- 高速鐵路概論(第四版)
- 佟立本
- 1547字
- 2020-06-19 09:13:14
第一節 概述
鐵路線路是鐵路運輸的重要技術設備之一。它由路基、橋隧建筑物和軌道組成。鐵路線路各部分的材質雖然不同,卻是一個整體工程結構。其中任何一部分結構和強度的改變,都會引起整個線路工作的改變,引起機車車輛與線路間相互作用的改變。
列車以一定的重量和速度在線路上行駛,車輪會不間斷地給鋼軌以作用力。其中,除了重力以外,還有由于彈簧結構的振動、線路上或車輪上存在著不平順以及機車車輛在運行中未被平衡的慣性力和離心力等原因所產生的附加豎直力;由于制動和其他因素所產生的縱向水平力以及由于機車車輛搖擺和曲線中的轉動而產生的橫向水平力,尤其是在無縫線路上,由于溫度變化而在鋼軌內部所產生的溫度力等。另外,鐵路線路還會受氣候、溫度等因素和地質、水文地質等條件的影響。這些力和影響因素并不是固定不變的,所以,鐵路線路是處于極其復雜的工作條件下的工程結構。
在高速鐵路上,列車運行速度很高,要求線路的建筑標準也高,包括最小曲線半徑、緩和曲線、外軌超高等線路平面標準,坡度值和豎曲線等線路縱斷面標準,以及高速行車對線路構造、道岔等的特定要求等。
由于高速線路比一般線路的修建與養護標準高,且要保持更嚴格的容許誤差。因此,必須采取提高鋼軌重量、采用焊接長鋼軌、使用新型彈性扣件和高質量的襯墊以及新型大號碼的道岔等必要措施。
為了適應高速運行的要求,必須加強對線路的檢測、監視和維修養護工作,采用先進的設備,以保證線路的質量和行車安全。
高速列車運行還帶來一個突出的也是比較復雜的問題,那就是它所產生的振動、噪聲和電波干擾等對環境所造成的污染(有關內容在第九章中敘述),以及列車風對線路等基礎設施安全的影響等。
1.列車風對線路兩側的影響
由于空氣具有黏度,列車高速運行時,附近空氣被列車表面帶動隨列車一同前行,緊貼列車表面的空氣保持與列車的相對靜止,離開列車表面的空氣相對速度變大。因此,當高速列車在線路上行駛時,列車風對線路兩側會產生一定壓力,對沿線人員及建筑物造成一定的危害。為了保證線路兩旁人員及建筑物的安全,各國在高速鐵路線路兩側修筑的隔音墻,不僅可以減輕噪聲的危害,而且可以保護線路兩側人員及建筑物的安全。
2.列車風對高架橋維修通路的影響
試驗表明,當高速列車通過高架橋時會產生較大的列車風和列車風壓。它將從生理上和心理上影響人身安全。根據國際鐵路聯盟規定:橋上欄桿至軌道中心線間的距離為3.3~3.6m,不足此數者,須增設避車臺。避車臺間的距離,要根據看守警報系統的情況而定,但不得大于25m。
3.列車風對站臺人員的影響
當高速列車通過車站時所產生的空氣壓力波,對站臺人員造成的危險也隨之增加。因此,站臺需要加寬并需設置防護欄桿,以保證旅客和工作人員的安全。
4.列車風對列車交會時的影響
兩個列車在雙線上會車時,它們的頭部產生的空氣壓力波互相作用在對方的側面。如果兩個列車的速度都很高而又相隔較近,可能導致危險。因此,要求高速鐵路雙線線間距離,應在4.2m以上,可使列車和旅客免受列車風的危害。
5.列車風對隧道內的影響
高速列車在隧道內的空氣動力作用要比在露天環境中強烈得多。被列車頭部推開的空氣被迫在隧道內高速運動,大量空氣被推向前方,少量空氣通過列車及隧道壁的間隙流向列車后方,形成了空氣壓力波。列車頭部產生壓縮壓力波,而其尾部則產生膨脹壓力波。列車通過隧道時,人們感受到的是劇烈變化的膨脹和壓縮壓力波的混合變化以及鄰線列車交會時所產生的壓力波。壓力的迅速變化作用于人耳,使旅客產生不舒適感。國際鐵路聯盟認為,如果在3s內壓力變化最大值不超過3kPa(因為這個時間大致符合為使耳膜內外壓力差消失而做吞咽動作所需的時間),旅客還是可以承受的。為了減輕隧道內列車風的影響,各國也采取了一些相應的措施,如合理布置隧道中的通風井,可使隧道內的空氣壓力變化減少達50%。