根據《中國鐵道學會關于2017年度“中國鐵道學會科學技術獎”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設計技術研究”項目申報中國鐵道學會科學技術獎一等獎，現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

聯系人：許 偉

辦公地點：中鐵咨詢大廈1112

電話：010-51831987

公 示 內 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設計技術研究

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設計技術研究”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，綜合運用現場測試技術、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，開展大軸重列車現場測試，分析曲線參數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）鐵路開展了現場測試與理論分析研究，提出了線路平面和縱斷面參數選取原則，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場測試。結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）不同線路結構（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律，重點研究了曲線參數、線路結構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（最小曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度、坡度代數差、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匹配進行動力學檢算表明：貨車及客車運行時其脫軌系數、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范》（GB5599-85）規定要求。②在常用曲線半徑條件下，緩和曲線長度要小于規范推薦值10~20m，有利于山區線位布置，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定性，建議橋上夾直線設置保持和規范一致。④根據本文最不利工況檢算，坡度代數差達到21‰時仍能滿足車鉤安全性要求。建議規范放寬坡度代數差要求，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、主要科技創新

本項目所屬領域為交通運輸工程、土木建筑工程。

我國現行《鐵路線路設計規范》(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，采用現場測試和理論研究相結合的手段，研究了30t軸重重載鐵路關鍵線路參數與行車安全、結構服役性能之間的關系，取得的主要技術創新如下：

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）不同線路結構（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律，重點研究了曲線參數、線路結構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，軌道結構垂向剛度、橫向穩定性、縱向穩定性及輪軌橫向力顯著得到提高；且相同曲線半徑條件下，橋梁段軌道結構垂向剛度、橫向穩定性、縱向穩定性及輪軌橫向力要優于路基段。

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（最小曲線半徑、緩和曲線長度、夾直線長度、坡度代數差、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匹配進行動力學檢算表明：貨車及客車運行時其脫軌系數、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范》（GB5599-85）規定要求。②在常用曲線半徑條件下，緩和曲線長度要小于規范推薦值10~20m，有利于山區線位布置，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定性，建議橋上夾直線設置保持和規范一致。④根據本文最不利工況檢算，坡度代數差達到21‰時仍能滿足車鉤安全性要求。建議規范放寬坡度代數差要求，以增加選線靈活性。

以上研究對重載鐵路關鍵線路參數（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段線路設計方案進行了優化，大大降低了施工難度，節省了工程造價。經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、結構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，養護維系工作量少，經濟效益明顯。

四、主要完成人