2011年2月高速铁路技术No.1,Vol.2第2卷第1期HICH SPEED RAILWAY TECHNOLOGY文章编号：16748247(2011)010008-04城际铁路最大坡度研究张志勤宋元胜(中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031)摘要：通过我国城际铁路运行的动车组在不同最大坡度牵引、制动工况模拟仿真，从动车组的各项性能和在不同坡度上的牵引能耗：从最大坡度对运营时间，运行速度以及对区间通过能力的影响等方面进行综合分析研究，提出我冈城际铁路建议采用的敏大坡度，供城际铁路设计时参考。关键词：城际铁路：最大坡度：研究中图分类号：U212.34文献标识码：AStudy on the Maximum Gradient of Intercity RailwayZHANG Zhi-qin SONG Yuan-sheng(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd,Chengdu 610031,China)Abstract:Through analog simulation of traction and braking on different maximum gradient for EMU to adapt to the in-tercity railway operation in our country,the paper has conducted integrated analysis and study on various performances ofEMU and its traction energy consumption on different gradients as well as the effect on operation time,speed and capaci-ty of passing through sections by maximum gradient,therefore,put forward the proposed maximum gradient as a refer-ence in the design of intercity railway for our countrys intercity railway.Key words:intercity railway;maximum gradient;study1引言2国内外高速铁路最大坡度概况《铁路主要技术政策》明确指出：“运输紧张的繁国内外高速铁路（客运专线）最大设计坡度如表1忙干线修建四线或多线，实行客货分线运输。在大中所示。城市间发展客运专线，在人口稠密地区发展城际铁路，表1国内外客运专线最大坡度表加快形成覆盖我国主要城市的快速客运网。”而城际国内客运专线及城际铁路铁路的最大坡度是总体设计决定的线路主要技术标准线路名称线路名称设计最大之一，对线路的走向、长度、工程投资、运营费用、牵引京沪客运专线12,最大20质量及输送能力都有较大的影响。因此，本文通过总结和借鉴国外城际铁路线路最大坡度使用情况，对我法国大西洋线沪宁城际铁路12,最大20国适应城际铁路运行动车组的各项性能和在不同坡度京广客运专线12,最大20上的牵引能耗，从最大坡度对运营时间，运行速度以及对区间通过能力的影响等方面进行综合分析研究，旨日本新干线16-2012,最大20在解决城际铁路线路最大坡度的决策问题，以指导我德国40成绵乐城际铁路12,最大20国城际铁路设计工作。足客运专线最大25收稿日期：2010-12-02法国东南线和地中海线的最大坡度均为35%，采作者简介：张志勤(1964-)，女，高级工程师。万方数据张志勒，等：城际铁路最大坡度研究2011年2月客运专线最大坡度40%0，专门研发了4动4拖动力分3动车组在不同最大坡度牵引、制动工散型1CE3动车组，采用动力制动、辅助涡流制动，列车在40%o的下坡道上保持速度300km/h运行。从国外况模拟仿真高速铁路运营实践看，采用30%0及以上的最大坡度运3.1动车组与坡度、速度的适应性营是可能的。为保持城际列车较高的旅行速度，城际列车在最目前我国建成和在建客运专线均采用了一般大坡度上的运行速度应保持在160km/h以上。根据12%0,局部20%的坡度系列，由于线路主要集中在平CRH各型动车组技术参数进行牵引计算，列车保持不原、丘陵地区，最大坡度20%应用较少。地处山区的同速度匀速运行的均衡坡度。如表2所示。成贵、成西、长昆客运专线拟采用的最大坡度为25%0。由表2可见，要满足动车组200km/h及以上的速表2动车组与坡度、速度的适应性表动车组类型剩余牵引力平坡上运行剩余加保持匀速运行的(km/h)(N/kN)(N/kN)(N/kN)25011.5716.995.420.04945.422008.03CRH111.1821.2913.260.12113.261806.8123.6616.850.15416.851605.7126.6720.960.19120.962509.8716.376.500.0596.50CRH22006.9320.4713.540.12413.54(四动四拖)1805.9222.7416.820.15416.821604.9925.5920.600.18820.6025012.8316.153.300.0303.302008.8320.1811.400.10411.40111807.4722.4315.000.13715.001606.2525.2319.000.17319.00度匀速运行，对CRHI型和CRH2型(4动4拖)动车组来说，最大坡度在13%左右；对CRH5型动车组来3.2电动车组不同坡度动能闯坡性能说，最大坡度在11%o左右。