铁路选线毕业设计.doc

大连交通大学铁路选线毕业设计摘 要铁路选线设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程；本设计主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。本设计是对“能力计算”、“平纵面设计”等知识的拓宽与综合应用。通过毕业设计使学生在巩固所学能力计算和方案经济比较的基本方法，熟悉并运用铁路线路设计规范，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力，为毕业后从事设计施工或继续深造奠定基础。铁路运输是实际中应用非常广泛的一种运输方式，具有运输量大、运输费用较低、车路一体、路权专用、行车平稳、资本密集的特点，有很强的适应性，因此，掌握铁路线路的设计方法对于土木工程专业的学生来说具有重要意义。铁路选线设计中，要认真进行调查研究工作，切实做好经济调查与地形、地质、水文的勘测工作。要从大面积着手，由面到带，逐步接近，实事求是地评选比较方案，选定合理的线路位置。线路设计要根据要求最大纵坡限制进行。对走向大致相同的地段进行拉坡，对于两条直线间的转角按圆曲线半径的要求加设圆曲线，并在圆曲线处进行坡度折减。按比例绘制平纵断面图，并根据线路实际情况在需要部位设置桥涵和隧道，减少线路长度和爬坡高度。计算线路的土石方填挖方量、线路长度及工程造价等，并编制圆曲线表、桥梁隧道表、填挖方工程量表等工程表格，综合比较两条线路的优缺点，选出最佳方案，完成设计。关键词：平面、纵断面、横断面、拉坡、工程量、造价abstractrailway route design is civil engineering, transportation and a practical courses, this design main training students comprehensive ability to use the basic knowledge, raises the student with qualitative analysis method of comprehensive analysis and evaluation problem. this design is calculated for ability and flat vertical plane design knowledge, broaden and comprehensive application. through the graduation design makes the students learned capacity calculation and consolidate the basic methods of economic comparison, familiar with and use the railway line design specification, thus deepening understanding of content, improve the comprehensive analysis and problem solving ability for design and construction of foundation or continue. railway transportation is very wide application in practice, the mode of transportation with traffic transportation, low cost, road, right, special characteristics of smooth, capital-intensive, strong adaptability, therefore, grasps the railway line design method for civil engineering students to have the important meaning.railway route design, the careful research work earnestly, economic survey and the topography and geology, hydrogeology survey. from the start, the surface area to take, gradually close, realistically compare scheme selection, select rational line position.line should be designed according to the maximum limit on longitudinal