根據(jù)《中國鐵道學會關于2017年度“中國鐵道學會科學技術(shù)獎”推薦工作的通知》（學秘（2017）18號）的有關要求，擬推薦“新建30t軸重及長大列車重載鐵路線路平縱參數(shù)設計技術(shù)研究”項目申報中國鐵道學會科學技術(shù)獎一等獎，現(xiàn)對項目基本情況進行公示，公示期為：2017年7月27日至2017年7月31日。

意見反饋部門：中鐵工程設計咨詢集團有限公司科技處

聯(lián)系人：許 偉

辦公地點：中鐵咨詢大廈1112

電話：010-51831987

公 示 內(nèi) 容

一、項目基本情況

1、項目名稱：新建30t軸重及長大列車重載鐵路線路平縱參數(shù)設計技術(shù)研究

2、學科分類：土木工程設計

3、成果評價文號：中鐵股份技評字〔2016〕第165號

4、成果評價單位：中國中鐵股份有限公司

二、項目簡介

“新建30t軸重及長大列車重載鐵路線路平縱參數(shù)設計技術(shù)研究”任務來源于中國中鐵股份有限公司科研項目，編號2014-重點-55。

研究成果主要應用于鐵道工程領域，綜合運用現(xiàn)場測試技術(shù)、車線動力學理論開展研究工作。

完成了合同預訂任務，主要達到指標包括：（1）結(jié)合山西中南部鐵路通道長子南至平順重載綜合試驗段，開展大軸重列車現(xiàn)場測試，分析曲線參數(shù)與動力學指標之間的關系。（2）建立30t軸重貨車-線路相互作用模型，分析30t軸重重載鐵路線路平縱斷面核心參數(shù)的合理取值及匹配原則。

本課題依托山西中南部鐵路通道工程，針對客貨共線貨運為主（30t軸重）鐵路開展了現(xiàn)場測試與理論分析研究，提出了線路平面和縱斷面參數(shù)選取原則，具體如下：

1．提出了客貨共線（30t軸重）平面曲線半徑與超高的關系。以質(zhì)點運動分析理論為基礎，綜合行車安全性、輪軌磨耗及欠過超高要求，研究了客貨共線貨運為主（30t軸重）鐵路，平面曲線半徑與超高的匹配關系和取值，提出超高設置應以首先滿足貨運列車過超高要求，適當考慮欠超高來設計。推薦過超高容許值取30mm，欠超高容許值取90mm。綜合行車安全性、輪軌磨耗及欠過超高要求，120/80km/h、120/90km/h、120/100km/h三種速度匹配條件下，不限速最小曲線半徑推薦值為800m。

2.開展了客貨共線（30t軸重）鐵路曲線地段動力性能現(xiàn)場測試。結(jié)合山西中南部鐵路通道30t軸重重載綜合試驗，首次完成了不同曲線半徑（800m、1200m）不同線路結(jié)構(gòu)（橋梁、路基）地段30t軸重列車實車運行測試，得到了鋼軌、軌枕垂橫向位移、軌枕縱向位移、鋼軌橫向輪軌力的變化規(guī)律，重點研究了曲線參數(shù)、線路結(jié)構(gòu)形式與動力學指標之間的關系。

3.客貨共線（30t軸重）列車與線路動力相互作用理論。在充分考慮客貨共線貨運為主（30t軸重）鐵路特點的基礎上，建立了車輛與線路相互作用分析模型，研究平縱斷面參數(shù)對運行安全性和輪軌磨耗的影響關系，提出了適用于30t軸重重載鐵路的線路平縱斷面核心參數(shù)（最小曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度、坡度代數(shù)差、最小坡段長度等）推薦取值。①以最小曲線半徑800m為例，并按照中南部通道實際參數(shù)匹配進行動力學檢算表明：貨車及客車運行時其脫軌系數(shù)、輪重減載率等安全性指標均滿足《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》（GB5599-85）規(guī)定要求。②在常用曲線半徑條件下，緩和曲線長度要小于規(guī)范推薦值10~20m，有利于山區(qū)線位布置，降低投資。③反向曲線間夾直線長度大于40m就能滿足運行安全性和線路穩(wěn)定性，建議橋上夾直線設置保持和規(guī)范一致。④根據(jù)本文最不利工況檢算，坡度代數(shù)差達到21‰時仍能滿足車鉤安全性要求。建議規(guī)范放寬坡度代數(shù)差要求，以增加選線靈活性。

