淺談鐵路設計速度和旅行速度


淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖1

“新華社重慶2022年8月26日電  近日,成達萬高鐵全線初步設計獲批。成達萬高鐵項目起自成都樞紐在建的成(都)自(貢)鐵路天府站,途經四川省資陽市、遂寧市、南充市、達州市及重慶市開州區、萬州區,接入渝萬城際萬州北站連接鄭萬高鐵,全長486.4公里,設計時速350公里,總投資851億元……”

看到這條新聞,在成都工作的唐女士十分激動,這條高鐵正好經過她的家鄉達州,按照時速350公里計算,今后成都至達州,最快只需1小時24分鐘。事實上,根據牽引計算模擬結果,即使采用性能最好的動車組至少也需要1小時48分鐘。同樣的距離,計算結果卻不一致,這是因為在鐵路中設計速度與旅行速度是兩種概念不同的速度


          什么是設計速度?

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設計速度一般指線路條件允許的最高時速,是鐵路最重要的技術標準之一,也是體現鐵路技術裝備、技術標準、運營管理水平的重要標志。目前我國鐵路設計速度最高為350km/h,是當下世界上最高的設計時速。鐵路現場實際工作中在選取設計速度時,需考慮鐵路線路在路網中的作用、運輸需求、工程投資等眾多因素,通過綜合比選后確定。

   

成達萬鐵路

功能定位  /  本線位于沿江通道的西端,路網地位重要,客流需求強,且以高端公務商務旅游為主,宜采用250km/h及以上的高速度目標值。


時間目標值角度  /  對于沿線城際客流市場,本線主要的競爭對手是高速公路,為吸引客流,速度目標值采用250km/h及以上即可;考慮本線運輸距離不屬于航空的優勢范圍,但對于成都~武漢(民航運距982km,旅行時間1.8h)的客運市場,高鐵具有一定競爭力的時間目標值不宜超過3.8h,分攤至本線成都~萬州段的時間目標值上限宜控制在1.5~1.8h,設計速度宜采用350km/h。


與通道內既有鐵路協調、互補角度  /  通道內上合、合武、武天荊、鄭萬、渝西等既有鐵路設計速度為350km/h,為盡可能提高與既有相鄰線路的適應性,同時考慮本線未來將作為遂寧至成都的主要徑路,宜與既有滬蓉鐵路(遂成段最高200km/h)錯位發展,建議速度目標值宜設為350km/h。

淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖2


綜合考量以上各方面,結合工程數量與投資方案,通過反復比選論證,最終確定成達萬鐵路設計速度目標值為350km/h。


          什么是旅行速度?

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列車旅行速度是指列車在一定鐵路區間里程范圍內行駛的平均速度,由兩車站之間的鐵路里程除以列車從其中一個車站到達另外一個車站所消耗時間的計算得出結果。對于鐵路旅客來說,旅行速度是決定出行方式和交通工具的關鍵因素,其相比于設計速度更具有現實意義。


淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖3


          設計速度與旅行速度

          的關系如何?

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設計速度代表列車所能運行的最高速度,而這一速度值在列車運行過程中能持續多久卻要看實際工況。一般來說,列車運行的實際線路情況遠比理論模型復雜的多,雖然設計者和建設者努力讓列車盡可能維持理想的運行速度,但在實際運行中由于各種原因很難做到這一點。


設計速度與旅行速度關系分析表

淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖4


          旅行速度影響因素

          有哪些?

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01

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列車在中途站點的??看螖岛屯?繒r間是限制旅行速度的主要因素,列車出站啟動加速至運行速度或者由運行速度減速進站停站,都會導致列車相比于以運行速度不停車通過車站的情況增加運行時間,因此停站次數或停站時間越多,旅行速度越小。為了滿足不同旅客的出行需求,鐵路運營部門會組織開行多種不同停站方案的列車。以成貴高鐵(設計速度250km/h)高速動車組為例,始發終到列車由于停站方案和停靠時間不同,開行方案多達20多種,列車旅行時間最短3.0h,最長4.3h,變化幅度高達43%,旅行速度也相應地從216km/h降至151km/h。


成貴高鐵動車組開行方案

淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖5

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長大坡道區段


對于地形艱險、地質復雜的鐵路區段,一般會采用大坡度以減少工程投資,規避工程風險。當高速動車組經過長大坡道時,上坡道的附加阻力會使得列車的運行速度降低,而下坡道的巨大慣性則可能引發列車超速,因此長大坡道上列車運行速度受限。例如貴南高鐵設計速度350km/h,其中貴定縣~都勻東區間存在設大坡道的情況,27.9‰的坡度連續使用了6.7km,平均坡度約22‰,通過列車平均旅行速度為338km/h。

淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖6

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小半徑曲線區段


小半徑曲線是鐵路線路的薄弱環節之一,列車在小半徑曲線上運行時,由于輪軌動力作用增加,輪軌磨耗嚴重,同時增加了安全風險,成為限制鐵路運行速度的另一主要因素。對于250km/h高速鐵路,鐵路設計規范規定最小曲線半徑一般為4000m,無砟軌道困難地段為2800m。例如西成高鐵,部分區段小半徑曲線導致限速,其中綿陽至羅江區間因避讓不利因素,部分路段存在800m小半徑的曲線而限速120km/h。


淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖7
淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖8

雖然旅行速度總是低于設計速度,但是對于家鄉在達州的唐女士來說,她未來返鄉時間(1.8小時)仍然將比現狀(最快車2.9小時)節約1.1小時。鐵路設計也在盡一切可能致力于提高鐵路的旅行速度,例如開行直達列車、采用更高性能的動車組、優化運行圖鋪畫減少停站時間等,為廣大旅客減少在途時間,發揮鐵路對社會的最大效用。



淺談鐵路設計速度和旅行速度的圖9








(文章來源:鐵道知識局   部分內容來源:中鐵二院規劃院)

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