grade. for to roughly the same of the slope, and the angle between two lines for according to the requirements of circular curve radius, and adding circular curve in circular curve on the slope. drawn to scale, and according to the longitudinal flat line actual situation in the construction site to set and tunnel, reduce line length and climbing high. calculation of line together, conditions and the engineering cost line length, and circular curve, bridge, tunnel excavation engineering in scale, comprehensive comparison of two engineering form the advantages and disadvantages of the lines, select the best scheme, design.key words: plane, longitudinal，cross-sectional, quantity, cost目 录第一章 选线原则和方案概述 11.1选题意义 11.2线路走向 11.3自然条件下的定线原则 21.4桥涵隧道的定线问题 3第二章 平面线路设计 62.1概述 62.2概略定线 62.3定线原则及注意事项 72.4定线方法 9第三章 纵断面设计 123.1概述 123.2设计原则及注意事项 123.3最大坡度折减 133.4纵断面的改善 163.5竖曲线的设置 173.6挡土墙设计 20第四章 横断面及工程量统计 214.1概述 224.2横断面统计及面积计算 234.3土石方计算 24第五章 方案技术经济比较 255.1概述 305.2工程投资计算 315.3方案比较 33谢辞 35参考文献 36第一章选线原则与方案概述1.1 选题意义铁路选线设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程；主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。本设计是对 “平面设计、纵断面设计、横断面设计、土石方计算、经济比较”等知识的拓宽与综合应用。通过毕业设计使学生在巩固所学线路选择、平纵面设计和方案经济比较的基本方法，熟悉并运用铁路线路设计规范，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力，为毕业后从事设计施工或继续深造奠定基础。铁路运输是实际中应用非常广泛的一种运输方式，具有运输量大、运输费用较低、车路一体、路权专用、行车平稳、资本密集的特点，有很强的适应性，因此，掌握铁路线路的设计方法对于土木工程专业的学生来说具有重要意义。1.2线路走向铁路定线是在地形图或地面上选定线路的方向，确定线路的空间位置，并布置各种建筑物，是铁路勘测设计中决定全局的重要工作。要作好定线工作，必须综合考虑多方面的因素，逐步接近地、分阶段地进行工作。每一阶段都应精心设计，多作方案必选。内容应从粗到细，从整体到部分，工作过程是从面到带，从带到线，知道确定线路的具体位置，这种特点决定了铁路定线过程中内外业的关系：外业勘测与调查是内业定线的依据，而内业定线又指导下一阶段的外业勘测，经过多次反复，最后才将线路测设于地面。铁路定线的第一步就是选定线路的基本走向。在设计线起终点间，因城市位置、资源分布、工农业布局和自然条件等具体情况的不同，常有若干可供选择的线路走向。从向阳镇到东凤镇线路走向是从西向东期间要跨域山谷、河流等地形，穿过桦村、长店、朱家庄、铁山屯、宋湾、理店、周庄、孙家坎、钱庄等村落。影响线路走向的因素主要有以下几点：(1)设计线的意义及行经地区其他建设的配合。干线铁路的走向应力求顺直，以缩短直通客货运输距离和时间。地方意义的铁路，则易于靠近城镇和矿区，以满足当地客货运输的需求。走向的选择还应与路网规划及行经地区其他建设项目协调配合。要根据客货流向选好接轨站，力争减少折角运输。要有利于规划的干线或支线引入。要考虑与其他地方交通体系的合理衔接，并应满足国防要求。(2)设计线的经济效益和运量要求。选择线路的走向应尽可能为更多的工矿基地和经济中心服务，即加速地区国民经济的发展，又使铁路扩大运量，增加运营收入，争取较高的经济收益。(3)自然条件。地形、地质、水文、气象等自然条件决定线路的工程难易程度和运营质量，对线路走向有直接的影响。