时速400公里高速铁路主要技术标准研究.pdf
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1、文章编号-0099-05NO.6(Ser.297)JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYJul2023程报学道铁2023年6 月第6 期(总2 9 7)时速40 0 公里高速铁路主要技术标准研究孙海富米米(中国铁路设计集团有限公司,天津3 0 0 3 0 8)摘要:研究目的:目前国内外高速铁路最高运营速度为3 50 km/h。近期部分国家提出了建设40 0 km/h高速铁路的意向,国内外高速铁路进行了大量的更高速度的试验,积累了丰富的试验资料和科研成果,为开展更高速度铁路关键技术的研究提供了理论基础。开展40 0 km/h高速铁路的关键技术研究,制定相应的技术标准
2、,对于完善我国高速铁路技术标准体系,引领世界高速铁路技术发展具有重要的意义。本文对国内外高速铁路的运营和试验最高速度、理论最高速度进行了分析,对主要技术标准进行了说明,并进行了经济性分析,对于类似项目有较强的借鉴意义和指导作用。研究结论:(1)40 0 km/h高速铁路建筑限界、设计活载、路基、桥梁、隧道等主要技术标准维持现行350km/h设计标准;(2)40 0 km/h高速铁路的四电系统设计标准基本维持现行3 50 km/h设计标准,仅接触网线材和接触线张力有所加强;(3)40 0 km/h高速铁路的最小曲线半径一般为8 0 0 0 m,困难为7 0 0 0 m,有条件时优先采用9 0 0
3、 0 m,线间距维持现行3 50 km/h设计标准;(4)40 0 km/h动车组车体密封指数不小于1 0 s,车体强度不小于8 kPa;(5)40 0 k m/h 高速铁路设计标准对于指导高速铁路设计,引领世界高速铁路技术的发展具有重要意义。关键词:40 0 km/h高速铁路;技术;标准中图分类号:U212.31文献标识码:AResearch on the MainStandardsof400kmspeed RailwaySUN Haifu(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract:Research purp
4、oses:At present,the maximum operation speed of high-speed railway at home and abroad is350 km/h.Recently,some countries have proposed the intention of building 400 km/h high-speed railway,a largenumber of higher speed tests have been carried out on high-speed railway at home and abroad,abundant expe
5、rimentaldata and scientific research achievements have been accumulated,which provides a theoretical basis for the research ofkey technologies of higher speed railway.It is of great significance to study the key technologies of 400 km/h high-speed railway and formulate corresponding technical standa
6、rds for improving the technical standard system of Chinashigh-speed railway and leading the technical development of the worlds high-speed railway.This paper analyzes themaximum operation and test speed and theoretical speed of high-speed railway at home and aborad,explains the maintechnical standar
7、ds,and makes an economic analysis,which has a strong reference and guidance for similar projects.Research conclusions:(1)The main technical standards of 400 km/h high-speed railway,such as constructiongauge,design live load,subgrade,bridge,tunnel,maintain the current 350 km/h design standard.(2)The
