第二章__线路平面和纵断面设计

1、1第二章 线路平面和纵断面设计 本章主要内容：本章主要内容：l 平面设计平面设计l 纵断面设计纵断面设计l 特殊地段平纵断面设计特殊地段平纵断面设计l 线路平面图和详细纵断面图线路平面图和详细纵断面图2 一、认识线路平、纵、横断面的对应关系一、认识线路平、纵、横断面的对应关系 图图21 路基横断面路基横断面宽宽 路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平与路肩水平线线CD的交点的交点O在纵向上的连线，称为线路中心线。在纵向上的连线，称为线路中心线。3轨距加宽时线路中心线示意轨距加宽时线路中心线示意4线路位置示意图线路位置示意图5 二、线路中线二、线路中线

2、 6 三、线路平纵断面设计的基本要求三、线路平纵断面设计的基本要求 (1)(1)必须保证行车安全和平顺。必须保证行车安全和平顺。 (2) (2)应力争节约资金。应力争节约资金。 (3) (3)既要满足各类建筑物的技术要求，既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。还要保证它们协调配合、总体布置合理。7绕避障碍绕避障碍沿路爬行沿路爬行以桥代路以桥代路8四、四、认认识识线线路路平、平、纵纵断断面面图图910我国铁路曲线的基本形式是：我国铁路曲线的基本形式是：直线直线缓和曲线缓和曲线圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲线直线直线线路平面线路平面直线直线曲线曲线圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲

3、线11OZYYZRQZLyJDTyEy/2(m) (m) (m) 12secRE180RL2tanRTyyy 二、平面曲线要素二、平面曲线要素 1概略定线时未加设概略定线时未加设缓缓和曲线和曲线平面曲线要素计算平面曲线要素计算K1212345679ZYYZK=0K=1/R12OYZZYRJD 平面简图中曲线偏平面简图中曲线偏向的判断：向的判断： 顺里程增大方向来顺里程增大方向来看，曲线开口向左即看，曲线开口向左即为左偏，曲线开口向为左偏，曲线开口向右即为右偏。右即为右偏。98234567K23YZZYK=0K=1/R13 2详细定线时加设详细定线时加设缓和缓和曲线曲线平面曲线要素计算平面曲线要

4、素计算ZYYZQZJDTEORQZZHHYYHHZ0020PLm(R+P)tg(/2)RPRElRlRLmPRT2sec)(180218022tan)(000 14ZYYZJDTEORQZZHHYYHHZ0020PLm(R+P)tg(/2) RPRElRlRLmPRT 2sec)(180218022tan)(000 RlP2420式中：式中：缓和曲线角：缓和曲线角：切垂距：切垂距：内移距：内移距：)(9000Rl ZHHZK=0K=1/RHYYHK12 1234567989K1320lm 15ZYZHHYYHHZYZmmmm16线路纵断面图平面曲线表示示意图线路纵断面图平面曲线表示示意图左偏左

5、偏左偏左偏右偏右偏右偏右偏右偏右偏右偏右偏左偏左偏左偏左偏1718 曲线各起讫点曲线各起讫点(主点主点)里程可按下列方法推算：里程可按下列方法推算： (1)由各交点坐标计算交点间间距；由各交点坐标计算交点间间距； (2)计算各曲线要素，由切线长计算各曲线要素，由切线长T 在图中标出各曲线主点位在图中标出各曲线主点位置，在顺线路下行方向曲线内侧画一垂直线路的线段。置，在顺线路下行方向曲线内侧画一垂直线路的线段。 (3)根据交点间距和根据交点间距和T，得到曲线起点至线路起点距离，从，得到曲线起点至线路起点距离，从而计算出曲线起点里程，字头向左朝向起点方向标出里程；而计算出曲线起点里程，字头向左朝向

6、起点方向标出里程；交点间距交点间距1T1ZH +257.63交点间距交点间距2T119交点间距交点间距1TZH +257.63交点间距交点间距2 (4)根据曲线长度根据曲线长度L和曲线起点里程和曲线起点里程，由公式，由公式HZ=ZH+L计算计算出曲线终点里程，同时标出里程；出曲线终点里程，同时标出里程； (5)其他主点其他主点(HY、YH)里程，由公式里程，由公式HY=ZH+l0、YH=HZl0 ，计算后用尺量得；计算后用尺量得；HZ +874.56HY +407.63YH +724.56 (6)下一曲线计算同前，只是要计算出曲线起点至前一曲线下一曲线计算同前，只是要计算出曲线起点至前一曲线终

