《标准轨距铁路限界》系列强制性国家标准专家解读

  国家铁路局组织编制的2项强制性国家标准《标准轨距铁路限界 第1部分:机车车辆限界》(GB 146.1-2020《标准轨距铁路限界 第2部分:建筑限界》(GB 146.2-2020)将于2021年5月1日正式实施。原《标准轨距铁路机车车辆限界》(GB 146.1-1983和《标准轨距铁路建筑限界》(GB 146.2-1983)同时废止。该系列2项标准是中国铁路技术标准体系的重要组成部分,其发布为铁路建设和移动装备的设计、制造、检验等提供了技术依据,对保障铁路运营安全和提高运输效率将起到积极的作用。

  《标准轨距铁路限界》系列标准为强制性标准,包括机车车辆限界和建筑限界,是确定机车车辆外形尺寸和铁路沿线建筑及设备设施位置及轮廓的重要技术标准,铁路各单位必须共同遵循。系列标准纳入了高速铁路机车车辆限界和建筑限界,优化了普速铁路机车车辆上部限界中影响空间利用的轮廓线、下部限界中涉及行车安全的轮廓线,建筑限界中影响乘客上下车的站台轮廓线、隧道限界的下部轮廓线等。在对高速铁路、普速铁路、城际铁路,以及机车、客车、货车、动车组、特种车等开展大量研究、计算和试验的基础上确定了标准技术指标。《标准轨距铁路限界》系列标准是铁路领域应用最广泛的基础性标准,对统一规范我国标准轨距铁路机车车辆、沿线建筑及设备设施,推进铁路建设和装备制造健康发展,保障运营安全具有重大意义。铁路有关专家就2项标准解读如下:

  一、颁布新《标准轨距铁路限界》系列强制性国家标准的背景是什么

  原强制性国家标准《标准轨距铁路机车车辆限界》和《标准轨距铁路建筑限界》自1983年颁布实施以来,对推动客货共线铁路建设,规范机车车辆的外形设计,保障铁路行车安全起到了重要作用。但是,随着我国高速、重载铁路大规模投入运营,铁路快速发展和人民群众对铁路乘坐舒适性的新需求,对机车车辆和建筑限界提出了新的要求,主要包括:

  第一,近十来年我国高速铁路运营里程快速增长,在铁路运营总里程中占比越来越大,动车组数量大幅增加,型式也越来越多样,“高速铁路机车车辆限界”作为国内动车组断面外形设计的主要依据,积累了多年的应用经验,已经具备了纳入标准的条件。

  第二,自1997年以来,既有线经过六次大提速将旅客列车的速度提高到了200km/h,大量修建了250 km/h~350km/h高速铁路,200km/h、160km/h城际铁路和200km/h的客货共线铁路。上述铁路由于线路类型、设计速度不同,对建筑限界的最大高度、最大宽度、站台门等提出了新要求

  二、新标准有哪些突出特点?

  新发布的《标准轨距铁路限界》系列强制性国家标准突出了机车车辆限界和建筑限界的整体性、系统性简统性、灵活性,使限界轮廓更加简单明了,限界参数更加合理,将为铁路技术发展提供有力支撑

  (一)《标准轨距铁路限界 第1部分:机车车辆限界》(GB 146.1-2020)

  1.注重机车车辆限界的整体性

  根据近年来机车车辆技术的发展,新标准增加了高速动车组限界的内容。标准中没有孤立地将机车车辆限界分为普速限界和高速限界两类轮廓,而是根据对应的线路建筑限界的空间特点,将客货共线机车车辆限界与客运专线上的动车组限界紧密地结合起来,形成了一个完整、统一的机车车辆限界体系。新标准给出的限界轮廓和要求可以完全兼容既有型号的机车车辆

  2.注重机车车辆限界轮廓的简化和统一

  为便于使用,新标准遵循限界轮廓简统、减少折线、限界尺寸和参数尽量简化的原则,将客货共线机车车辆上部限界与客运专线动车组上部限界合并,下部限界根据运用速度的差异将不同弹簧承载部件距轨面的最低高度采用参数化表示。新标准中机车车辆限界用五个轮廓图涵盖了所有的机车车辆类型。

