我国高速铁路与普速铁路线路关键技术和标准
对比分析
运输1010 李响施宇 10255008
摘要：高速铁路是指营运速率达每小时200公里或250公里的铁路系统。由于运行速度的不同,使得高速铁路和普速铁路在关键技术和标准方面存在着一定的差异。本文从铁路线路的角度出发，研究分析了高速铁路与普速铁路线路标准和线路关键技术的差异。
关键词：高速铁路 普速铁路 线路 关键技术 标准 对比分析
1、高速铁路与普速铁路概念
高速铁路,简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线\"，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统.高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。而普速铁路通常指运营速率在150km/h左右的铁路系统
主要是由于运行速率的不同，使得高速铁路和普速铁路在关键技术和标准方面都存在着一定的差异。接下来，本文从铁路线路角度出发，研究分析了高速铁路与普速铁路线路标准和线路关键技术的差异。
2、高速铁路与普速铁路线路标准对比
2.1 普速铁路线路标准总则
1、为统一铁路线路设计技术标准，使铁路线路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。
2、本规范适用于铁路网中客货列车共线运行、旅客列车设计行车速度等于或小于160km/h,货物列车设计行车速度等于或小于120km/h的1、2级标准轨距铁路的设计。3、4级铁路按照相应设计规范执行。
3、铁路的设计年度应分为近期和远期.近期为交付运营后第10年,远期为交付运营后第20年，近远期运量均采用预测运量.
铁路线下基础设施和不易改扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性
质设计，并适应长远发展的要求，对于易改扩建的建筑物和设备,宜按近期运量和运输性质设计，并预留远期发展条件。
随运输需求变化增减的机车车辆等运营设备，可按交付运营后第3年或第5年的运量进行设计。
4、新建和改建铁路或区段的等级，应根据其在铁路网中的作用性质旅客列车设计行车速度和客货运量按规定确定.
5、设计线的旅客列车设计行车速度应根据运输需求、铁路等级地形条件并考虑远期发展条件等因素综合比选确定。
6、各级铁路的下列主要技术标准，应根据远期运量或国家要求的年输送能力客车对数和确定的铁路等级在设计中经综合比选确定：正线数目、牵引种类、机车类型、牵引质量、坡度、最小曲线半径、机车交路、到发线有效长度、闭塞类型。
7、新建铁路近期年客货运量分别大于或等于35mt的平原、工程建设标准全文信息系统丘陵地区和大于或等于30mt的山区，宜一次修建双线。
8、牵引种类应根据路网与牵引动力规划线路特征和沿线自然条件以及动力资源分布情况，结合机车类型合理选定并应优先采用电力牵引。
9、机车类型应根据牵引种类牵引质量列车设计行车速度等运输需求，按照与线路平面纵断面技术标准相协调的原则,结合车站分布经技术经济比选确定. 10、牵引质量应根据运输需求坡度及机车类型等因素，经技术经济比选确定，并宜与相邻线牵引质量相协调。
11、机车交路应采用长交路,并应根据牵引种类、机车类型、车流特点、乘务制度、线路条件，结合路网规划及机务设备布局，经技术经济比选确定。
12、区间通过能力应预留一定的储备。单双线铁路的储备能力在扣除综合维修天窗时间后，应分别采用20%和15％，并应考虑客货运量的波动性。
13、货物列车到发线有效长度应根据运输需求和货物列车长度确定，且宜与邻接线路的货物列车到发线有效长度相协调，并应采用1050、850、750、650m等系列值.改建既有线和增建第二线的货物列车到发线有效长度采用上述系列值引起较大工程时，可根据实际需要计算确定.
14、单双线铁路的闭塞类型宜分别采用半自动闭塞和自动闭塞。当旅客列车设计行车速度大于120km/h时，双线区段应采用速差式自动闭塞，单线区段宜采用自动闭塞或自动站间闭塞，一个区段内应采用同一种闭塞类型.
