委内瑞拉FMO铁矿专用线扩能改造线路设计参数的确定

孙 斌,李霞明

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

1 工程概况

FMO铁矿专用线扩能改造项目为中国铁路企业与委内瑞拉FMO铁矿公司签订的EPC合同项目。FMO铁矿专用线连接奥尔达斯港(PTO.ORDAZ)与皮阿尔市(CIUDAD.PIAR)的运输铁矿，全长145 km，设计轴重为32.5 t，为重载铁路。该铁路修建于20世纪50年代，由于维护水平低，经过多年的运营，整体状况变得较差。目前各路段行车速度均不超过20 km/h。根据既有线调查资料显示，既有铁路钢轨侧磨严重，部分地段钢轨轨距、高低、水平变位较大，全段线路曲线地段未设置缓和曲线，曲线超高不足。

FMO铁矿专用线扩能改造在线路改造方面的重点是优化既有铁路平纵断面，进行线路拨移及线路高程的抬落设计，以满足空车速度目标值95 km/h，重车速度目标值为55 km/h的行车要求。由于该项目要求采用美国AREMA标准，而该标准对某些线路设计参数未有明确规定或其规定与国内标准有所差别，因此如何合理的确定曲线超高、最小曲线半径和缓和曲线长度等线路设计参数成为此次扩能改造方案设计的关键。

2 曲线超高的确定

曲线超高(curvesuperelevation)是为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，而设置的外股钢轨高于内股钢轨的数值，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，以提高线路的稳定性和安全性。同时，曲线超高还是确定缓和曲线长度及曲线线间距离加宽值等相关平面标准的重要参数。曲线超高设计参数包括实设超高、欠超高、过超高、超高时变率以及欠超高时变率。曲线超高设计参数的合理取值详见表1。

3 最小曲线半径的确定

确定最小曲线半径要综合考虑路段最高行车速度的要求和内外轨均衡磨耗这两个因素。

3.1 按行车速度确定最小曲线半径

最小半径曲线上设置最大超高，且货物列车以最高设计速度通过该曲线时，最小曲线半径应满足式(1)规定。

表1 曲线超高设计参数合理取值

注：Vj为列车均衡速度；Vmax为列车最高行车速度；Vmin为重车行车速度。

(1)

式中：Rh为列车最高行车速度要求的曲线半径(m)；Vmax为列车最高运行速度(km/h)，本线取95 km/h；Hmax为最大实设超高(mm)，本线取125 mm；Hqy为允许欠超高(mm)，本线取90 mm。

3.2 按内外轨均衡磨耗确定最小曲线半径

最小曲线半径要满足内外轨均衡磨耗条件，按式(2)计算。

(2)

式中：Rj为均磨半径(m)；Vmax为列车最高运行速度(km/h)，本线取95 km/h；Vmin为重车运行速度(km/h)，本线取55 km/h；Hqy为允许欠超高(mm)，本线取90 mm；Hgy为允许过超高(mm)，本线取60 mm。

3.3 确定最小曲线半径

最小曲线半径为：

Rmin=maxRh,Rj

(3)

4 缓和曲线长度的确定

缓和曲线长度应保证列车运行安全，并满足一定的舒适度要求。一般按下列方法计算，并取最大值。

4.1 按超高顺坡确定缓和曲线长

设置超高顺坡是为了避免车轮脱轨，参照美国AREMA标准，满足不使车轮脱轨的缓和曲线长度为：

L1≥744H

(4)

式中：L1为缓和曲线长度(m)；H为实设超高(m)。

4.2 按超高时变率确定缓和曲线长

超高时变率不应引起司乘人员的不适，满足此条件的缓和曲线长度为：

(5)

式中：L2为缓和曲线长度(m)；H为实设超高(mm)；Vmax为通过曲线的最高行车速度(km/h)；f为舒适度容许的超高时变率(mm/s)。

4.3 欠超高时变率确定的缓和曲线长

欠超高时变率不应使司乘人员不适，满足此条件的缓和曲线长度为：

(6)

式中：L3为缓和曲线长度(m)；Hq为列车以最高速度通过曲线时的欠超高(mm)；Vmax为通过曲线的最高行车速度(km/h)；b为舒适度容许的欠超高时变率(mm/s)。

4.4 确定缓和曲线长度

最终缓和曲线的标准值为：

L=maxL1,L2,L3

(7)

5 FMO铁矿专用线扩能改造线路设计参数最终取值

根据本文介绍的方法确定该专用线改造的线路设计参数如下：最小曲线半径为500 m。该值与既有线的最小曲线半径相当，改造过程中引起的工程量不大。超高取值见表2，缓和曲线长度见表3。

表2 超高取值表

表3 缓和曲线长度表

6 结束语

通过优化曲线半径、曲线超高和缓和曲线的匹配关系，采用合理的线路设计参数对FMO铁矿专用线进行改造，将极大改善既有线的运营状况，提高行车速度，改造后的既有线行车将更加安全、舒适，既有线的维护费用也将大为减少。

确定重载货运专线的线路设计参数，旨在为科学合理地应用计算参数和设计标准提供参考。也为类似项目的实施提供一定的参考和依据。随着中国企业越来越多的参与海外铁路项目的建设，工程师应具备灵活的应用美标、欧标等技术标准的能力。

[1] GB 50090-2006铁路线路设计规范[S]

[2] ISSN 1542-8036美国铁路工程和道路维护协会铁路工程手册(AREMA标准)[S]

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