对于严重不良的地质条件、缺水地区、高烈度地震区以及高达山岭、困难峡谷等自然障碍，选线时宜考虑避绕。(4)设计线主要技术指标和施工条件。设计线的主要技术标准在一定程度上影响线路的走向，同样的运输任务，采用大功率的机车，则可以采用较大的最大坡度值，是线路有可能更靠近短直方向。1.3 自然条件下的定线原则1.河谷定线沿河而行的路线称为河谷线。在路网中，河谷线有较大的比重。沿河谷定线具有下列优点：(1)河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆破，且可利用支流测谷展线。(2)多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好的为地方服务。(3)多数河谷具有开阔地段，铁路通过阶地，可更好的为地方服务；即可提高铁路的效益，又方便了铁路员工的物质、文化生活。河谷两岸条件常有差别，应结合地形、地质、水文、农田及城镇的分部情况，选择有利岸侧定线。但有利的岸侧，不会始终局限于一岸，应注意选择有利的地点跨河改变岸侧。河谷线定线，线路位置往往差异几十米甚至几米，就会对铁路的安全和工程量带来很大影响。线路合理位置的选择，可分三种情况加以分析研究：（1）河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷的阶地。（2）河谷狭窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开山坡与外移建桥的方案进行比选。（3）河谷十分弯曲时，可根据山咀或河谷的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。2.越岭地段当线路需要从某一水系（河谷）转入另一水系(河谷)时，必须穿越分水岭。越岭地区高程障碍大，一般需要展线，地质复杂，工程集中，对线路的走向、主要技术标准（特别是限制坡度和最小曲线半径）、工程数量和运营条件等影响极大。所以应大面积选线，认真研究、寻找合理的越岭线路方案。越岭线路常是沿通向分水岭垭口的河谷足坡定线，并以隧道（地形有利时用路堑）越过垭口，再沿分水岭另一侧的河谷向下游定线。越岭线路应主要解决的问题为越岭垭口选择、越岭高程选择、和越岭引线定线。越岭引线定线是，应注意一下几点：（1）结合地形条件选择合理的最大坡度（限制坡度或加力坡度）。越岭地区高差大，为避免大量人工展线，除应研究低高程的长隧道越岭方案外，还应与采用较陡坡度的方案进行技术经济比较。（2）为了能控制合理的展线长度，应从垭口往两侧（从高到底）定线，以避免展线不足或过长。由于垭口两侧自然坡度上陡下缓，在上游应尽量利用支沟侧谷合理展线，是线路尽早降入祝贺股的开阔台地。（3）垭口附近，地形尤为困难，在有充分依据时，引线可合理选用符合全线标准的最小曲线半径3.平原、丘陵地区平原地区地形平坦，丘陵地区邱岗连绵，但相对高差不大，一般工农业都比较发达，占地及拆迁问题比较突出，地质条件比较简单，但水文条件可能复杂。因此，在平原、丘陵地区定线，应着重注意解决好下列问题：（1）线路尽量顺直平原、丘陵地区定线，一般不受高程障碍控制，应循航空折线把线路尽量定得顺直。绕避障碍物及设置曲线，必须有充分理由。在不致引起工程量显著增加的前提下，尽量采用较小偏角、较大半径，以便缩短线路并取得较好的运营条件。（2）正确处理铁路与行经地区的关系车站分布应结合城镇规划，既要方便地方客货运输，也要充分发挥铁路运营效率，设站不应过密，也不宜为靠近城镇而过分迂回线路。为方便地方客货要求并确保铁路行车安全，要认真布置好沿线的道口和立交桥涵，并以交通量为依据确定其修建标准。有条件时，可加大排洪桥涵孔径，并修建路面兼作立交桥涵使用。（3）注意适应水文条件的要求平原和低缓丘陵地区易受洪水泛滥的危害，线路高程应高出规定。跨河桥梁孔径不宜压缩，路基应有足够的高度，并做好导流建筑物与路基防护工作。1.4 桥涵、隧道地段的定线问题1.桥梁地段桥梁地段的定线，主要是解决好桥位选择与引线设计两个问题。桥梁选择所考虑的主要因素，可归纳为水文和地貌条件有利、工程地质条件较好以及满足定线的一般要求三个方面。桥梁附近的路基设计高程应满足路肩设计高程大于等于梁底设计高程、梁底至轨底高程及轨底至路肩高度之和。大跨、高墩桥梁施工技术的进展，有利于在地形、地质复杂地区选择较理想的桥位。如峡谷地区山高谷深，采用大跨度桥梁可避免高墩和不良地质，而大跨度高桥的采用，还可减少展线长度。在桥隧毗邻之地，线路平、纵断面设计应与桥式方案选择综合考虑，如采用架桥机架设桥梁时，线路平纵断面设计和隧道洞门的位置应考虑架桥机架梁是施工的安全与便利。决定设计高程时，除应满足桥下净空的要求外，还应注意隧道施工弃渣的影响。2.隧道地段铁路选线中，采用隧道是客服高差障碍、降低越岭高程、缩短线路长度和避绕不良地质的重要措施。合理设置隧道，是提高选线设计质量的重要环节。