15、旅客列车设计行车速度120km/h及以上的路段，铁路两侧应设置隔离栅栏 16、铁路线路安全保护区、铁路线路安全保护标志及警示标志的设置,应符合国家现行铁路运输安全保护条例的规定。
17、用于计算路基宽度、桥隧和其他永久性建筑物净空的轨道高度应按远期运量和运营条件确定
18、采用电力牵引的铁路，若需内燃牵引过渡时,其建筑物和设备应根据永久性与临时性相结合的原则设计
19、改建既有线和增建第二线的设计方案，应考虑施工与运输的相互干扰，并结合指导性施工过渡设计，经技术经济比选确定
20、改建既有线和增建第二线，应在满足设计年度的输送能力和设计行车速度的前提下，充分利用既有建筑物和设备
21、铁路建筑物和设备的限界应符合现行国家标准《标准轨距铁路机车车辆限界》和《标准轨距铁路建筑限界》的规定，对于开行双层集装箱列车的线路，应满足双层集装箱限界的要求
22、铁路设计应坚持以人为本的设计理念，按规定配置行车安全、防火防爆、无障碍等设施和设备
23、铁路设计应重视各专业间的总体协调，对电光缆沟槽、给排水管线、站场排水、防雷接地等设计应统筹考虑
24、铁路设计应高度重视环境保护、水土保持、防灾减灾、能源和土地节约及文物保护等工作
25、铁路设计应依靠科技进步，结合铁路运输改革和生产力布局调整,系统、经济、合理地确定站段布局及规模，节约投资、降低造价；综合考虑投资效益和运营成本，使效益最大化
26、铁路线路设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定
2.2 高速铁路线路标准总则
1 为统一高速铁路线路标准，使之符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本暂行规定。
2 运输组织模式采用本线旅客列车和跨线旅客列车混合运行的客运专线模式. 3 本线列车宜采用最高运行速度350km/h的动车组，跨线列车应采用最高运行速度200km/h及以上的动车组。
4 设计年度宜分近、远两期。近期为交付运营后第十年;远期为交付运营后第二十年。
对铁路线下基础设施和不易改、扩建的建筑物和设备,应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展要求。对易改、扩建的建筑物和设备，可按近期运量和运输性质设计,并预留远期发展条件。 5 主要技术标准
正线数目：双线 正线线间距：5.0m
最小曲线半径:7000m 最大坡度：12‰ 到发线有效长度：700m 牵引种类：电力
列车运行控制方式：列车自动防护系统（ATP） 行车指挥方式：调度集中
6 建筑接近限界的基本尺寸及轮廓应符合下图规定。
⑤
⑥
⑦
④
②
③
⑧
①
京沪高速铁路建筑限界基本尺寸及轮廓图
京沪高速铁路建筑接近限界基本尺寸及轮廓（单位：mm） 图中 ①—轨面高程
②—高速铁路机车车辆限界
③—区间及站内正线（无站台)建筑限界 ④-有站台时建筑限界
⑤—轨面以上最大高度
⑥—接触网立柱跨中利用承力索弛度时的轨面以上高度
⑦—正线股道中心至建筑限界的最小距离为2440mm，站线股
道中心至建筑限界的最
小距离为2150mm。
⑧—站线股道中心至站台边缘的宽度
注： 1曲线地段限界加宽见本暂行规定（上册)附录A；
2本图亦适用于桥梁、隧道。
7 正线按双线双方向行车设计。 8 动车组过分相宜采用自动方式。
9 本暂行规定未包括的内容按现行有关铁路设计规范、规定及国家现行的有关强制性标准办理或另行研究确定。
3．高速铁路与普速铁路在线路关键技术上的差异
3.1 高速铁路对线路高平顺性的技术要求
高速铁路的高平顺性，要求线路的基本技术条件与普通铁路相比有很大区别,如：曲线长度、最小夹直线、圆曲线长度、最小坡段长度和竖曲线长度等,都要满足高速铁路的高平顺性要求。主要表现在以下几个方面： 3．1．1 最小曲线半径的选择
曲线半径选择和列车的运行速度、超高以及欠超高有密切关系。详见以下公式：
R≥11。8V2/（Hmax+Hq）式中: R——计算采用的曲线半径，以m计； V-—列车最高的行车速度（km/h)； Hmax-—最大超高(mm）； Hq x——允许欠超高（mm）
高速铁路（时速350km/h）：最小曲线半径一般为为7000m，困难为5500m,最大曲线半径为12000m，一般采用曲线半径为8000～10000m.曲线半径太小需要限速，曲线半径太大，养护维修很困难。
普速铁路（时速140km/h）：最小曲线半径为1600m，困难条件下采用1200m；最大曲线半径为12000m，一般采用曲线半径为2000~4000m.
3。1.2 线间距的选择
正线线间距要保证列车在高速运行会车之时不至于产生危险，考虑风压力、列车限界等因素,标准采用如下：
高速铁路（时速350km/h）：正线线间距采用5。0m； 普速铁路(时速140km/h)：正线线间距采用4。0m.