7、点的距离，得到曲线起点的里程，以后方法同前。终点的距离，得到曲线起点的里程，以后方法同前。T11T2ZH +*.*20夹直线夹直线同向曲线同向曲线反向曲线反向曲线 较长的直线段，较小的曲线偏角，缩短线路较长的直线段，较小的曲线偏角，缩短线路长度，改善运营条件，降低运营支出。长度，改善运营条件，降低运营支出。要求：要求：21 1夹直线长度的确定夹直线长度的确定最小长度应满足最小长度应满足： 夹直线长度应力争夹直线长度应力争长长 表表21 夹直线及圆曲线最小长度（夹直线及圆曲线最小长度（m）路段旅客列车设计行路段旅客列车设计行车速度车速度(km/h)35025020016014012010080圆

8、曲线或夹直线最小圆曲线或夹直线最小长度长度(m)280(210)200(150)160(120)130(80)110(70)80(50)60(40)50(30)线路养护要求；行车平稳要求线路养护要求；行车平稳要求注：括号内的数值为特殊困难条件下经技术经济比选后方可采用。注：括号内的数值为特殊困难条件下经技术经济比选后方可采用。2223 改建既有线和增建第二线的并行地段，一般应采用上改建既有线和增建第二线的并行地段，一般应采用上述标准。特殊困难条件下，对旅客列车设计行车速度小述标准。特殊困难条件下，对旅客列车设计行车速度小于于100km/h的地段有充分的技术经济依据时，夹直线及的地段有充分的技术

9、经济依据时，夹直线及圆曲线长度可不受上表的数值限制，但不得小于圆曲线长度可不受上表的数值限制，但不得小于25m。 ZY1ZY2YZ1YZ2“LJ”m1m1ZH1HY1HZ1YH1m2m2m2m2m1m1ZH2HY2HZ2YH2LJmin24 纸上定线纸上定线(概略定限概略定限)时，时，YZ1与与ZY2间夹直线长度间夹直线长度LJ 应应满足下列条件：满足下列条件：2202min01lLlLJJ ZY1ZY2YZ1YZ2“LJ”m1m1ZH1HY1HZ1YH1m2m2m2m2m1m1ZH2HY2HZ2YH2LJmin式中式中 LJmin夹直线最小长度夹直线最小长度(m)，按表，按表21取值；取值；

10、 l01、l02相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度(m)。 253夹直线长度不足时的平面改建方法夹直线长度不足时的平面改建方法JD1JD2R1R2JD1R1R2JD2LJJL 减小曲线半径或缩短缓和曲线长度减小曲线半径或缩短缓和曲线长度26JD1JLJD2R2R1JD1L JR2JD2R1扭转公切线位置扭转公切线位置27JD1R1JD2LJR2JD1JD2R同向曲线二合一同向曲线二合一28作业：作业： 1双线铁路通过能力为什么不是单线铁路的两倍？双线铁路通过能力为什么不是单线铁路的两倍？ 2某电力机车单机牵引的单线铁路，采用半自动闭塞某电力机车单机牵引的单线铁路，

11、采用半自动闭塞方式方式Tt=90min，tB=6min，tH=3min；普通货物列车站间往；普通货物列车站间往返运行总时间为返运行总时间为28min，Gj=2600t，折算的普通货物列车对，折算的普通货物列车对数是通过能力的数是通过能力的80%，=1.15，请计算输送能力。，请计算输送能力。 3 已知线路起点里程为已知线路起点里程为K25+536.32，起点到某曲线，起点到某曲线JD的距离的距离D=893.86m。该曲线。该曲线R=500m，l0=60m，=355123，试计算该曲线的曲线要素，并推算各主点，试计算该曲线的曲线要素，并推算各主点的里程。的里程。29 作用：作用：钢轨受力均匀钢轨