8、equipmentsystem design standard of 400 km/h high-speed railway basically maintains the current 350 km/h design standard,andonly the contact wire material and contact tension are strengthened.(3)The minimum curve radius of 400 km/h high-speed railway is generally 8 000 m,and 7 000 m is difficult,9 00
9、0 m is preferred when conditions permit.The distance*收稿日期:2 0 1 9-1 0-2 9*作者简介:孙海富,1 9 7 1 年出生,男,教授级高级工程师。2023年6 月报程学道铁100of double lines is maintained the current design standard of 350 km/h.(4)The vehicle body sealing index of 400 km/hEMU shall not be less than 10 s,and the vehicle body strength s
10、hall not be less than 8 kPa.(5)The design standard of400 km/h high-speed railway is of great significance to guide the design of high-speed railway and lead thedevelopment of high-speed railway in the world.Key words:400 km/h high-speed railway;technology;standard中国现行高速铁路设计规范1 适用的最高速度为3 50 km/h,随着中国
11、铁路“走出去”和“一带一路”建设的推进,目前国外部分国家有合作建设更高速度铁路的意向,如俄罗斯提出了建设40 0 km/h的高速铁路,但目前国内外高速铁路的最高运营速度均不超过3 50 km/h,也没有相应的更高速度铁路技术标准。国内外高速铁路进行了大量的更高速度的试验,如法国采用试验列车最高试验速度达到57 4.8 km/h,中国采用运营列车最高试验速度48 6.1 km/h,为开展更高速度铁路关键技术的研究提供了试验基础。开展350km/h以上高速铁路的关键技术研究,制定相应的技术标准,对于完善中国高速铁路技术标准体系、引领世界高速铁路技术发展具有重要的意义。1高速铁路最高速度分析通过对高
12、速铁路轮轨制式理论最高速度的计算分析,从车辆失稳角度分析,高速列车车辆失稳临界速度为6 7 5km/h;从轨道变形刚度角度分析,高速铁路轨道临界速度为2 3 1 8 km/h;从列车运行阻力和轮轨黏着条件角度分析,铁路轮轨黏着的极限速度为595km/h。故高速铁路轮轨制式理论最高速度为595km/h。下面针对国内外高速铁路运营最高速度和试验最高速度进行列举分析。1.1国外高速铁路 2 1.1.1日本1964年建成的东海道新干线设计速度2 50 km/h,随后相继建成的山阳新干线、东北新干线、上越新干线、北陆新干线设计速度均为2 6 0 km/h。随着技术的进步和新型号高速列车的不断投人使用,列
13、车最高运营速度不断提高,一直到目前50 0 系“希望号”列车运行速度达到3 0 0 km/h,并仍有更高速度的新型列车在不断开发研制。2 0 1 3 年东北新干线上采用“鹰隼号”列车,最高运营速度达到3 2 0 km/h。1 9 9 6 年1 月2 6日3 0 0 X试验列车(7 0 0 系的前身)在东海道、山阳新干线上试验速度达443 km/h,创造了日本最高试验速度纪录。1.1.2法国1981年建成的东南线设计速度2 7 0 km/h,1 9 8 9年建成的大西洋线设计速度3 0 0 km/h,1 9 9 3 年建成的北方线设计速度3 0 0 km/h,2001年建成的地中海线设计速度3
14、50 km/h,最高运营速度3 2 0 km/h。1 9 8 9 年12月5日TGVA 3 2 5号列车编组2 M4T在大西洋线上创造了48 2.4km/h的试验速度。1 9 9 0 年5月1 8 日TGV-A325号列车编组2 M3T在大西洋线上创造了515.3km/h的试验速度。2 0 0 7 年4月3 日,法国V150高速列车(由2 节动车和中间3 节双层车厢组成)在TGV东部线上(巴黎一斯特拉斯堡,有轨道)进行高速试验时,最高速度达到57 4.8 km/h,创造了新的世界铁路速度纪录。1.1.3德国1991年建成的汉诺威一维尔茨堡设计速度250km/h,曼海姆一斯图加特设计速度2 50