高速铁路正线同既有普速铁路相邻之时，线间距不能小于5。3m，这是考虑到普速铁路需要设置自动闭塞高柱信号机的要求，如果，两线间还需要设置接触网以及其他行车设备,则线间距需要根据计算进行确定。
对于车站而言，站内正线线间距，当线间没有其他设备之时，不管高速还是普速均需要采用5。0m,或者5。3m，这是考虑到车站道岔的铺设要求，以及高柱信号机的设置要求。如果站内正线采用4.0m，那么很多交叉渡线和单渡线无法进行铺设。
3.1.3 缓和曲线的选择
缓和曲线的设置，主要是保证线路圆曲线和直线之间的过渡衔接问题，速度越高,对缓和曲线要求越高，同时，缓和曲线和曲线半径成非线性的反比关系，即曲线半径越大，缓和曲线长度越小。铁路上的缓和曲线一般均采用三次抛物线线形。
高速铁路（时速350km/h）：当曲线半径采用12000m之时，缓和曲线最大采用280m,一般采用250m，最小采用220m.当曲线半径采用7000m之时，缓和曲线最大采用670m，一般采用590m，最小采用540m。
普速铁路（时速140km/h）：当曲线半径采用12000m之时，缓和曲线采用40m。当曲线半径采用1200m之时，缓和曲线一般采用150m，最小采用130m。
3。1.4 最小夹直线和圆曲线的选择
缓和曲线间夹直线和圆曲线的最小长度主要是受列车运行平稳性和旅客乘坐的舒适度控制。夹直线和圆曲线长度的选择，考虑列车在缓和曲线的出入口产生的振动不至于叠加，同列车的振动、衰减特性以及运行速度有关.根据实际测验，车辆振动的周期为1s,列车经过缓和曲线之时产生的振动需要1.5~2个周期才能衰减完,因此，如果按照两个周期进行考虑，按照下面公式计算： Lmin=2×Vmax/3。6≈0.6Vmax。
高速铁路（时速350km/h）:夹直线和圆曲线最小长度一般采用280m,困难条件下采用210m。
普速铁路（时速140km/h）：夹直线和圆曲线最小长度一般采用110m，困难条件下采用70m.
3.1.5 坡度的选择
线路的坡度标准的选择，同列车的牵制定数、牵引质量、机车类型、制动能力、空重车运行方向以及地形地貌等有很大关系。
高速铁路（时速350km/h)：由于牵引定数小，列车质量轻,最大限坡一般采用20‰，困难条件下可以采用25‰，但是在设计中很少采用。动车出入段线的最大限坡可以达到30‰。
普速铁路（时速140km/h）：一般而言，当牵引定数为6000t时，线路的坡度一般不大于4‰，最大采用12%（大秦线空车方向)。
3。2 高速铁路普速铁路的轨道区别
高速铁路对线路高精度的要求高速铁路的高平顺性最终体现在轨道上，因而，对轨道本身也提出了更高的要求。例如:高速铁路和普通铁路一样,同样是６０公斤／米轨，但高速铁路要求一次铺设垮区间无缝线路，同时对钢轨的材质、技术条件、制造公差、检验方法等方面都提出了更高的要求，如：钢轨的高度和宽度允许偏差都在±０．５毫米以内;轨端０－２毫米部位,垂直方向向上允许偏差≤０．４毫米／２米，向下允许偏差≦０．３毫米／１米，水平方向允许偏差≤０．２毫米／２米等。要求扣件具有更高的弹性、更高的扣压力；轨枕加长,增加横向抵抗力；采用特级道碴,增加硬度及耐磨性。为了确保行车安全并具有良好的旅客乘坐舒适度,要严格控制轨道初始质量。因此，轨道的施工精度、施工机械也不同于一般铁路。目前，世界上高速铁路比较通用的轨道施工方法是散枕法，即：先用道碴摊铺机铺设１５０毫米底碴,然后用震动碾进行碾压，待达到要求的密实度以后，用大型铺轨铺枕机,将轨枕从车上按准确间距单根散布于底碴上，与此同时，长钢轨以基准钢弦为向导，从车上纵向拖卸在轨枕两侧，长钢轨拖下之后,随即拨入承轨台，后面的车轮走行在钢轨上，再安装扣件等。无缝线路锁定之后还要进行线路补碴、起道捣固、动力稳定、轨道几何形态的精确调整及钢轨预定打磨等,以便尽快提高道床纵、横向阻力，提高轨道稳定性。这是开通运营时速要求达到３００公里的最基本条件。
3。3 高速铁路与普速铁路的路基区别
高速铁路的高平顺性要求路基强度高、刚度大、纵向刚度变化均匀且长久稳定，对地基的处理、填料的质量、碾压密实度、工后沉降以及路基排水等都提出了更高的要求.并设路、桥过渡段.主要表现在以下五个方面：
