公路缓和曲线长度的合理取值分析

为给车辆由直线(圆曲线)驶入圆曲线(直线)提供合理的路径长度,确保驾驶员能以安全、舒适、自然的状态驶入目标曲线单元,通过对现行路线规范中缓和曲线长度取值规定的合理性分析,发现回旋线参数取值规定易存在曲线单元间长度分配均匀、取值长度过长、不易与地形地物相协调等问题。结合美国《绿皮书》对缓和曲线取值的相关规定,从汽车行驶轨迹、缓和曲线偏移值特征及超高过渡等方面对缓和曲线长度取值进行理论分析研究。结果表明:在设计速度一定的情况下,随着圆曲线半径的增加,缓和曲线长度取值应随之减小;随着设计速度的增加,缓和曲线长度取值也应随之增加,但增加值较小,可忽略不计;在设计速度和圆曲线半径均相同的情况下,随着缓和曲线长度的增加,驾驶员判断前方平曲线的曲率半径偏小,易驶入临近车道,不利于交通安全。另外,根据缓和曲线偏移值特征及超高过渡所需长度研究发现,通过控制缓和曲线偏移值1 m、缓和曲线长度200 m范围,圆曲线半径与缓和曲线之间的变化关系较为稳定,符合车辆行驶轨迹,基本满足超高过渡段设置的要求。经计算得出当圆曲线半径大于1666 m时,缓和曲线长度宜随圆曲半径的增大而减短。

盾构隧道缓和曲线段管片组合轴线拟合计算方法

盾构隧道在缓和曲线部分存在管片拼装问题,因缓和曲线线型复杂,管片拼装点位多变,一直是施工过程中的一个难题。基于错缝拼装要求与楔形管片特点,提出一种在平面范围内,利用循环计算与误差控制的条件判定,综合比选标准环与楔形环组合,完成每环管片拼装施工,最终拟合出既满足规范与控制指标,又可保证线型较为均匀的管片拼装轴线的管片施工设计方法与验证方法。并根据实际工程需要,提出最大允许偏差控制方法和缓圆点附近的管片拼装优化措施,结合珠海市珠机线湾仔北站—湾仔站区间盾构隧道实例,证明了此方法的准确性与适用性,为缓和曲线上控制管片拼装质量提供理论依据。

竖曲线与平面缓和曲线重叠设置研究

城际铁路引入中心城区和地下车站时,在困难条件下无砟轨道地段允许竖曲线(变坡点)与缓和曲线重叠设置。本文对比分析了竖曲线与缓和曲线的不同位置关系对行车平稳性的影响,并总结了相应的适应性措施,对于优化竖曲线与缓和曲线重叠设置提供了一种技术解决方案。研究结果表明:(1)竖曲线与缓和曲线总体上不应重叠设置。当确需重叠设置时,应对平竖曲线匹配条件予以严格限制;(2)变坡点处设凸形或凹型竖曲线,在不同位置与平面曲线搭配形成的空间线形几何形态各不相同,对车轮与钢轨的密贴性能、列车横竖向激扰震动的影响存在差异,进而影响行车平稳性;(3)竖曲线、缓和曲线间位置关系的合理搭配,有利于改善线路条件。

中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度研究

为研究中低速磁浮最小曲线半径及缓和曲线长度,该文基于磁浮交通线路参数的计算方法、相关要素,以及线路自身的特点,推导出适用于中低速磁浮的曲线半径、缓和曲线长度计算公式,在参考相关标准的基础上,对中低速磁浮列车以20~160 km/h速度运行时的最小平、竖曲线半径及缓和曲线长度进行了理论分析,进一步给出其建议值,并建立了考虑主动反馈控制特性的车辆模型,通过动力学仿真对取值的可靠性进行了验证。研究结果表明:最小平曲线半径取值受指向外侧的最大侧向加速度控制,最小竖曲线半径取值受凹曲线上最大法向加速度控制,当列车运行速度一定时,横坡角越大,最小平曲线半径取值越小,而纵坡对最小竖曲线半径取值几乎无影响;当横坡角为2°,列车在正常条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大侧向冲击控制,在困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制,当横坡角为4°、6°,列车在正常/困难条件下运行时,最小缓和曲线长度主要受最大法向冲击控制;按横坡角最大值6°考虑,列车以160 km/h在正常条件下运行时,建议最小平曲线半径及缓和曲线长度分别取970 m、120 m。该文研究成果可为中低速磁浮交通的选线设计提供理论依据和数据参考。