线路翻越分水岭，在垭口修建隧道，即越岭隧道；沿河傍山定线，或要求裁弯取直或避绕不良地质而修建隧道。隧道的位置选择应注意以下问题：(1)埋藏较浅时，线路宜向内移动，以避免隧道 偏压过大。(2)应避开岩堆、滑坡等不良地质以及河岸冲刷、水库坍岸范围。(3)可结合当地的地形、地质情况和工程大小，进行裁弯取直的长隧道方案和沿河 绕行方案的比较。(4)地形曲折，地质复杂时，河谷线常出现隧道群。在决定线路平面位置与高程时，要充分注意隧道施工期间的弃渣、排水和便道运输之间的相互干扰，并尽量减少对现有的水利、道路等设施的影响。洞口是隧道的薄弱环节，洞口工程处理不当，易生危害，危机行车安全。隧道地段定线应充分考虑下列因素，通过技术经济比较，认真选择洞口位置。(1)选择洞口位置宜贯彻“早进洞，晚出洞”的原则；避免片面追求缩短隧道长度，忽略洞口边坡的稳定的做法。不宜用深路堑压缩隧道长度，以免洞口边坡、仰坡开挖过高。在一般情况下，边坡、仰坡开挖高度不宜超过1520m,围岩较差时不宜超过1015m，围岩较好时也不宜超过2025m。(2)洞口应尽可能设在山体稳定、地质条件较好之处，以保证洞口安全；否则应修建挡护工程或延伸洞口，增建明洞。(3)洞口宜设在线路与等高线正交或接近正交处；如采用斜交，则要修建斜交式洞门或修建明洞。3.涵洞地段涵洞是位于路堤土内孔径不大于6.0m的排洪、灌溉或交通用的建筑物。涵洞的数量很多，每公里约13座。在定线中，要解决好涵洞的分布、类型选择和路堤高度等问题。涵洞的分布一般应根据现场勘查来确定，尤其是影响农田灌溉和人畜交通的涵渠，必须与当地政府部门协商确定。凡线路跨越的水沟，一般都应设置涵洞或小桥。流量较小时，应用钢筋混凝土圆形涵洞；流量较大时，宜用石砌或混凝土拱形涵洞。流量较大而路堤高度较低时，可采用盖板箱涵，或双孔、多孔涵洞；如仍不能满足流量要求时，宜采用小桥。分布涵洞时，应力争不改变或少改变现有的灌溉系统，以免影响涵洞的出水口高程与当地农田水利部门商榷。排洪涵洞还应考虑涵前积水不至于淹没上游村庄和农田。交通涵洞应尽力满足当地交通要求。第二章 平面线路设计2.1 概述线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。线路平面是线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面位置。各设计阶段编制的线路平面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，平面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。简明平面图中，等高线表示地形和地貌特征，村镇、道路等表示地物特征。图中粗线表示线路平面、标出里程、曲线要素（转角、曲线半径r等）、车站和桥隧特征等资料。线路平面设计必须满足以下三方面的基本要求：（1）必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在铁路线路设计规范（简称线规）规定的技术标准中，设计要遵循线规规定。（2）应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必要增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。（3）既要满足各类连珠无的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建桥涵、车站、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时不仅要考虑各类建筑物的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。2.2概略定线（1）准备工作：根据要求制作铁路曲线板一套（比例尺1:25000，r=600、800、1200、1600、2000m），三角板、分规或圆规、量角器，35cm50cm坐标纸若干。（2）认识地形：根据任务书要求，在平面图上找出线路起终点的位置：线路起点在向阳镇西南，高程为35.6m；终点东凤镇东北，高程48.2m。然后在此两点之间识别山头、垭口、山谷、河流、村庄，并判定这些点的地面高程。长庄西侧山头高程84m。桦村西侧山谷自西向东。朱家庄西侧有三个越岭垭口：北侧垭口高程88m，中间垭口高程86m，南侧垭口高程87m。北中垭口间山头高度108m，中南垭口间山头高度109m，周庄东侧河流自南向北，铁路穿过此处需要架桥。河谷在宋湾西侧分流，北至铁山屯，东向理店方向。孙家坎东侧越岭垭口高程63.0m，理店东侧垭口高程58.0m。东风镇西侧河谷走向自南向北，流经钱庄。（3）将两站中心以直线相连，称之为航空折线，量出其距离47.18cm，实际距离即11795m；定线时应使线路尽量接近航空线。（4）在航空线附近，找出线路可能经过的垭口、河谷、桥址以及需要避绕的村镇；将上述有关控制点连折线，即成为线路不同的可能走向。