精选回答
曲线半径的大小对工程和运营两方面影响极大,它是平面设计中的关键问题。从工程方面看,采用小半径曲线,一般总可使线路更好地适应地形的曲折变化,特别是在地形复杂地区,可以大大地减少土石方和桥隧工程,从而可缩短工期,使铁路提前交付使用,早日发挥效益,并可节省工程投资。从运营方面看,曲线半径采用得太小,将产生许多不良后果,主要有:
(1)限制行车速度
对于同样的行驶车速,曲线半径越小,转弯时的离心力越大,因此为了保证行车的安全和平稳以及旅客的舒适要求,列车在转弯处的速度限制是有明确规定的。
(2)降低轮轨间的粘着系数
机车通过小半径曲线(R≤400m)时,由于内外轮行程相差多,轮轨间滑动更严重,易降低轮轨间粘着系数。机车的粘着力(机车动轮在轨道上无滑动,依靠摩擦力所能实现的最大牵引力)等于机车的粘着重量与粘着系数的乘积。粘着系数降低,粘着牵引力将减小,如果这种曲线又位于线路的最大坡度上,为保证列车在此坡道上能以不低于计算速度的等速运行,则必须用减缓坡度的办法来弥补因粘着系数降低而造成牵引力减小的损失。
(3)延长线路
当转角大小不变,小半径线路方案的长度为折线ABCD,而大半径线路为弧线AD。显然,小半径线路要比大半径线路要长,从而工程建造费和运营费都要增加。
(4)增加轨道设备和维修费
对于半径为600m以下的曲线地段,为了防止因离心力的增大而使轨距扩大,改变平面位置,对此段的轨道需要增设加强设备和轨枕的根数,因此增加了设备费用。同时,日常维修养护工作量和费用也有增加。尤其是小半径曲线上钢轨磨损很严重,使钢轨使用年限大大缩短,增加钢轨需用量。
由上述分析可知,小半径曲线不利因素多,但有时由于一些客观因素的限制,如地形、地质等条件限制,有时不得不采取小半径方案,当然大半径方案也有其不利的一面,如曲度很小,曲线很长,较难保证曲线的正常形状,往往容易形成折线,反而增加养护的困难。因此,最大半径以4000m为限。
根据《铁路工程技术规范》规定,曲线半径应在下列数值中选用:4000 m,3000m,2500 m,2000 m,1800 m,1500 m,1200 m,1000 m,800 m,700 m,600 m,550 m,500 m,450 m,400 m和350m。设计时,可根据具体条件,由大到小合理选用。同时,又规定各级铁路的最小半径不得小于最小曲线半径表中的数值。在个别情况下,如有充分根据,并经铁道部批准,允许采用更小的半径,但Ⅰ,Ⅱ级铁路不得小于300m,Ⅲ级铁路不得小于250m。