缓和曲线参数对跨座式单轨车辆舒适性的影响探究

为研究缓和曲线主要参数对单轴式跨座式单轨车辆小半径曲线通过时的舒适性的影响,建立了单轴式单轨车辆动力学模型,以横向加速度和横向力系数为评价指标对不同线型和不同长度下的缓和曲线对舒适性的影响进行了分析。结果表明:小半径曲线下,半波正弦型缓和曲线可以比三次抛物线型缓和曲线的舒适性好,但两者的舒适性表现差异不大;且适当增加缓和曲线长度能够提高舒适性。

中外规范下缓和曲线长度取值对比分析

随着越来越多的中国工程建设企业走向海外,加强国内外规范标准的对比分析研究,对项目的顺利实施至关重要。通过分析确定缓和曲线长度的控制因素,对比分析了中、坦、美三国规范在高速公路路线平面设计时缓和曲线长度取值的差异及原因。并结合项目实例,从驾驶者舒适度、超高渐变段设置、线形顺势美观、司机操作时间、车辆侧向位移5个方面计算分析,得出了各平曲线半径对应的缓和曲线长度的建议取值范围,为国内外高速公路路线平面设计提供借鉴与参考。

旧路改造工程中缓和竖曲线和使用长度研究

为提升旧路改造工程纵断面线形质量,以及减少使用不必要的昂贵沥青下面层衬垫材料,对缓和竖曲线及其使用基础等开展了研究。首先,确定“人-车-路”动力学计算模型和缓和竖曲线评价标准,通过动力学计算分析确定以多次抛物线为缓和竖曲线研究方向,并采用待定系数法推导出8次抛物线缓和竖曲线方程族;其次,分类讨论不同工程条件下确定缓和竖曲线的方法,并经动力学计算确定7次抛物线为最小振动缓和竖曲线;第三,采用动力学计算分析确定各设计车速下不设缓和竖曲线的最小竖曲线半径;最后,在动力学计算基础上建立缓和竖曲线基本参数与车辆振动评价指标关系,并结合车辆振动感知标准,确定了缓和竖曲线最小长度。以上研究形成了缓和竖曲线设计使用基本条件和相关使用基础,可供旧路改造工程设计中选用。

缓和曲线对小半径曲线钢轨磨耗的影响研究

为研究缓和曲线长度对小半径曲线钢轨磨耗的影响,以朔黄铁路R400m小半径曲线实际磨耗数据为依托,以仿真模型为手段研究缓和曲线长度对钢轨侧磨及车辆动力学性能的影响,分析结果表明:相同条件下缓和曲线较长的线路钢轨磨耗量相对较小,有助于提高小半径曲线钢轨使用寿命。相同条件下缓和曲线较长的线路车辆通过时轮轨横向力、脱轨系数、轮轨冲角和轮轴横向力均明显减小,有助于提高列车通过小半径曲线的安全性,缓和曲线长度对列车通过的轮重减载率影响较小。

回旋线与三次抛物线缓和曲线线形及设计参数对比探讨

线路设计时,采用正确的缓和曲线线形是保证列车安全平稳运行的关键。缓和曲线线形的选择应重视交通类型及运行条件。本文从线形方程特征参数、轨道动力特性和线路测设计算等方面,对三次抛物线和回旋线用作缓和曲线的适用性进行对比分析。研究结果表明,铁路等轮轨轨道交通中,缓和曲线不能用回旋线简单替代三次抛物线。最后,提出了三次抛物线设计参数的具体确定方法,为铁路线路设计、轨道施工和后期养护维修提供技术指导。

重载铁路反向曲线区段行车安全分析

重载铁路是国内外货运发展的主流方向,目前我国部分重载线路存在空、重载荷列车共行的单线铁路。本文基于某既有空、重载荷列车共行单线铁路实际运营条件,对共行线长大坡道上反向曲线区段空、重载荷列车条件下,行车安全性进行论证和分析,为工程应用提供理论支撑和安全评价。结果表明:在重载工况条件下,列车以100 km/h速度通过该长大坡道反向曲线,在空载工况时,列车应在该反向曲线区段限速80 km/h;通过对该反向曲线区段行车性能分析研究,在重载铁路新线设计中重车方向缓和曲线长度可采用《重载铁路设计规范》中相关规定,空车方向600 m小曲线半径连接缓和曲线长度建议:取值大于80 m。