航空线附近有村镇桦村、长店、朱家庄、周庄、宋湾、理店、钱庄，途径高程86m、87m、58m三垭口，横跨河谷。将上述有关控制点连折线，即成为线路不同的可能走向。（5）找出上述有关控制点的地面高程和所连折线的水平距离，特别是注意垭口、跨河点，求出各折线的概略自然坡度，并与概略定线坡度进行比较。若概略自然坡度大于等于概略定线坡度，则为紧坡地段；若概略自然坡度小于概略定线坡度，则为缓坡地段。定线到垭口附近时，要注意垭口路堑开挖高度；路线中部可能需要设置隧道，对隧道洞口高程要合理确定。（6）经过对概略定线选定各方案的各项指标（如折线长度、沿线地形、起伏情况、高差大小、紧坡与缓坡地段概略长度、桥隧工程概况）的初步评比，选定线路的基本方向作为定线依据。经过比较，沿起始点向北转弯的线路离航空线较远，圆曲线转角较大，线性不合理，曲线半径太小且距离较长，不予采用。线路宜于起始后向南转弯，线路处于航空线附近，圆曲线转角较小，可采用较大曲线半径，距离较短，但可能需要架设桥梁和修建隧道。2.3定线原则及注意事项1.定线原则地形条件、特别是地面平均自然坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：（1）采用的最大设计坡度大于地面平均坡度（ ）地段称为缓坡地段。缓坡地段线路不受高程障碍的限制，这时主要矛盾在平面一方。只要注意避绕平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。（2）采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度（ ）的地段为紧坡地段。紧坡地段线路不仅受平面障碍的影响和限制，更主要的是受到高程障碍的控制，这时主要矛盾在纵断面一方。选线时要根据地形变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使其能达到预定的高程。2.定线注意事项（1）平面设计要符合线规的有关规定，并力争为运营创造良好的条件。（2）站坪外第一个竖曲线和缓和曲线均不应侵入站坪，且保证车站两端的平面缓和曲线与纵断面的竖曲线不重合，这样必须保证车站站坪末端与站外第一个平曲线的转点之间的直线长度不小于：2式中： 竖曲线切线长（m）,当 =10000m时， =5i； 平面缓和曲线长（m）； 圆曲线切线长（m）。（3）曲线毗邻地段，应保证必要的夹直线长度（），纸上定线时，仅绘出圆曲线，相邻圆曲线端点（yz、zy）间直线段距离应满足：=夹直线长度不够时，应修改线路平面。首先考虑减少曲线半径或选用较短的缓和曲线长度；其次可考虑改移夹直线的位置，以延长两转点之间的直线长度和减少曲线偏角。（4）竖曲线和缓和曲线不应重叠。为了保证竖曲线不与平面缓和曲线重叠，进行纵断面设计时，边坡点离开缓和曲线起终点的距离不应小于竖曲线的切线长度。（5）注意正确进行最大坡度折减，不允许出现超限坡度。根据要求，区间限制坡度为12，在定线时不允许出现超此限制坡度的情况。（6）线路跨越河流时，要力争线路与河流正交。铁山河自南向北，线路要尽力自西向东，才能与河流正交。（7）沿河谷定线时，不应将线路定在河谷中心；线路跨越河谷时，斜交角度不应太小，以免加长桥涵长度。（8）确定隧道洞口位置时，应贯彻“早进洞、晚出洞”的原则。洞口不宜设在沟心，应尽可能将洞口线路选在沟谷一侧与等高线正交处。洞口挖方高度不宜太大，应尽可能控制在1214m范围内，洞顶最高处应有足够的覆盖厚度，本设计控制在2530m。在朱家庄南侧附近可能需要修建隧道，在设计时要遵循以上原则进行设计。（9）坡段长度应取50m的整数倍：紧迫地段设计坡度取0.1的整数倍；缓坡地段的设计坡度取0.5的整数倍。（10）当比较方案和基本方案末端连接处的里程不同时，以基本方案为准，比较方案在连接点采用断链予以特备标注。2.4 定线方法1.导向线定线法：在紧坡地段，线路的概略位置与局部走向，可借助于导向线来拟定。导向线就是即用足最大坡度又在导向线与等高线交点处填挖为零的一条折线。因此，它既是用足最大坡度而又是适合地形、填挖最小的线路概略平面。导向线是利用两脚规在最小比例尺地形图上定出来的，根据步骤定线如下：a.根据地形图上的等高距h（m）,计算出线路上升h需要引线的距离定线步距 （km），即：=式中 定线坡度，直线段为最大限制纵坡12，曲线段为坡度折减后的限制坡度。地形图中等高距h=5m，可计算出定线步距 =0.417km,在地形图上对应1.67cm。b.在线路起终点前后留出到发线长度。到发线是用于接发旅客列车与货物列车的线路。到发线有效长度是指能满足该区段旅客列车最大编组辆数的长度。一般车站为650米到1000米左右。根据要求，到发线长度为850m，起始点前后各留一半即可，实际留出到发线长度1000m,前后各留500m，作为导向线起点。c.