所提出的重載鐵路線路設計參數(shù)已應用于我國多條大軸重重載鐵路工程設計，并對今后重載鐵路設計規(guī)范制定和同類工程設計具有較強的指導意義。

三、主要科技創(chuàng)新

本項目所屬領域為交通運輸工程、土木建筑工程。

我國現(xiàn)行《鐵路線路設計規(guī)范》(GB 50090--2006)難以適應30t軸重重載鐵路線路設計的實際需求。本研究依托山西中南部鐵路通道線路設計及運營實際需求，采用現(xiàn)場測試和理論研究相結(jié)合的手段，研究了30t軸重重載鐵路關鍵線路參數(shù)與行車安全、結(jié)構(gòu)服役性能之間的關系，取得的主要技術(shù)創(chuàng)新如下：

1.首次開展了客貨共線（30t軸重）鐵路曲線地段動力性能現(xiàn)場測試

依托我國第一條30t軸重重載鐵路——山西中南部鐵路通道長子南至平順重載綜合試驗段，首次完成了不同曲線半徑（800m、1200m）不同線路結(jié)構(gòu)（橋梁、路基）地段30t軸重列車實車運行測試，得到了鋼軌、軌枕垂橫向位移、軌枕縱向位移、鋼軌橫向輪軌力的變化規(guī)律，重點研究了曲線參數(shù)、線路結(jié)構(gòu)形式與動力學指標之間的關系。與800m曲線半徑地段相比，曲線半徑采用1200m時，軌道結(jié)構(gòu)垂向剛度、橫向穩(wěn)定性、縱向穩(wěn)定性及輪軌橫向力顯著得到提高；且相同曲線半徑條件下，橋梁段軌道結(jié)構(gòu)垂向剛度、橫向穩(wěn)定性、縱向穩(wěn)定性及輪軌橫向力要優(yōu)于路基段。

2.客貨共線（30t軸重）列車與線路動力相互作用理論

在充分考慮客貨共線貨運為主（30t軸重）鐵路特點的基礎上，建立了車輛與線路相互作用分析模型，研究平縱斷面參數(shù)對運行安全性和輪軌磨耗的影響關系，提出了適用于30t軸重重載鐵路的線路平縱斷面核心參數(shù)（最小曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度、坡度代數(shù)差、最小坡段長度等）推薦取值。①以最小曲線半徑800m為例，并按照中南部通道實際參數(shù)匹配進行動力學檢算表明：貨車及客車運行時其脫軌系數(shù)、輪重減載率等安全性指標均滿足《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》（GB5599-85）規(guī)定要求。②在常用曲線半徑條件下，緩和曲線長度要小于規(guī)范推薦值10~20m，有利于山區(qū)線位布置，降低投資。③反向曲線間夾直線長度大于40m就能滿足運行安全性和線路穩(wěn)定性，建議橋上夾直線設置保持和規(guī)范一致。④根據(jù)本文最不利工況檢算，坡度代數(shù)差達到21‰時仍能滿足車鉤安全性要求。建議規(guī)范放寬坡度代數(shù)差要求，以增加選線靈活性。

以上研究對重載鐵路關鍵線路參數(shù)（如最小曲線半徑、限值坡度、橋上反向夾直線等）的合理取值。同時利用車輛與線路相互作用分析模型對部分區(qū)段線路設計方案進行了優(yōu)化，大大降低了施工難度，節(jié)省了工程造價。經(jīng)山西中南部通道后期運營實踐表明，線路困難條件下橋梁、路基地段車輛運行指標、結(jié)構(gòu)動力性能均能很好滿足30t軸重重載列車運營要求，且運營后線路線形保持良好，養(yǎng)護維系工作量少，經(jīng)濟效益明顯。

四、主要完成人