关于“新建30t轴重及长大列车重载铁路线路平纵参数设计技术研究”申报2017年度铁道学会科学技术奖基本情况的公示

根据《中国铁道学会关于2017年度“中国铁道学会科学技术奖”推荐工作的通知》（学秘（2017）18号）的有关要求，拟推荐“新建30t轴重及长大列车重载铁路线路平纵参数设计技术研究”项目申报中国铁道学会科学技术奖一等奖，现对项目基本情况进行公示，公示期为：2017年7月27日至2017年7月31日。

意见反馈部门： 科技处

联系人：许 伟

办公地点：中铁咨询大厦1112

电话：010-51831987

公 示 内 容

一、项目基本情况

1、项目名称：新建30t轴重及长大列车重载铁路线路平纵参数设计技术研究

2、学科分类：土木工程设计

3、成果评价文号：中铁股份技评字〔2016〕第165号

4、成果评价单位： 股份有限公司

二、项目简介

“新建30t轴重及长大列车重载铁路线路平纵参数设计技术研究”任务来源于 股份有限公司科研项目，编号2014-重点-55。

研究成果主要应用于铁道工程领域，综合运用现场测试技术、车线动力学理论开展研究工作。

完成了合同预订任务，主要达到指标包括：（1）结合山西中南部铁路通道长子南至平顺重载综合试验段，开展大轴重列车现场测试，分析曲线参数与动力学指标之间的关系。（2）建立30t轴重货车-线路相互作用模型，分析30t轴重重载铁路线路平纵断面核心参数的合理取值及匹配原则。

本课题依托山西中南部铁路通道工程，针对客货共线货运为主（30t轴重）铁路开展了现场测试与理论分析研究，提出了线路平面和纵断面参数选取原则，具体如下：

1．提出了客货共线（30t轴重）平面曲线半径与超高的关系。以质点运动分析理论为基础，综合行车安全性、轮轨磨耗及欠过超高要求，研究了客货共线货运为主（30t轴重）铁路，平面曲线半径与超高的匹配关系和取值，提出超高设置应以首先满足货运列车过超高要求，适当考虑欠超高来设计。推荐过超高容许值取30mm，欠超高容许值取90mm。综合行车安全性、轮轨磨耗及欠过超高要求，120/80km/h、120/90km/h、120/100km/h三种速度匹配条件下，不限速最小曲线半径推荐值为800m。

2.开展了客货共线（30t轴重）铁路曲线地段动力性能现场测试。结合山西中南部铁路通道30t轴重重载综合试验，首次完成了不同曲线半径（800m、1200m）不同线路结构（桥梁、路基）地段30t轴重列车实车运行测试，得到了钢轨、轨枕垂横向位移、轨枕纵向位移、钢轨横向轮轨力的变化规律，重点研究了曲线参数、线路结构形式与动力学指标之间的关系。

3.客货共线（30t轴重）列车与线路动力相互作用理论。在充分考虑客货共线货运为主（30t轴重）铁路特点的基础上，建立了车辆与线路相互作用分析模型，研究平纵断面参数对运行安全性和轮轨磨耗的影响关系，提出了适用于30t轴重重载铁路的线路平纵断面核心参数（最小曲线半径、缓和曲线长度、夹直线长度、坡度代数差、最小坡段长度等）推荐取值。①以最小曲线半径800m为例，并按照中南部通道实际参数匹配进行动力学检算表明：货车及客车运行时其脱轨系数、轮重减载率等安全性指标均满足《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB5599-85）规定要求。②在常用曲线半径条件下，缓和曲线长度要小于规范推荐值10~20m，有利于山区线位布置，降低投资。③反向曲线间夹直线长度大于40m就能满足运行安全性和线路稳定性，建议桥上夹直线设置保持和规范一致。④根据本文最不利工况检算，坡度代数差达到21‰时仍能满足车钩安全性要求。建议规范放宽坡度代数差要求，以增加选线灵活性。

所提出的重载铁路线路设计参数已应用于我国多条大轴重重载铁路工程设计，并对今后重载铁路设计规范制定和同类工程设计具有较强的指导意义。

三、主要科技创新

本项目所属领域为交通运输工程、土木建筑工程。

我国现行《铁路线路设计规范》(GB 50090--2006)难以适应30t轴重重载铁路线路设计的实际需求。本研究依托山西中南部铁路通道线路设计及运营实际需求，采用现场测试和理论研究相结合的手段，研究了30t轴重重载铁路关键线路参数与行车安全、结构服役性能之间的关系，取得的主要技术创新如下：

1.首次开展了客货共线（30t轴重）铁路曲线地段动力性能现场测试

依托我国第一条30t轴重重载铁路——山西中南部铁路通道长子南至平顺重载综合试验段，首次完成了不同曲线半径（800m、1200m）不同线路结构（桥梁、路基）地段30t轴重列车实车运行测试，得到了钢轨、轨枕垂横向位移、轨枕纵向位移、钢轨横向轮轨力的变化规律，重点研究了曲线参数、线路结构形式与动力学指标之间的关系。与800m曲线半径地段相比，曲线半径采用1200m时，轨道结构垂向刚度、横向稳定性、纵向稳定性及轮轨横向力显著得到提高；且相同曲线半径条件下，桥梁段轨道结构垂向刚度、横向稳定性、纵向稳定性及轮轨横向力要优于路基段。

2.客货共线（30t轴重）列车与线路动力相互作用理论

在充分考虑客货共线货运为主（30t轴重）铁路特点的基础上，建立了车辆与线路相互作用分析模型，研究平纵断面参数对运行安全性和轮轨磨耗的影响关系，提出了适用于30t轴重重载铁路的线路平纵断面核心参数（最小曲线半径、缓和曲线长度、夹直线长度、坡度代数差、最小坡段长度等）推荐取值。①以最小曲线半径800m为例，并按照中南部通道实际参数匹配进行动力学检算表明：货车及客车运行时其脱轨系数、轮重减载率等安全性指标均满足《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB5599-85）规定要求。②在常用曲线半径条件下，缓和曲线长度要小于规范推荐值10~20m，有利于山区线位布置，降低投资。③反向曲线间夹直线长度大于40m就能满足运行安全性和线路稳定性，建议桥上夹直线设置保持和规范一致。④根据本文最不利工况检算，坡度代数差达到21‰时仍能满足车钩安全性要求。建议规范放宽坡度代数差要求，以增加选线灵活性。

以上研究对重载铁路关键线路参数（如最小曲线半径、限值坡度、桥上反向夹直线等）的合理取值。同时利用车辆与线路相互作用分析模型对部分区段线路设计方案进行了优化，大大降低了施工难度，节省了工程造价。经山西中南部通道后期运营实践表明，线路困难条件下桥梁、路基地段车辆运行指标、结构动力性能均能很好满足30t轴重重载列车运营要求，且运营后线路线形保持良好，养护维系工作量少，经济效益明显。

四、主要完成人