按地形图比例尺，取两脚规开度 =1.67cm，将两脚规的一只脚，定在导向线起点即线路起点后500m处，再用另一只脚截取相邻的等高线，以此类推的前进，注意每次脚规要交与相邻的等高线，不能跨域等高线，一直连向终点。然后把各点依次相连形成若干折线，即为导向线。在同一起终点间可能会有多条导向线，根据线路方向和长度选择顺应线路方向且长度合理的导向线。根据要求要设计两条线路进行比较，则在线路刚离开导向线起点后就把折线分成两个方向，在到发线起点处于相邻35m等高线共有三个交点，最北端的交点形成的线路线形不好，一出站就要经历较大转角且圆曲线半径较小，离航空线较远，故舍弃此方案，选择南端两条线路。2.导向线定线要注意：a.导向线应尽量避绕不良地段，并使导向线趋向前方的控制点。b.如果两脚规开度 小于等高线平距，表示定线坡度大于局部地面自然坡度，线路不受高程控制，即可根据线路短直方向引线；遇到等高线平距小于的地段，再继续绘制下一地段的导向线。c.线路跨越沟谷。需要设置桥涵，故导向线不必降至沟底，可直接向对岸引线。线路穿过山咀，要开挖路堑或设置隧道，导向线也不必升至山脊，可直接跳过山咀。跨越河谷或者山咀时，应根据引线距离是的几倍，及表示线路要下降或上升几个h，以便决定在山谷或者山咀的那条等高线开始绘制导向线。3.线路整合导向线是一条折线，仅能表示线路的概略走向。为了定出线路平面，需要以导向线为基础，借助于铁路曲线和三角板，在符合线路规范有关规定的前提下，圆顺、顺直地绘出线路平面图。对走向大致一致的各导向线之间连成一条直线，相邻直线之间会有一定的转角，就需要设置圆曲线。根据要求最小圆曲线半径700m，困难地区为550m。用事先准备好的圆曲线半径板在地形图上量取合适的半径，将直线间加设合适的圆曲线，使线路顺畅、平滑，如附图1线路平面图所示。4.线路改善对初步定出来的线路平面进行研究分析，发现修改原定线路某些地段，可以减少工程数量和运营条件。对于平面图的修改，一般是从分析研究着手，找出存在的问题及解决办法，然后做局部修改。小的改动是凭经验判断，较大的改动需要通过技术经济比较确定。在设计上，平、纵、横断面三者是相互制约的。改动平面，要检查横、纵断面所引起的变化。在方法上没有固定的模式，而是针对问题进行分析解决。为了减少填挖方量而修改线路平面，有以下三种典型情况：（1）线路平面为直线时，如果全部是高路堤，则线路在平面图上平行地向地形较高的方向移动；如果全部是深路堑，则线路向地面线更靠近与设计线。（2）线路为直线段，而施工标高从一端向另一端逐渐增加，改善时填挖较小的一端线路平面位置不动，移动较大的一端，使地面线更接近于设计线。（3）线路填挖方高度是两端逐渐向中间增加的，若线路为直线段则可将直线改为折线，在中间加设曲线，以减少填挖高度；若线路为曲线段则可增大或减少曲线半径以适应地形。修改完的线路平面图见附图1所示，对线路的各项要素进行统计，圆曲线详细情况见表2-1、2-2：圆曲线汇总表。表2-1 1线曲线汇总表曲线编号起终点里程曲线要素1zy:k0+860.1yz:k1+232.3=1745 r=1200 t=187.5 l=372.22zy:k1+810.0yz:k2+559.6=3547 r=1200 t=387.5 l=749.63zy:k4+590.0yz:k5+097.3=3620 r=800 t=262.5 l=507.34zy:k6+602.0yz:k7+063.7=3304 r=800 t=237.5 l=461.75zy:k7+495.2yz:k8+352.5=6124 r=800 t=475.0 l=875.3表2-2 2线曲线汇总表曲线编号起终点里程曲线要素1zy:k0+500.0yz:k2+089.8=5656 r=1600 t=867.5 l=1589.82zy:k3+432.5yz:k3+671.7=1125 r=1200 t=120.0 l=239.23zy:k4+732.5yz:k5+412.8=3229 r=1200 t=349.6 l=680.34zy:k7+322.5yz:k7+834.6=2427 r=1200 t=260.0 l=512.15zy:k9+010.0yz:k9+555.4=2142 r=1200 t=230.0 l=545.46zy:k10+301.2yz:k10+889.1=2804 r=1200 t=232.5 l=587.9第三章 纵断面设计3.1 概述线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。线路纵断面是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程是路肩高程。各设计阶段编制的线路纵断面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，纵断面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。