵運輸組織模式

123第一百二十三頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.1高速鐵路車站的業(yè)務特點高速鐵路車站是高速鐵路系統(tǒng)重要的基礎設施，主要完成旅客輸送任務，生產(chǎn)活動主要包括客運作業(yè)、行車技術作業(yè)。（1）只辦理客運業(yè)務，不辦理貨運業(yè)務（2）在運行途中高速車站不辦理行包、郵政托

運業(yè)務，列車停站時間短。

124第一百二十四頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.2高速鐵路車站的設計原則

與城市規(guī)劃充分協(xié)調(diào)，重視環(huán)保；有利于促進各種交通運輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展，并方便旅客出行。分布取決于城市分布和市場需求，站間距一般為30-60km。運輸組織模式是決定其設計標準和方案的重要因素。125第一百二十五頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式（1）既有高鐵運輸組織模式（2）我國修建客運專線主要目的（3）我國國情要求必須考慮高速線與既有線兼容（4）高速線與既有線兼容可能的選擇126第一百二十六頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式（1）既有高鐵運輸組織模式客運專線型

1）純客運專線模式高速線上只走高速列車，只是速度和列車檔次有所區(qū)別。2）高速列車下既有線的兼容模式?？拓浕爝\型

這是我國目前的主要形式127第一百二十七頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式（2）我國修建客運專線主要目的

解決客貨運輸緊張、運輸矛盾問題實現(xiàn)既有線與客運專線的分工騰出既有線以提高其貨運能力128第一百二十八頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式（3）我國國情經(jīng)濟實力

難以進行大規(guī)模的客運專線建設；不可能在短期內(nèi)把所有的客運工作都轉移到客運專線上來?？土魈攸c：

跨線客流比例大，必須考慮客運專線與既有線兼容問題，方便、快速組織旅客運輸；盡可能吸引客流，轉移運量、誘發(fā)運量和開發(fā)運量；提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。

129第一百二十九頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式（4）高速與既有線兼容可能的選擇1）高速車下高速線，高速線全走高速車。2）跨線旅客在換乘站換乘方案。3）高、中速列車在高速線上共線運行，以高速為主，逐步過渡到全高速方案。130第一百三十頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式1）高速車下高速線，高速線全走高速車–將大量增加昂貴的高速車底套數(shù)。

–既有路網(wǎng)電氣化率低；–既有線路技術標準偏低，軌道平順性較差，高速車底維修工作量大。–高列載客較少，增加既有線負荷。131第一百三十一頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式2）跨線旅客在換乘站換乘方案

–普通換乘方式；–快速換乘方式。將兩列換乘客車停在同一站臺的兩側，對車號對座號，旅客只需走過站臺到另一側同號車廂同號座位。132第一百三十二頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.1.3我國高鐵運輸組織模式3）高、中速列車在高速線上共線運行，以高速為主，逐步過渡到全高速方案。–直達旅客由高速車、跨線旅客由中速車承運。中速車在高速線以其Vmax運行，駛離高速線后，以既有線V允許運行。–跨線旅客既可受益于高速線又可避免換乘。–既能最大限度的吸引客流，提高高速線的經(jīng)濟效益，又可提高既有線貨運能力，基本上實現(xiàn)客、貨分線運行。–符合我國國情、路情。133第一百三十三頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2高速鐵路車站布置圖2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設–

越行站–

中間站–

始發(fā)、終到站–

通過兼始發(fā)、終到站2.2.2高速鐵路車站與既有車站合設134第一百三十四頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設（1）

越行站（只辦理列車越行）只需設2條待避用的到發(fā)線。原則上可不設站臺。135第一百三十五頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設（2）中間站業(yè)務

列車停站或不停站通過；

跨線列車待避高速列車；

少量列車夜間折返停留；

辦理停站列車的客運業(yè)務。布置形式1）對應式；2）島式。136第一百三十六頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設1）

對應式優(yōu)點：站臺不靠近正線，高速列車自正線通過時，不影響站臺上旅客的安全，站臺安全退避距離不必加寬。常用方式137第一百三十七頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設2）

島式中間站臺靠近正線；一般不用，只有停站的旅客列車較多時，為充分利用站臺才采用。138第一百三十八頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設（3）始發(fā)、終到站業(yè)務

–客運業(yè)務

–列車始發(fā)、終到，動車組取送和折返；

–動車組整備、檢修作業(yè)。布置形式

–主要有兩種（如圖所示）139第一百三十九頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設

新建高速始發(fā)、終到站布置圖140第一百四十頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設基本上沒有不停站通過列車，正線與到發(fā)線間可設中間站臺。141第一百四十一頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.1高速鐵路車站與既有車站分設（4）通過兼始發(fā)、終到站業(yè)務

–客運業(yè)務

–列車始發(fā)、終到，動車組取送和折返；

–動車組整備、檢修作業(yè)。布置形式

–與2（中間站）、3（始發(fā)、終到站）基本相同142第一百四十二頁，共162頁。第二章

高速鐵路車站2.2.2高速站與既有站合設（1）合設的優(yōu)點