  3.注重促进机车车辆装备技术的发展

  新标准在保障行车安全的前提下,为机车车辆的车体和外形设计提供更充分的空间,有利于适应并引导装备技术的发展,促进铁路装备的更新换代。为扩大限界空间的利用,将客货共线机车车辆限界轮廓和客运专线动车组限界轮廓对应站台位置的车限半宽尺寸分别扩至1675mm和1700mm,提高货运装载效率、改善旅客乘坐舒适性。

  4.强调机车车辆的整体设计

  新标准要求在机车车辆设计时,应将外形设计与结构及悬挂设计、线路条件、运用环境和运用工况结合考虑,合理地约束限制机车车辆在特定区段的车体振动偏移量,实现限界宽度的充分利用。

  (二)《标准轨距铁路限界 第2部分:建筑限界》(GB 146.2-2020)

  1.注重建筑限界的系统性

  原标准只适用于设计速度120km/h的客货共线铁路,而新标准增加了设计速度大于160 km/h客货共线铁路和客运专线铁路。新标准更为系统、全面,形成了完整的铁路建筑限界标准体系,更好满足我国铁路建设和发展的实际需求。

  2.注重建筑限界轮廓的简化和统一

  新标准在满足需求的基础上,大量简化各类铁路建筑限界的轮廓图,将客运专线铁路统一为1个基本建筑限界轮廓图,其中高速铁路最大宽度为4880mm,与客货共线铁路一致;城际铁路最大宽度为4400mm。

  3.注重表示方式的灵活性

  设计速度不大于160 km/h客货共线铁路建筑限界中,对于电力牵引区段,既要考虑设计速度120 km/h,又要考虑速度在120 km/h160 km/h客货共线铁路弓网受流情况,故增加了“最大高度根据接触网结构高度计算确定,最小不应小于6550mm。”的规定,对接触网结构高度的设置更加灵活。在客运专线铁路建筑限界中,将基本建筑限界的最大高度7250mm修改为(5650+y)mm5650mm为接触导线最低高度、对地绝缘距离、施工误差与抬道影响之和,y为接触网结构高度,可根据设计速度确定,操作更灵活。

  三、新标准相比原国家标准内容做了哪些重大调整?

  新发布的《标准轨距铁路限界》系列强制性国家标准,在铁路机车车辆限界和建筑限界的适用范围、限界轮廓尺寸、运用安全性等方面进行了重大调整

  (一)《标准轨距铁路限界 第1部分:机车车辆限界》(GB 146.1-2020)

  1.调整标准适用范围

  1983年原标准编制时,国内高速铁路还是空白,机车车辆运行速度普遍小于120km/h,仅有极少量客运机车车辆按最高运行速度160km/h设计,因此,标准只适用于160km/h以下的机车车辆。新标准不仅适用于客货共线铁路上开行的160km/h以下的机车车辆,以及在2008年之后修建的200km/h客货共线线路上开行的机车车辆,也适用于在客运专线铁路上开行的动车组。另外,考虑到仍有少量1959年之前修建的铁路线路未经改造且仍在使用,针对需要进入这些线路运行的机车车辆,新标准要求采用短计算车辆的校核方法或依据线路实际的最小限界尺寸和曲线加宽量等确定车体最大制造宽度。

  2.统一了机车车辆上部限界

  新标准增加了客运专线动车组上部限界轮廓,并与客货共线机车车辆上部限界统一到一张轮廓图中。机车车辆上部限界图以客货共线机车车辆上部限界轮廓为基本轮廓,在肩部位置(距轨面高3600mm4800mm)设置了电气化铁路机车车辆轮廓,在站台位置(距轨面高350 mm1250 mm)设置了客运专线动车组轮廓,可根据运用条件选择使用不同的轮廓线。