动车组列车具有较强的牵引性能，对大坡度具有动车组功率合理发挥条件下城际铁路对应的坡度较强的适应性，同时具有较强的闯坡能力。按照动车值如表3所示。组列车牵引功率的合理发挥，城际铁路最大坡度一般表3动车组功率合理发挥时对应坡度值表可采用12%c,困难雅20%0，极限不应超过28%0。但是从功率发挥80%功卡发挥60%动车组动能闯坡条件看，对于最大坡度30%，动车组动车组类型保持匀速运速度值行的坡度值列车仍然具有较强的闯坡性能，因此在利用动能闯坡(km/h)行的坡度值(km/h)条件下，城际铁路最大坡度可以采用30%0，但连续最20013.2616020.96CRH2(4动4拖)20013.5416020.60大坡度坡段长度宜控制在3km以内。CRHS20011.4016019.003.3动车组起动对应的最大坡度动车组列车起动牵引动力强大，动能损失1/4的从表3可见，正常条件下发挥动车组功率80%，情况下线路最大坡度可设置到30%，因此正常情况保持列车牵引力不变条件下，保持列车匀速运行的坡下，最大坡度可达到30%0。度值为11.4%0~13.54%c,可以取整为12%0：困难条件3.4动车组匀速运行下坡最大坡度下发挥动车组功率60%，保持列车牵引力不变条件在施加全电制动力条件下，即使城际铁路最大坡下，列车匀速运行的坡度值为19%0~20.96%0，可以取度采用30%，动车组也具有足够制动力保证列车在大整为20%。在极限条件下（动车组恒功区的临界点），下坡条件下匀速、安全运行。若只施加75%电制动力动车组功率发挥到50%，仍然保持牵引力不变，列车或一半电阻制动力，最大坡度保持在20%0~25%动车速度按照125km/h,3种车型保持列车匀速运行的坡组具有足够制动力保证列车在大下坡条件下匀速、安度值为27.83%0-29.91%00全运行。如表4所示。因此从动车组与坡度，速度的适应性分析，城际铁3.5动车组满足安全制动的最大坡度路最大坡度一般采用12%0，困难20%0，极限不应超万方数据第1期张志勤，等：城际铁路最大坡度研究2011年2月最大坡度不宜超过20%©。若城际铁路最大坡度用到起动性能，长大下坡道的电制动力、紧急制动距离等因30%o,连续最大坡度坡段长度宜控制在1km以内。素分析，城际铁路最大坡度一般采用12%0，最大25%。综上分析，从我国适应城际铁路运行的动车组牵但在利用动能闯坡条件下，城际铁路最大坡度可用到引性能、动能闯坡性能、动车组功率发挥、大上坡道上30%0,但不宜设置长大上坡道。表4下坡均衡速度运行参数表下坡均衡下坡时无制下坡时下坡时下坡时动车组施加全电制动力施加75%电制动力施加50%电制动力类型速度动力最大坡度(km/h)制动力制动力最大坡度制动力(kN)(kN)(N)CRHI2008.1992924.13716.12006.91344010031.95019.4CRH22509.914410836.85423.32008.8106308025.04016.9CRHS25012.9886626.33319.614004不同坡度对动车组能耗的影响研究12004.1不同最大坡度条件下动车组能耗分析1000通过对不同最大坡度条件下各型动车组进行牵引计算（最高限速200km/h),得出坡度与能耗关系。如图1所示。600CRH28000r注：CRH26000CRH569121520253005000坡度(き4000图2各型动车组以不同坡度克服相同高程能耗示意图300020004.3动车组动能闯坡克服相同高程的能耗分析1000根据CRH1(5300kW)动车组技术参数，对列车91215202530动能闯坡克服200m高程进行牵引计算，得到的能耗坡度(如表5所示。图1各型动车组不同坡度100km范围能耗增长趋势图表5列车动能闯坡克服200m高程的牵引能耗各型动车组每百公里能耗与坡度值大小变量近似克服高程坡段长度CRHI牵引能耗(km/h)呈线性关系增长，当最大坡度值从25%c增加至30%o2001020000694226.8时，能耗增幅变大，尤其以CRH2型动车组较明显。因2001216667600213.5此，从能耗角度来说，最大坡度值宜取较小值，工程困2001513333503197.4难时也不宜超过25%0。4.2各型动车组在50km距离内克服100m高程的20018436184.2能耗分析2002010000403176.7以区段距离50km为例，克服100m的高程差，采200258000338160.9用不同最大坡度值，其余地段假定为平坡，各型动车组20030666729148.5的能耗如图2所示。从图2可以看出，在相同距离区段内，动车组以不牵引能耗及速度变化趋势如图3所示。同坡度克服相同高程的能耗基本相当，即在克服相同从动车组动能闯坡能耗和速度变化情况看，城际高程的前提下，动车组能耗与线路高程差直接相关，与铁路线路设计中，为了克服相同的高程，可利用动车组采用的最大坡度值关系不大。因此，在城际铁路线路列车动能闯坡性能，在满足速度目标值的要求下，可选设计过程中，宜因地制宜选择大坡度。万方数据