第三节　线路优化方案实例

通过对京沪高速铁路线路平、纵断面进行车线动力学仿真计算，第161曲线段（DK1052+450～DK1060+200），在原设计平、纵断面参数条件下（图2.3.1），动车组以350km/h速度通过时，轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数及车体横向振动加速度不能满足运营要求。其主要原因是，原方案下平面曲线的缓圆点与竖曲线2‰和19.5‰之间的变坡点相距非常近，几乎重叠，此时的坡度代数差达到21.5‰，该地段的平、纵断面匹配存在问题。

为此，《京沪高速铁路线路平、纵断面行车动力学检算报告》提出了两个优化建议方案。方案1建议将该曲线缓和曲线长度由490m调长至540m；方案2建议将原设计中1200m的2‰坡段的坡率调整为1.14‰，坡长增长为1250m，相应19.5‰的坡段缩短50m，如图2.3.2所示。

经与设计部门沟通，方案1建议的缓和曲线长度超过了《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》缓和曲线最大长度规定，方案2的轨面设计高程最大下调量为0.77m，但由于工程进度较快，已无法满足理论设计参数，否则将对该段深路堑的挡墙和柏乡2号大桥产生较大影响，造成大量废弃工程，不宜采用。设计部门建议通过尽可能小地调整纵断面参数来满足时速350km高速行车安全性和舒适性的要求。

因此，针对京沪高速铁路DK1056～DK1057区段进一步开展平、纵断面的参数匹配研究，寻求既满足高速行车动力学要求，又尽可能减少废弃工程的合理解决方案。

一、研究方案

京沪高速铁路DK1056～DK1057区段的主要问题是平面曲线的缓圆点与变坡点的距离太短，同时坡度代数差较大。为了改善这一区段的高速行车动力学性能，可以采取增大平面曲线的缓圆点与变坡点距离的方案，这样同时也减少了坡度代数差。该研究的主要工作就是根据时速350km高速行车安全性和舒适性的要求，确定平面曲线的缓圆点与变坡点距离ΔL的最小值。仿真计算中，取ΔL=0m、10m、17m、20m、50m五种方案。图2.3.3为平、纵断面参数设计研究方案。

二、计算结果及分析

1.轮轴横向力

各种方案下轮轴横向力的对比结果表明，当ΔL为10m时，轮轴横向力最大值超过40kN，接近合格限值，安全余量较小；当ΔL为20m时，轮轴横向力最大值小于30kN，小于合格限值，满足安全运行要求；如果进一步增加ΔL值到50m，则轮轴横向力更加满足要求。

2.脱轨系数

各种方案下脱轨系数的对比结果表明，原始方案下，脱轨系数接近1，安全余量很小；当ΔL为10m时，脱轨系数最大值有所减小，接近0.5；当ΔL为20m时，脱轨系数进一步减小，最大值仅为0.3左右，满足安全运行要求；如果进一步增加ΔL值到50m，则脱轨系数更加满足要求。

3.车体横向加速度

各种方案下车体横向加速度的对比结果表明，原始方案下，横向加速度超过2m/s2，不满足舒适度要求；当ΔL为10m时，横向加速度最大值有所减小，最大值为1.9m/s2，接近舒适度限值；当ΔL为20m时，横向加速度最大值为1.6m/s2左右，满足舒适性要求；如果进一步增加ΔL值到50m，则横向加速度最大为1.6m/s2，满足要求。

三、线路优化方案

根据京沪高速铁路线路平、纵断面进行了车线动力学仿真计算结果，最终执行优化方案意见如下：

（1）为了满足时速350km高速行车安全性和舒适性的要求，京沪高速铁路DK1056～DK1057区段平面曲线缓圆点与变坡点的距离原则上大于20m。

（2）在困难条件下，平面曲线缓圆点与变坡点的距离不小于17m，即将原设计中1200m的2‰坡段的坡率调整为1.7‰，坡长增长为1217m，相应19.5‰坡段缩短17m。