基于模糊可靠度的缓和曲线最小长度计算方法研究

考虑缓和曲线最小长度计算参数的随机性与模糊性,以可靠度理论与三角模糊数为基础,利用模糊可靠度计算方法分析了缓和曲线最小长度的可靠性。研究结果表明:缓和曲线最小长度计算方法的选择受圆曲线半径取值的制约,当圆曲线半径取值较小时,宜采用按乘客感觉舒适所需最小长度计算公式来计算缓和曲线最小长度;当圆曲线半径取值较大时,采用按超高渐变率所需最小长度计算公式更佳。同传统可靠度计算方法相比,模糊可靠度计算得到的可靠指标大,失效概率小,计算精度高。将按乘客感觉舒适所需最小长度与按超高渐变率所需最小长度的计算公式应用于公路缓和曲线最小长度的计算,给出在缓和曲线最小长度失效概率为5%条件下的推荐值,可为缓和曲线长度设计提供参考。

既有万吨重载线路平面曲线参数对列车提速安全性的影响

为明确国内某重载线路平面曲线参数能否满足列车运营速度由80 km/h提高到90 km/h的安全性要求,建立两种主要车型C80及C64的多体动力学模型,选取未平衡超高、缓和曲线长度以及夹直线长度三种参数进行了仿真计算分析。结果表明:对于C80货车,在既有线路平面曲线参数条件下,轮轨动态安全性能指标均小于限值,可满足提速运行的安全性要求,其中缓和曲线长度超过70 m时轮轨相互作用的变化趋于平稳;对于C64货车,夹直线长度为10 m时,90 km/h速度下,轮轨垂向力超出安全限值,而该线路中夹直线长度为10 m的路段普遍存在,因此不满足提速运行的安全性要求。适当降低欠超高可改善轮轨动态相互作用力;选取合适的缓和曲线长度可改善轮轨动态相互作用并降低工程成本,建议取70 m;考虑到提速后以C64货车为代表的转K2转向架货车轮轨垂向力较大,夹直线长度不宜小于60 m。

重载曲线缓和段钢轨滚动接触疲劳机理

某轴重25 t运煤重载铁路半径580~1000 m的曲线入/出缓和段钢轨存在明显的滚动接触疲劳(RCF)差异现象,出缓和段的疲劳更严重.在轮轨现场观测和列车参数调研的基础上,使用Simpack建立包含2节内重联机车与108节货车的重载列车动力学模型,利用损伤函数模型数值分析入/出缓和段RCF差异的机理和主要影响因素.结果表明,RCF差异由货车曲线通过行为主导,货车中转向架导向轮对的贡献最显著,非导向轮对与机车的贡献相对轻微.在标准轮轨廓形匹配工况下,RCF差异不显著;待货车车轮磨耗失形后,钢轨磨耗失形对RCF差异的影响并不显著,轮轨蠕滑率/力在出缓和段比在入缓和段高是导致RCF差异的根本原因.磨耗后的货车转向架导向轮对与磨耗轨在小半径曲线上频繁地相互作用,是导致入/出缓和段钢轨RCF差异的主要原因.

抬轮器垂向刚度对运输故障动车通过曲线的影响

针对仿真过程中出现抬轮器车轮轮轨垂向力为零的现象,建立抬轮器—故障车辆动力学模型,基于Matlab和Simpack软件分析抬轮器运输故障动车通过缓和曲线时出现轮轨垂向力异常现象的原因,研究垂向刚度对其承载特性的影响。结果表明:过大的垂向刚度使抬轮器轮对一侧悬空,出现轮轨垂向力为零的现象;抬轮器应选取适宜的垂向刚度,否则会造成一侧车轮轮重减载过多,影响其安全性能;通过缓和曲线时,由于构架相对轨面存在反向侧滚,造成抬轮器轮对呈现出相反的承载特性。

分解虚交点法计算回头曲线坐标程序化设计及应用

在公路工程施工中标准缓和曲线的坐标计算方法已经被工程测量技术人员掌握并广泛应用。在实际工程项目中,测量放样经常会遇到特殊的曲线,回头曲线就是一种特殊的曲线形式,在立交匝道、林地公路、山区公路工程中常见。设计文件中只有交点参数的情况下,如果按照标准的缓和曲线交点法计算回头曲线坐标,其结果不正确。针对这个问题,采用分解虚交点法,把回头曲线转化为标准缓和曲线后,就可以用标准缓和曲线交点法进行回头曲线坐标计算。对回头曲线部分通过几何解析与缓和曲线要素公式建立数学模型,并进行程序化设计可以准确地算出回头曲线的坐标,避免用手工计算因复杂繁琐的公式造成人为的错误,也节省了计算过程消耗的时间。经工程实例分析和验证,用分解虚交点法计算的回头曲线坐标精度高,程序化设计后,加快了计算速度,提高了工作效率,避免了错误的发生。

