武汉铁路局荆门桥工段 湖北荆门 448000
摘要；本工程的设计主要内容为：根据运营条件选择轨道结构类型，制道床断面示意图；根据选择的轨道结构进行强度、稳定性计算；对提速地段的曲线进行平面改善设计；提速地段纵断面设计并绘制线路纵断面设计图。
关键词：提速线路；平面改善设计；纵断面设计；轨道结构进行强度；稳定性。
铁路既有线提速是目前我国铁路发展的主要方向之一 ,它可缓解我国铁路运输紧张状况 ,提高铁路客、货运输效率。其不同于传统的新建铁路建设 ,又加上在我国起步较晚 ,尚无大量成功经验可供借鉴。对既有铁路的提速 ,其有关的技术要求和技术标准也相应提高。
第一节 线路平面改善设计
1.设计原则和技术条件
铁路线路平面改善设计，主要是矫正既有线路平面的位置，平面设计应以原线路设计标准为依据，并应遵循以下原则和基本的技术条件。
（1）设计曲线时应采用单曲线，仅在困难地段允许保留复曲线，但复曲线的两个圆曲线间，应设缓和曲线连接，其长度由计算决定，且不应短于20 m，如条件困难不能设缓和曲线时，两个连续圆曲线的曲率差应不大于1/2000，且每个圆曲线的长度不得短于50 m。
（2）直线与圆曲线间采用缓和曲线连接，其长度（m）应不短于9×超高度（m）×容许最高行车速度（km/h），特别困难地段也不应短于7×超高度（m）×容许最高行车速度（km/h），计算结果取10 m的整数倍，如原线路的缓和曲线标准较高时，应不低于原线路标准。
两缓和曲线间的圆曲线长度应不短于20 m，在特别困难地段，可减至14 m。
（3）两曲线间的夹直线的长度，应不低于原线路的标准。
（4）两线路中心距离在5 m以下的曲线地段，内侧曲线的超高不得小于外侧曲线超高的一半，否则，必须根据计算加宽两线的中心距离。
（5）线路大修时，应调整线路对桥梁的偏心和建筑限界等。
（6）应按工务段提供的资料设置圆曲线外轨超高和顺坡，并应符合《铁路线路维修规则》规定。
2.既有曲线的测量
既有曲线的测量方法：计算既有曲线的拨距时，需要既有曲线的外业测量数据。而既有曲线的测量一般采用偏角法或矢矩法。
3.设计曲线半径和缓和曲线长度的选配方法
3.1选配的基本原则
在选配设计曲线半径和缓和曲线长度时，应该遵循以下的原则：
（1）曲线拨动前后其长度应基本不变。
（2）保证曲线拨动前后的终切线方向不变。
（3）保证曲线拨动前后的终切线位置不变。
（4）力求曲线路段大修工程量小。
3.2选配曲线半径的方法
选配半径的方法较多，一般常用的方法有：平均偏角法、三点法和多点法。
3.3选配设计缓和曲线的长度
线路大修平面设计缓和曲线长度的选择，应满足《铁路工务规则》的规定。一般情况下，缓和曲线的长度不小于10倍的超高和速度的乘积，特别困难地段也不小于7倍的超高和速度的乘积。在满足技术标准的条件下，应尽量采用原有缓和曲线的长度，可使拨量最小。
4.计算设计曲线中点及各主要点的里程
已选定的设计曲线半径，可保证设计曲线圆弧和既有曲线圆弧相当接近，但尚未确定设计曲线的具体位置，为此要计算曲线中点和各主要点的里程。
4.1计算曲线中点（QZ）里程
这样，可得QZ点的里程为： QZ里程=测量终点里程－X
4.2计算曲线各主点里程
曲线各主点ZY、ZH、HY、YZ、YH、HZ里程的计算如下：
ZY里程=QZ里程－Rsα/2 ZH里程=ZY里程－l。/2
HY里程=ZH里程+l。 YZ里程=QZ里程+Rsα/2
YH里程=YZ里程－l。/2 HZ里程=YH里程+l。
5.计算拨距
根据渐伸线的定义和特性，曲线拨动时作了如下的假设：
（1）曲线拨动时都是沿渐伸线移动的；
（2）曲线拨动前后的长度不变；
（3）力争减小曲线路段改建工程量。
基于以上的假定，拨距计算式为：
Δ＞0时，曲线内压；Δ＜0时，曲线外挑。
第二节 纵断面改建设计