１、工后沉降工后沉降由路堤本体沉降和地基沉降组成。工后沉降是路基施工质量的综合体现。在既有铁路的施工中,由于列车运行速度较低，对此重视不够,往往通过补碴来实现。但在高速运行条件下，要求路基刚度均匀过渡，不仅要求消除路基不均匀沉降，而且要严格控制路基的均匀沉降。高速铁路要求工后沉降值控制在:一般地段为１０厘米；路桥过渡段为５厘米.由此可以看出，地基处理的好坏直接关系到工后沉降的大小。
２、路堤本体路堤本体由基床表层、基床底层和路堤下部三部分组成，其关键是控制填料的质量和碾压密实度。基床表层厚０．７米,由级配良好的沙砾石或碎石填筑，要求地基系数Ｋ３０≥１９０兆帕／米，孔隙率ｎ＜１５％。基床底层厚２．３米，采用Ａ、Ｂ组填料或改良土。
３、路、桥（涵）过渡段高速铁路与一般铁路有一个显著的区别就是：为保持轨道刚度的连续均匀性，在路桥（涵）结合处要设置过渡段.过渡段基床表层（０．７米）范围内的填料及压实要求与其它地段相同；基床表层以下要求用级配碎石、加筋土或素混凝土填筑，压实标准要满足Ｋ３０≤１５０兆帕／米和孔隙率ｎ＜２０％
４、路基排水为了保证高速铁路刚度的要求，要特别注意排水。无论是设计还是施工中，都要引起特别的重视。
５、路基施工从国外的高速铁路路基施工的经验来看，一般都是在正式施工之前，将全线路基按工程地质情况划分成若干段,每段先搞一个试验工点，以此指导整段乃至全线的路基施工.国内一般铁路的施工总是先桥隧后路基.而高速铁路一般情况下都是同时施工。综上所述：高速铁路对线路有高平顺性和高精度两方面的技术要求，高速铁路路基的填料、压实标准、构造形式及施工等都与一般铁路有很大的技术差别。
3。4 高速铁路的桥梁技术
为了满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的要求,高速铁路桥梁结构应具有安全舒适，造型简洁，设计标准化，便于施工架设和养护维修的特点，并须具有足够的耐久性和良好的动力性能。正是基于上述基本要求,桥梁上部结构一般采用预应力混凝土结构，下部结构一般采用混凝土或钢筋混凝土结构。跨度大于或等于20m的梁部结构，采用双线整孔箱形截面梁，必要时，也可采用两个错孔布置的单线箱形截面梁.跨度小于20m的梁部结构，一般采用钢筋混凝土刚构、框构和多片式T梁,多片式T梁需施加横向联结形成整体桥面.简支梁桥的上部结构一般采用架桥机架梁,中小跨度连续梁桥一般采用架桥机架设后连续张拉的施工方法,有条件的地方,也可采用满布支架现浇施工。大跨度预应力混凝土梁采用悬臂灌注施工。
高速铁路桥梁设计主要依据《京沪高速铁路设计暂行规定》(以下简称《暂
规》)、《铁路桥涵基本设计规范》、《铁路桥涵钢结构设计规范》、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》、《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》、《铁路桥涵地基和基础设计规范》、《铁路工程抗震设计规范》、《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》等规程或规范。根据上述规范，高速铁路桥梁的主要设计原则主要体现在以下几个方面：
（1)设计活载采用ZK活载，动力系数、离心力、制动力、横向摇摆力、脱轨荷载等均按《暂规》计算,并考虑由于桥上铺设超长无缝线路而产生的长钢轨纵向力。
(2）为了保证桥上轨道的平顺性和结构具有良好的动力性能,对结构刚度和基频进行严格控制。
（3)为了保证桥上无缝线路保持正常的使用状态，增加了墩台最小纵向水平线刚度限值的要求。
(4）对基础工后沉降及不均匀沉降严格。 （5）提高桥梁结构的整体性。
（6）桥面构造更为合理，满足各种桥面设施的安装要求，采取了提高结构耐久性、减振降噪等措施，满足养护维修的要求。
参考文献：
［1］高启明主编．《既有线提速200km＼h行车组织》中国铁道出版社．2007．6
[2]李向国主编．《高速铁路技术》冲国铁道出版社，2008 7 [3］刘建国主编《高速铁路概论》中国铁道出版社,2009．10