简明总断面的上半部分为线路纵断面示意图；下半部分为线路基础数据，自上而下顺序标出：线路平面、里程、设计坡度、路肩设计高程、工程地质概况等栏目。线路纵断面设计必须满足以下三方面的基本要求：（1）必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在铁路线路设计规范（简称线规）规定的技术标准中，设计要遵循线规规定。（2）应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必要增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。（3）既要满足各类连珠无的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建桥涵、车站、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时不仅要考虑各类建筑物的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。3.2 设计原则及注意事项1.设计原则地形条件、特别是地面平均自然坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：（3）采用的最大设计坡度大于地面平均坡度（ ）地段称为缓坡地段。缓坡地段线路不受高程障碍的限制，这时主要矛盾在平面一方。只要注意避绕平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。（4）采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度（ ）的地段为紧坡地段。紧坡地段线路不仅受平面障碍的影响和限制，更主要的是受到高程障碍的控制，这时主要矛盾在纵断面一方。选线时要根据地形变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使其能达到预定的高程。2.注意事项（1）平面设计要符合线规的有关规定，并力争为运营创造良好的条件。（2）竖曲线和缓和曲线不应重叠。为了保证竖曲线不与平面缓和曲线重叠，进行纵断面设计时，边坡点离开缓和曲线起终点的距离不应小于竖曲线的切线长度。（3）注意正确进行最大坡度折减，不允许出现超限坡度。根据要求，区间限制坡度为12，在定线时不允许出现超此限制坡度的情况。（4）确定隧道洞口位置时，应贯彻“早进洞、晚出洞”的原则。洞口不宜设在沟心，应尽可能将洞口线路选在沟谷一侧与等高线正交处。洞口挖方高度不宜太大，应尽可能控制在1214m范围内，洞顶最高处应有足够的覆盖厚度，本设计控制在2530m。在朱家庄南侧附近可能需要修建隧道，在设计时要遵循以上原则进行设计。（5）坡段长度应取50m的整数倍：紧迫地段设计坡度取0.1的整数倍；缓坡地段的设计坡度取0.5的整数倍。（6）当比较方案和基本方案末端连接处的里程不同时，以基本方案为准，比较方案在连接点采用断链予以特备标注。3.3 最大坡度折减最大坡度折减方法包括曲线地段的最大坡度折减、小半径曲线黏降折减和隧道地段最大坡度折减。（1）曲线地段的最大坡度折减处于紧坡地段的曲线地段，应考虑最大坡度折减，以保证列车以不低于计算速度运行。曲线地段的设计坡度为：= （）式中 设计线最大坡度值（） 曲线阻力的相应坡度折减值（）曲线最大坡度折减应注意下列问题：a.当设计坡度值和曲线当量坡度值之和不大于最大坡度值时，此设计坡度不用折减。b.既要保证必要的折减值，又不要折减过多，以免损失高度使线路额外展长。c.折减时，涉及的曲线长度系指未加设缓和曲线前的圆曲线长度；涉及的货物列车长度应取近期货物列车长度。d.折减坡度长度应不短于且尽量接近于圆曲线长度，取为50m的整数倍，且不小于200m。通常情况下，所取的坡段长度还不宜于大于货物列车长度。e.折减后求得的设计坡度值，取小数点后一位，第二位数舍去。曲线路段最大坡度折减方法如下：a.两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，不予折减，按最大坡度设计；b.长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线当量坡度的折减值为： （）c.长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线当量坡度的折减值为： （）式中 曲线偏角 圆曲线半径 折减坡段长度；当所取的折减坡段长度大于货物列车长度时， 取货物列车长度。d.若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，期间直线段长度小于200m，可将小于200m的直线段分开，并入两端曲线进行折减。坡度折减值按上式计算，也可以将两三个曲线合并折减，折减坡段长度不宜于大于货物列车长度。