12、受力均匀旅客舒适旅客舒适提高线路稳定性、安全性提高线路稳定性、安全性外轨超高外轨超高： 是曲线外是曲线外 轨顶面与内轨顶面轨顶面与内轨顶面 的水平高度之差。的水平高度之差。30 设置方法：设置方法：外轨提高法外轨提高法、线路中心高度不变法线路中心高度不变法。 外轨提外轨提高法高法线路中线路中心高度心高度不变法不变法3132 2曲线超高值的计算曲线超高值的计算离心力离心力 C = m v2 / R 曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。33 将将 V=3.6v，S为两股钢为两股钢轨中心距，轨中心距，S=1500mm，g=9.81m/s2，代入，代

13、入式得：式得：ShGC GSCh gRSvmgRSmvGSCh 22RVRVgRSvGSCh22228 .1181. 96 . 31500 (mm) 34RVh2008 .11 取平均速度取平均速度V0 ， (mm)平均速度平均速度V0的确定：的确定：全面考虑每一次列车的速度和重力来计算全面考虑每一次列车的速度和重力来计算V0 NGNGVGNGNGNVGNVGNVGNVnnnnn222112222221110式中式中 N 一昼夜通过的各类相同速度和牵引重量的列车一昼夜通过的各类相同速度和牵引重量的列车 次数；次数； G 各类列车总重量各类列车总重量(kN)； V 实测各类列车速度实测各类列车速

14、度(km/h)。 35max0VV 在新线设计与施工时，采用的平均速度在新线设计与施工时，采用的平均速度V0 式中式中 Vmax 预计该地段最大行车速度预计该地段最大行车速度(km/h)； 一般地段采用一般地段采用0.80，单线上、下行速度悬殊地段，单线上、下行速度悬殊地段 可采用可采用0.65。规定规定：圆曲线外轨超高按圆曲线外轨超高按5mm整倍数设置。整倍数设置。V0 称作加权平均速度，简称称作加权平均速度，简称均方根速度均方根速度(VJF)。36 3未被平衡超高及其允许值未被平衡超高及其允许值 h0RVhq 2max8 .11 当当VV0时，时，h= hh0 ；V V0 h =RVhhg

15、2min08 .11 V V0时：时： 当当V 120km/h个别特殊情况下已设置个别特殊情况下已设置90(不含不含)110mm可暂时保留，但应逐步改造。可暂时保留，但应逐步改造。41hg的实质：的实质：限制速度差，控制低速列车对钢轨限制速度差，控制低速列车对钢轨磨耗及线路变形的影响。磨耗及线路变形的影响。hg一般不得大于一般不得大于30mm，困难时不得大于，困难时不得大于50mm。 线规线规、修规修规对对hg的规定：的规定：hg的影响的影响内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；外轨侧磨依旧；外轨侧磨依旧；42 4最大超高允许值最大超高允许值 线规线规、修规修规规

16、定：规定：Vmax160km/h地段实设最大超高地段实设最大超高单线为单线为125mm，双线为双线为150mm。 考虑到低速列车行驶于超高很大的曲线时，有向内考虑到低速列车行驶于超高很大的曲线时，有向内倾覆的危险，尤其当列车在曲线上停车时。为保证行倾覆的危险，尤其当列车在曲线上停车时。为保证行车安全，必须限制外轨超高的最大值。车安全，必须限制外轨超高的最大值。43 5曲线超高的允许设置范围曲线超高的允许设置范围 应不大于最大超高且不小于最小超高，即：应不大于最大超高且不小于最小超高，即： 使客车不产生过超高和货车不产生欠超高，即：使客车不产生过超高和货车不产生欠超高，即： 使客车产生的欠超高和

17、货车产生的过超高不超过其使客车产生的欠超高和货车产生的过超高不超过其相应的允许值，即：相应的允许值，即：maxminhhh RVhRVKH228 .118 .11 gyHqyKhRVhhRV 228 .118 .1144 1 1曲线限速的计算曲线限速的计算 (km/h) 8 .11RhhVqyR代入相应极限值，则得曲线限速的计算公式为：代入相应极限值，则得曲线限速的计算公式为： 考虑到允许未被平衡的离心加速度值，不能超过旅考虑到允许未被平衡的离心加速度值，不能超过旅客舒适允许的限度，则有客舒适允许的限度，则有 ：(km/h) 3 . 4RVR452 2曲线半径对工程的影响曲线半径对工程的影响小