15、 km/h,1998年建成的汉诺威一柏林设计速度2 50 km/h,2002年建成的科隆一法兰克福设计速度3 0 0 km/h,最高运营速度3 0 0 km/h。1 9 8 8 年5月1 日德国ICE1高速列车试验速度达到40 6.9 km/h。1.1.4西班牙1992年建成马德里一塞维利亚高速铁路,客货混运,运行速度为2 7 0 km/h;2008年建成马德里一巴塞罗那高速铁路,纯客运,设计速度3 50 km/h,最高运营速度3 0 0 km/h。1.2国内高速铁路中国自1 9 9 2 年开始对高速铁路建设的关键技术标准进行了一系列的科学研究、工程试验和运营验证工作。1 9 9 9 年8 月
16、中国第一条客运专线铁路一一秦沈客运专线正式开工建设,设计速度2 50 km/h。2 0 0 2年1 1 月“中华之星”电力动车组在秦沈客专跑出了最高试验速度3 2 1.5km/h。2 0 0 3 年1 0 月,秦沈客运专线正式开通运营。2008年建成的京津城际铁路设计速度3 50 km/h,2008年6 月2 4日,国产“和谐号”CRH3型动车组在京津城际铁路运行试验中达到3 9 4.3 km/h的试验速度。武广高速铁路设计速度3 50 km/h,2 0 0 9 年1 2 月9日,武广高速铁路创造了两动车组重联情况下时速394.2km的世界高速铁路最高试验速度。2 0 0 9 年1 2月2 6
17、 日,武广高速铁路正式通车试运营。沪杭高速铁路设计速度3 50 km/h,2 0 1 0 年9 月28日沪杭高速铁路使用国产“和谐号”CRH380A新一孙海富:时速40 0 公里高速铁路主要技术标准研究第6 期101代高速动车组试运行创下时速41 6.6 公里的铁路运营试验速度。京沪高速铁路设计速度3 50 km/h,2 0 1 0 年1 2 月3日在京沪高速铁路枣庄至蚌埠间的先导段联调联试和综合试验中,国产“和谐号”CRH380A新一代高速动车组最高运行时速达到48 6.1 km,中国高铁再次刷新世界铁路运营试验最高速2014年南车青岛四方机车车辆股份有限公司研制了试验速度6 0 5km/h
18、的列车,命名为更高速度的试验列车。时速6 0 5km(6 辆编组高速试验列车牵引总功率达到2 1 1 2 0 kW,保持速度持续运行1 0 min,相当于在地面行驶1 0 0.8 km)是试验台上跑出的,不是在线路上的数据,实际的线路试验还需要一系列的验证。2016年7 月1 1 5日,中国自行设计研制、全面拥有自主知识产权的中国标准动车组,在设计速度350km/h的郑州至徐州高速铁路上进行了综合试验,在世界上首次实现拟运营高铁动车组列车时速42 0 km交会和重联运行。2017年9 月2 1 日,京沪高速铁路“复兴号”动车组恢复3 50 km/h运营速度,全程运行时间4.5h,中国再次成为世
19、界上高铁商业运营速度最高的国家。2 0 1 8年8 月8 日,京津城际铁路恢复3 50 km/h运营速度,北京至天津之间运营时间3 0 min。综上所述,世界上目前高铁的最高运营速度为中国的3 50 km/h(日本、法国均为3 2 0 km/h,德国、西班牙均为3 0 0 km/h),试验最高速度为法国的57 4.8 km/h(中国为48 6.1 km/h)。综合国内外高速铁路发展来看,高速铁路速度的进一步提高技术上是可行的,研究更高速度的高速铁路技术标准是必要的,符合世界高速铁路发展的需求。2车辆动力学参数高速铁路主要技术标准的选择与动车组空气动力学和车辆动力学密切相关。主要从以下几个方面分
20、析:2.1车体承受的气动载荷要求明线交会、列车通过隧道和在隧道内交会是列车空气动力学效应的主要因素,根据高速动车组整车试验规范 3 (铁运 2 0 0 8 】2 8 号)中的相关要求,动车组通过隧道时,3 50 km/h动车组最大车内外压差按不超过6 kPa考核。目前中车研制的设计速度40 0 km/h(试验速度440 km/h)动车组最大车内外压差按不超过8 kPa考核。2.2乘坐舒适度的影响要求当列车高速通过隧道或在隧道内交会时,将产生剧烈的空气压力波动,压力波动传人车厢内,旅客会感到不舒适。根据高速动车组整车试验规范(铁运【2 0 0 8 2 8 号)和铁路应用空气动力学第3 部分:隧道
21、空气动力学要求和试验方法 4(TB/T3503.3一2018)中的相关要求,动车组通过隧道时,列车通过隧道时车内瞬变压力应小于0.5kPa/1s和0.8 kPa/3s;参考高速铁路工程动态验收技术规范 5(TB107612013)中的相关要求,动车组在隧道内交会时,车内瞬变压力应小于1.2 5kPa/3s。2.3车内压力变化及车内外压差一般而言,通过仿真计算可以得到车体表面上任意一点的压力变化。然而,要评估旅客乘坐的舒适度,还必须求出车厢内部的压力变化,车外的压力向车厢内部传播主要取决于车辆的气密性。2.4轮轨动力学性能在明线、隧道交会过程中,空气动力学效应对轮轨动力学性能指标的影响主要表现在
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