曲线当量折减值为：式中 折减范围内的曲线偏角总和（）e.当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线偏角度数，应按两个坡段上曲线长度的比例计算：；对于半径1600m的圆曲线，按b.折减：= =0.375（）= =12-0.375=11.62511.6（）对于半径1200m的圆曲线，按b.折减：= =0.5（）= =12-0.5=11.5（）对于半径800m的圆曲线，按b.折减：= =0.75（）= =12-0.75=11.2511.2（）具体计算结果见表3-1：表3-1 坡度折减计算汇总表坡段长度坡段起终点里程曲线编号坡度折减计算800mzy:k0+500.0yz:k2+089.81 = =0.375（）= =12-0.375=11.62511.6（）1200mzy:k3+432.5yz:k3+671.72 = =0.5（）= =12-0.5=11.5（）1600mzy:k7+495.2yz:k8+352.53 = =0.75（）= =12-0.75=11.2511.2（） （2）小半径曲线路段的最大坡度折减采用电力牵引时，位于长大坡道上的小半径曲线路段需要进行曲线黏将折减，此时的设计坡度值为： （）所设计线路暂不用此折减（3）隧道内的最大坡度折减位于长大坡度折减且隧道长度大于400m的路段，最大坡度应进行折减，此时的设计坡度值为：隧道长度2530m，查表得 =0.90，则 =0.9012=10.8()隧道最大坡度折减范围仅限于隧道长度内，并随折减坡段取值，进整为50m的整数倍，即为2500m。3.4 纵断面的改善对初步定出来的线路纵断面进行研究分析，发现修改原定线路某些地段，可以减少工程数量和运营条件。对于平面图的修改，一般是从分析研究着手，找出存在的问题及解决办法，然后做局部修改。小的改动是凭经验判断，较大的改动需要通过技术经济比较确定。在设计上，平、纵、横断面三者是相互制约的。改动平面，要检查横、纵断面所引起的变化。在方法上没有固定的模式，而是针对问题进行分析解决。为了减少填挖方量而修改线路纵断面，有以下三种典型情况：（4）线路平面为直线时，如果全部是高路堤，则线路在平面图上平行地向地形较高的方向移动；如果全部是深路堑，则线路向地面线更靠近与设计线。（5）线路为直线段，而施工标高从一端向另一端逐渐增加，改善时填挖较小的一端线路平面位置不动，移动较大的一端，使地面线更接近于设计线。（6）线路填挖方高度是两端逐渐向中间增加的，若线路为直线段则可将直线改为折线，在中间加设曲线，以减少填挖高度；若线路为曲线段则可增大或减少曲线半径以适应地形。以常见的修改纵断面以减少填挖方数量的几种情况为例，说明如下：（1）原坡度设计不当，局部地段出现填挖方过大时，可改变坡段组合或设计标高以减少填挖方数量。（2）原设计坡度不宜改动，但为纵断面图上填挖高度由一端向另一端逐渐增大到不合理的程度时，则可根据具体情况改变线路平面位置，如将线路扭转一个角度。（3）坡度设计合理，而在纵断面图上填挖高度由两端向中间逐渐增大到不合理的程度时，则可增设曲线或改变曲线半径以减少中间的填挖高度。（4）当平面曲线和切线配合不当而引起工程增加时，应重新调整偏角和配置曲线，以减小工程量。如2线原线路的纵断面上，两涵洞间一段挖方和右侧一段填方都很大，经研究，发现在挖方处将线路往低处横向移动，填方地段往高处横向移动，即可减少挖方和填方。为此，改变了曲线半径和右侧的切线方向。改善后的纵断面见附图2：线路纵断面图。对修改完的线路统计桥涵隧道资料并填写入桥涵隧道汇总表如下：表3-2 桥涵隧道汇总表线路名称中心里程全长（m）结构物形式1东阳隧道k4+615.025301宋湾大桥k8+195.0129033-39.1m 大桥2周庄大桥k7+335.065020-32.5m 大桥3.5 竖曲线的设置在线路纵断面的变坡点处设置的与坡段直线相切的竖向圆弧称为竖曲线。常用的竖曲线有两种线形：一为抛物线形，即用一定变坡率的20m段坡段连接起来的竖曲线；另一种为圆弧形竖曲线。因圆弧形竖曲线测设、养护方便，目前国内外均大量采用。圆形竖曲线的半径应根据以下三个条件拟定：（1）旅客舒适条件（2）运行安全条件列车通过凸形竖曲线时，产生向上的竖向离心力，使车辆有上浮倾向，上浮车辆在横向力作用下容易产生脱轨事故。一般认为上浮的离心力不应于车重的10，此项安全要求在我国客货列车共线铁路上，对竖曲线半径不起限制作用。（3）设置竖曲线可减少列车通过变坡点时的附加纵向力设置竖曲线的限制条件：（1）需要设置竖曲线的坡度代数差当变坡点处的坡度差不大时，竖曲线的外失距值很小。线规规定：级和级铁路相邻坡段的坡度差大于3，级铁路大于4时，才设置竖曲线，即在路基面上做出竖曲线线形。（2）竖曲线不应与缓和曲线重叠竖曲线范围内，轨面高程以一定的曲线变化：缓和曲线范围内，外轨高程以一定的超高顺坡变化。如两者重叠，一方面在轨道铺设和养护时，外轨高程不易控制；另一方面外轨的