18、半径曲线增加线路长度示意图小半径曲线增加线路长度示意图(1)增加线路长度增加线路长度(2)降低粘着系数降低粘着系数(3)轨道需要加强轨道需要加强(4)增增加接触导线的支柱数量加接触导线的支柱数量46粘粘降降后后的的机机车车牵牵引引力力47轨轨 撑撑48防脱护轨防脱护轨49轨距杆轨距杆加宽外侧道床加宽外侧道床50减减小小支支柱柱间间距距513 3曲线半径对运营的影响曲线半径对运营的影响曲线限速对行车费用曲线限速对行车费用影响示意图影响示意图波浪形磨耗波浪形磨耗(1)增加轮轨磨耗增加轮轨磨耗(2)维修工作量加大维修工作量加大(3)行车费用增加行车费用增加52 1 1最小曲线半径的计算式最小曲线半径

19、的计算式 客货共线最小曲线半径，主要满足旅客舒适度和轮客货共线最小曲线半径，主要满足旅客舒适度和轮轨磨耗均匀两个条件。并应采用较大者，并取为轨磨耗均匀两个条件。并应采用较大者，并取为50m的整倍数。的整倍数。 (m) 8 .11max2maxminqyhhVR53式中：式中：Vmax 取取160，140，120，100，80km/h； hmax取取150mm； hqy一般取一般取70mm；困难取；困难取90mm。 (m) 8 .11max2maxminqyhhVR (m) 8 .1122maxmingyqyhhhVVRVh 分别取分别取90，80，70，60，50km/h；hgy一般取一般取3

20、0mm；困难取；困难取50mm。54 参考国外资料，抗倾覆安全系数取为参考国外资料，抗倾覆安全系数取为3，所以这里不，所以这里不再考虑。再考虑。 (1)路段设计速度路段设计速度 (2)货物列车通过速度货物列车通过速度 (3)地形条件地形条件5556 路段旅客列车设计行路段旅客列车设计行车速度车速度(km/h)(km/h)350350250250200200客客2002001601601401401201201001008080最小曲线最小曲线半径半径(m)(m)工程工程条件条件一般一般7000700040004000220022003500350020002000160016001200120

21、0800800600600困难困难3500350020002000280028001600160012001200800800600600500500注：特殊困难条件下，在列车进、出站等必须减、加速地段有注：特殊困难条件下，在列车进、出站等必须减、加速地段有充分技术经济依据时，可采用与行车速度相匹配的曲线半径。充分技术经济依据时，可采用与行车速度相匹配的曲线半径。 根据设计速度、工程条件、运输性质、运输需求根据设计速度、工程条件、运输性质、运输需求比选确定，不得小于下表规定的数值。比选确定，不得小于下表规定的数值。57 改建既有线或增建第二线时的最小曲线半径一般条件改建既有线或增建第二线时的最

22、小曲线半径一般条件下不应小于上表的规定，困难条件下，可经技术经济比下不应小于上表的规定，困难条件下，可经技术经济比选确定合理的改建方案，以节约工程投资。选确定合理的改建方案，以节约工程投资。 为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、100m的整倍数。的整倍数。 即即12000，10000，8000，7000， 6000，5000，4500，4000，3500，3000，2800，2500，2000，1800，1600，1400，1200，1000，800，700，600，550，500m。58 通常路段的曲线半径应优选下表序列值；困难条通常

23、路段的曲线半径应优选下表序列值；困难条件下，可采用规定范围内件下，可采用规定范围内10m的整数倍。的整数倍。路段设计速度路段设计速度(km/h)(km/h)350350250250200200客客2002001601601401401201201001008080曲线半径曲线半径(m)(m)900090001100011000 5500550080008000 4000400080008000 450045007000 7000 250025005000500020002000400040001600160030003000120012002500250080080020002000线路平面曲

24、线半径优先取值范围线路平面曲线半径优先取值范围 一般优先选用上表值。困难地段，小半径曲线宜集中一般优先选用上表值。困难地段，小半径曲线宜集中设置。设置。59 五、缓和曲线五、缓和曲线 作用：作用： 设计缓和曲线时，有设计缓和曲线时，有线形选择、线形选择、长度计算、长度计算、如何选用如何选用和保证缓和曲线间圆曲线必要长度和保证缓和曲线间圆曲线必要长度四个问题。四个问题。行车行车缓和缓和；超高；超高缓和缓和；加宽；加宽缓和缓和。 60 我国铁路一直采用我国铁路一直采用缓缓和曲线线形。和曲线线形。61034048202403404820246704056163456401RlllRllRlRllyl