Auto CAD图解法在缓和曲线计算中的应用

本文以缓和曲线直角坐标计算公式及切线角计算公式为基础,先用Excel分段计算出缓和曲线坐标,用较短长度直线连接成一条多段线来拟合缓和曲线;然后利用Auto CAD中自定义坐标系、旋转和平移等命令,实现在直线段和圆曲线之间插入缓和曲线的图解坐标计算方法。

汽车试验场高速环道曲线段路基三维填筑施工技术

高速跑道曲面路基设计线型由缓和曲线和圆曲线组成,缓和曲线线形为麦克康奈尔曲线,圆曲线线形为三次抛物线,曲面最大倾角49°39′,曲面路基填筑高程差6.6m,曲面呈“盆腔式”,高速跑道曲面路基因受汽车试验测试及路基施工后稳定性的标准考虑,曲面路基填料分别使用二灰土(石灰+粉煤灰)、风化岩、8%石灰土等5种填料填筑成型。针对高速跑道曲面路基设计形式及结构层特点,该项目高速跑道曲面路基填筑,研发使用了三维控制“以平代曲”的填筑施工技术,曲线段路基填筑实现了同层不同种类的填料同步填筑的目标,解决了曲面路基填筑各结构层填筑界限无法控制、不同种类的填料无法同时填筑、各结构层法向厚度无法保障的问题。

轨道交通超高顺坡率变化的缓和曲线盾心平面坐标计算及盾心曲线拟合方法

目的:当缓和曲线的超高顺坡率变化时,不能采用常规的缓和曲线盾心坐标计算方法。此外,利用三次抛物线对此类缓和曲线盾心坐标拟合的精度通常也难以满足设计要求。因此需研究超高顺坡率变化的缓和曲线盾心平面坐标计算及曲线拟合方法。方法:基于超高顺坡率变化的缓和曲线,构建等效缓和曲线模型,设置虚拟的曲线段轨道超高值,进而计算曲线段上任意点的盾心偏移平面坐标。通过优化既有盾心缓和曲线拟合模型来提升曲线拟合精度,使之满足设计要求。引入校正决定系数对拟合曲线方程的精度进行准确评价,给出了超高顺坡率变化的缓和曲线盾心坐标拟合方程的拟合优度,并进一步给出了相应的拟合优度判断区间。以上海轨道交通崇明线为例,对拟合方程进行优化。结果及结论:利用等效缓和曲线可精确地计算出超高顺坡率变化缓和曲线上任意点的盾心坐标;适当增加拟合阶数,可较好地满足拟合精度的设计要求。

《地铁设计规范》中线路曲线超高-缓和曲线长度取值探讨

实际工程中,如果按GB 50157—2013《地铁设计规范》中线路曲线超高-缓和曲线长度表来设计线路曲线,曲线最高限制速度达到最大值的情况下,曲线超高时变率大部分超过40 mm/s,会影响乘客舒适度。为确保乘客舒适度,一般会减小曲线最高限制速度,从而影响全线的旅行速度。为了解决该问题,采用因素分析法,综合分析缓和曲线长度取值的影响因素,以及分析《地铁设计规范》中曲线超高和缓和曲线长度取值的计算原理,结合实际工程,提出列车最高运行速度为80,90,100 km/h的线路,曲线半径分别为≤450,600,700 m时,缓和曲线长度在《地铁设计规范》规定的基础上增加5 m,以提高小半径曲线的限制速度和最高运行速度,从而提高全线的旅行速度。

利用Excel计算带有缓和曲线的圆曲线中、边桩坐标及放样程序

目前,公路、铁路建设进入迅速发展的新时期。施工过程中,一项重要工作便是施工测量放样。由于设计单位一般对曲线只给参数和部分主桩坐标,具体施工过程中的加桩坐标及放样数据需要计算后实施。本文通过铁路现场的实际放样,总结出带有缓和曲线的圆曲线坐标计算方法,从已知单条曲线起点坐标、里程,交点的坐标,曲线偏角,圆曲线半径与缓和曲线长度出发,利用Excel编写程序,快速计算出曲线上任意点的中心坐标及其法线(或斜交角)方向上坐标,便于减轻计算工作的劳动强度提高计算结果的准确度,用于现场施工放样,指导现场施工。