纵断面改建设计是线路大修的综合性文件。设计时，应以外业勘测资料为依据。大修纵断面改建设计一般可分为三个步骤，既绘制纵断面图、拉坡设计及复核。
1.纵断面设计图
既有线的纵断面设计，是先在放大纵断面图上设计轨面坡度，然后汇总各项资料绘制详细断面图。放大纵断面图的设计内容方如下：里程栏、平面栏、 实测百米坡栏、 既有轨面标高栏、道床厚度栏、起道高度栏、计算轨面标高栏、设计轨面标高栏、轨面起落量栏、绘制既有轨面线。
2.拉坡设计
线路大修纵断面设计，就是确定线路纵断面的设计坡段长度、坡度值及坡段连接方式，并绘制出设计轨面线。
拉坡设计一般可从控制点开始，分别像两侧进行。所谓的控制点，通常是指其标高和坡度不能改变的地点。如站台、天桥、跨线桥、地道、灰坑、水鹤、雨棚及架空线等建筑净空限制抬道与落道的控制点；又如道岔咽喉、道岔群、深路堑、高路堤、站场排水设备、大中桥梁及道口等位置变动而引起工作量过大的控制点。
在线路纵断面的边坡点处，为保证行车的安全平顺，设置的与坡段直线相切的竖向曲线称为竖曲线。常用的竖曲线有两种线型：抛物线型和圆弧型，目前国内外都大量采用圆弧型。另外规定：
（1）竖曲线不应与缓和曲线重叠
（2）竖曲线不应设在明桥面上
（3）竖曲线不应与道岔重叠
（4）竖曲线不宜与平面圆曲线重叠
3.复合
设计上的计算错误或考虑不周等缺欠，如不能及时发现，往往会造成施工或运营上的严重损失。为了消除设计中的缺点，提高技术质量，应认真进行复核工作。复核工作应由较高一级工程技术人员担任，并应从技术与经济两方面进行。
4.绘制纵断面改善设计图
第三节 轨道结构强度和稳定性验算
1．验算的方法
目前,最常用的检算轨道强度方法称为准静态计算方法。所谓准静态计算方法就是应用静力计算的基本原理,对轨道结构静力计算,然后根据轮轨系统的动力特性,考虑轮载、钢轨挠度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。
轨道强度准静态计算包括以下三个内容：
（1）轨道结构静力计算
（2）轨道结构强度的动力计算---准静态计算
(3)检算轨道结构各部件的强度
1.1轨道结构静力计算
轨道结构静力计算常用连续弹性基础无限长梁计算模型，按此模型计算必须先确定EJ和钢轨支点弹性系数D。E值一般可取2.058*100000MPa，J值可根据各类钢轨截面惯性矩与截面系数表查询。
1.2轨道结构强度的动力计算---准静态计算
在轨道结构准静态计算中，主要是确定钢轨的挠度、弯矩和轨枕动力增值。这些动力增值的主要因素是行车速度、钢轨偏载和列车通过曲线轨道的横向水平力，分别用速度系数、偏载系数和横向水平力系数表示。
（1）速度系数
动轮载与静轮载之差称为轮载的动力增值，这个动力增值与静轮载的比值就是速度系数，通常用ɑ表示。速度系数一般都是通过实测数据得到的经验公式
(2)偏载系数
外轨偏载与静载之比称为轨道的偏载系数，用βp表示。
(3)横向水平力系数
横向水平力系数用f表示，其值根据实测资料整理而得。我国通用的横向水平力系数值可查询。
2.稳定性检算
通过前面钢轨强度计算结果，对该线路路基上的无缝线路进行设计及检算。
参考文献:
[1] 铁路线路维修规则[S]，铁运[2005]23号部令发布.北京：中国铁道出版社，2005.
[2] 铁路轨道设计规范[S],TBJ448-2005.北京：中国铁道出版社，2005.
[3] 铁路工程设计技术手册《线路》[M],第二版.北京：中国铁道出版社，1994.
论文作者:张育溱
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/26
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