25、lRllRllx 03202403635216RlxlRxRlxy )( 00lhi 62 (m) 21hihl(m) 6 . 3max2fhVl (m) 6 . 3max3bVhlQ 1超高顺坡不致使车轮脱轨超高顺坡不致使车轮脱轨 2超高时变率不致使旅客不适超高时变率不致使旅客不适 3欠超高时变率不致影响旅客舒适欠超高时变率不致影响旅客舒适63 综和以上三式，缓和曲线长度综和以上三式，缓和曲线长度l0 的计算公式为：的计算公式为：(m) 6 . 3,6 . 3,max,maxmaxmax3210bVhfhVihllllQ 缓和曲线长度的计算结果应进整为缓和曲线长度的计算结果应进整为10m的整

26、倍数。的整倍数。 新规范依据运输需求、设计速度以及长远发展要求，新规范依据运输需求、设计速度以及长远发展要求，对缓和曲线长度标准进行了修正，一般应优选对缓和曲线长度标准进行了修正，一般应优选表一表一规定规定的数值，但最小缓和曲线长度不得小于的数值，但最小缓和曲线长度不得小于表二表二规定的数值。规定的数值。64表一表一 缓和曲线长度缓和曲线长度 优选优选(m)路段旅客列车路段旅客列车设计行车速度设计行车速度(km/h)350300250200客客200160140120曲曲线线半半径径(m)(m)14000280120003302401205050404040110003702501306060

27、504040100004302701407060504040900049030016070706040408000570350170907060404070006704002009080705040600049025012090705040500055030016011070604045006003401801207060404000370200140806050350042025016090705030002901801008050280032020011090602500350120906020001501007018001701208016001901309014001501001200

28、190120100014080018065表二表二 最小缓和曲线长度最小缓和曲线长度(m)路段旅客列车设路段旅客列车设计行车速度计行车速度(km/h)350300250200客客20016014012010080工程条件工程条件一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难曲曲线线半半径径(m)12000270250190100905040404040402020202020202020110003002802101201106040504050403020202020202020

29、100003503302201301206060504050403020202020202020900040036025014013060606050605040203020202020208000470410290150140808060506050402030202020202070005404603301801608080706070505030302020202020600040023021010090807070505030302020202020500045027024014013090807060604040302020202045004903002701601501009070

30、606040403030202020400033030018017011010080706040503030202020350038034022020013012090707050504040202020300026024015013090807050504040202020280028026017017010090806050404030202025003102801101008070604040303020200014012090806050504030201800160140100807060504040201600170160110100706050404020140013011080

31、706040402012001501309080605040301000120100706050308001501308070504070010090604060012010060505501301106050500606066 (m) 180 min0yLlR 考虑到养护和行车平稳的要求，一般要满足考虑到养护和行车平稳的要求，一般要满足的数值要求。的数值要求。 在设计线路平面时，若圆曲线长度达不到规定值，在设计线路平面时，若圆曲线长度达不到规定值，则可采取则可采取加大半径、减小缓和曲线长度加大半径、减小缓和曲线长度、改动线路平、改动线路平面面增大曲线偏角增大曲线偏角等措施，保证圆曲线长度满足

32、要求。等措施，保证圆曲线长度满足要求。YZZYJDORQZZHHYYHHZ00mm67作业：作业： 1线路平、纵断面设计有什么基本要求？线路平、纵断面设计有什么基本要求？ 2夹直线不够时，如何修改线路平面，试说出三夹直线不够时，如何修改线路平面，试说出三种方法并配合图形说明。种方法并配合图形说明。 3解释缓和曲线，其作用是什么，解释缓和曲线，其作用是什么，我国铁路采用我国铁路采用的是什么线形的是什么线形。 4 4曲线半径对工程和运营的影响有哪些？曲线半径对工程和运营的影响有哪些？ 5缓和曲线间圆曲线长度不够时如何修改。缓和曲线间圆曲线长度不够时如何修改。68作业：作业： 6已知某铁路曲线半径为