  3.分类划分了机车车辆下部基本限界

  按照与建筑限界的对应关系,将机车车辆下部限界划分为两类:进入客货共线铁路的机车车辆下部限界图、进入客运专线铁路的动车组下部限界图。同时,根据客货共线铁路和客运专线铁路的机车车辆运行速度的差异,对弹簧承载部位距轨面的最低高度做出了不同的要求。

  4.修改了机车车辆限界的限制要求

  机车车辆的受电弓作为特殊的部件,在不使用时必须落在机车车辆限界之内,而在正常使用时可以伸出机车车辆限界。此外,考虑到实际运用需要,机车车辆上还有一些特殊部件,如后视镜、车门、脚踏板(或站台间隙调整器、补偿器)等,当机车车辆停靠站台时,为方便乘客上下车、司机掌握车外后方情况需要探出,这些特殊部件在行车状态时必须收回,不得超出机车车辆限界。因此,将原国家标准《标准轨距铁路机车车辆限界》中“机车车辆……停放在水平直线上,无侧向倾斜与偏移,除电力机车升起的集电弓外,其他任何部分应容纳在限界轮廓之内,不得超越”修改为:“机车车辆……停放在水平直线上,无侧向倾斜与偏移,仅在停车时需要探出的部分应处收回状态,除升起的受电弓以外,其他任何部分应容纳在机车车辆限界之内”。

  5.强调了运用安全性要求

  我国铁路建筑限界的特点是,在区间线路建筑限界空间较大,但站内侧线高站台限界空间较为紧张。机车车辆上部限界轮廓中距轨面高350mm~1250mm的垂直线与侧线高站台相对应。行车安全是重中之重,是限界空间充分利用的前提。新标准规定,距轨面高350mm~1250mm范围内的客货共线机车车辆限界半宽尺寸采用1675mm,客运专线动车组限界半宽尺寸采用1700mm,同时增加了对运用安全的规定:“机车车辆设计时,应考虑机车车辆的构造和线路运用条件,保证机车车辆与站台等建(构)筑物之间的安全距离,机车车辆正常运行时任何部分不应与线路两侧的设备设施发生干涉”。这就要求将机车车辆的断面外形轮廓设计与结构悬挂设计结合起来一并考虑,采用合理的结构悬挂设计,控制机车车辆通过或者停靠高站台时车体在350mm~1250mm范围内的偏移,以达到安全、充分利用限界空间的目的。

  (二)《标准轨距铁路限界 第2部分:建筑限界》(GB 146.2-2020)

  1.调整标准适用范围

  原标准规定适用于设计速度不大于120 km/h的标准轨距铁路。新标准明确了适用于设计速度不大于160 km/h客货共线铁路、设计速度大于160 km/h客货共线铁路和客运专线铁路的设计、建设及维护。修订后的标准范围涵盖面更广、适用线路类型更多,标准的适用性更强。

  2.统一了桥隧建筑限界的主要轮廓尺寸

  新标准将桥梁建筑限界和隧道建筑限界统一为“桥隧建筑限界”,将设计速度大于160 km/h客货共线铁路与设计速度不大于160km/h客货共线铁路内燃牵引区段的桥隧建筑限界的最大高度统一为6000mm,电力牵引区段的桥隧建筑限界最大高度统一为7300mm

  3.明确了客运专线铁路曲线地段建筑限界的加宽方法

  为保障铁路运营安全,使列车运行在曲线地段仍具有与直线地段相同的安全裕量,客运专线建筑限界内外侧均需加宽,加宽办法与客货共线铁路相同包括站线侧信号机接触网、跨线桥、天桥、电力照明、雨棚等的杆柱高架候车室结构柱站内反方向运行矮型出站信号机站台

  4.规定了站台门距线路中心线的距离

  为保障旅客乘降安全,城际铁路车站的站台设有站台门,新标准中规定站台门建筑限界的宽度为1950mm(不适用正线站台);对于地下车站,考虑无横风和安全余量,站台门建筑限界的宽度为1850mm。对于设计速度250km/h及以上的客运专线铁路,站台门距线路中心线的距离由设计确定。

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