33、已知某铁路曲线半径为500m，实设超高为，实设超高为80mm，当速度为，当速度为100km/h的列车通过该曲线时，是的列车通过该曲线时，是否满足旅客舒适性的要求否满足旅客舒适性的要求(允许的未被平衡的超高为允许的未被平衡的超高为70mm)？在此条件下，该曲线允许通过的最高行车？在此条件下，该曲线允许通过的最高行车速度是多少？速度是多少？69 1 1坡段特征表示坡段特征表示坡段长度坡段长度 坡度值坡度值坡段长度坡段长度Li：相邻两变坡点间的水平距离：相邻两变坡点间的水平距离(m)。坡度值坡度值i：两变坡点的高差：两变坡点的高差Hi(m)与坡段长度与坡段长度Li(m)的的比值，以千分数表示。比值，

34、以千分数表示。定义：定义：()1000 iiLHi702 2线路纵断面设计问题线路纵断面设计问题线路纵断面设计线路纵断面设计最大坡度确定最大坡度确定坡段长度设计坡段长度设计坡段连接处理坡段连接处理坡度折减计算坡度折减计算 一、线路最大坡度一、线路最大坡度单机牵引路段称限制坡度；单机牵引路段称限制坡度；在两台及以上机车牵引路段称加力牵引坡度；在两台及以上机车牵引路段称加力牵引坡度；最常见的为双机牵引，称双机牵引坡度。最常见的为双机牵引，称双机牵引坡度。71 限制坡度限制坡度是是单机牵引普通货物列车，在持续上单机牵引普通货物列车，在持续上坡道上，最终以机车计算速度等速运行的坡度坡道上，最终以机车计

35、算速度等速运行的坡度。它。它是限制坡度区段的最大坡度。是限制坡度区段的最大坡度。 加力牵引坡度加力牵引坡度是是两台及以上机车牵引规定牵两台及以上机车牵引规定牵引吨数的普通货物列车，在持续上坡道上，最后以引吨数的普通货物列车，在持续上坡道上，最后以机车计算速度等速运行的坡度机车计算速度等速运行的坡度。它是加力坡度路段。它是加力坡度路段的最大坡度。的最大坡度。72限制坡度主要对设计线的限制坡度主要对设计线的输送能力输送能力工程数量工程数量运营质量运营质量具有重要影响。具有重要影响。 ( (一一) )限制坡度限制坡度 xxjyiwiwPFG10)10(00 610365jHGNC HjNNGG 1

36、1限制坡度对设计线的影响限制坡度对设计线的影响 (1)对输送能力的影响对输送能力的影响 73各种限制坡度的输送能力各种限制坡度的输送能力74 (2)对工程数量的影响对工程数量的影响 平原地区平原地区 一般影响不大，但在需要立交的道路与通航河流时，一般影响不大，但在需要立交的道路与通航河流时，因要保证净空而使桥梁抬高，若采用较大的限制坡度，因要保证净空而使桥梁抬高，若采用较大的限制坡度，可使桥梁两端引线缩短，填方数量减少。可使桥梁两端引线缩短，填方数量减少。 丘陵地区丘陵地区 采用较大的限制坡度，可使线路高程升降较快，能采用较大的限制坡度，可使线路高程升降较快，能更好地适应地形起伏，从而避免较大

37、的填挖方，减少更好地适应地形起伏，从而避免较大的填挖方，减少桥梁高度，缩短隧道长度，使工程数量减少，工程造桥梁高度，缩短隧道长度，使工程数量减少，工程造价降低。价降低。不同限坡的起伏纵断面不同限坡的起伏纵断面75 若限制坡度小于自然纵坡，线路需要迂回展长，若限制坡度小于自然纵坡，线路需要迂回展长，才能达到控制点预定高程，工程数量和造价急剧增才能达到控制点预定高程，工程数量和造价急剧增加。加。 越岭地段越岭地段宝成线宝鸡秦岭间展线示意图宝成线宝鸡秦岭间展线示意图 宝鸡秦岭间直线距离宝鸡秦岭间直线距离25km，高差，高差810m，自然纵坡，自然纵坡32.4；30中选方案线路长中选方案线路长44.3

38、km，20比较方案比较方案线路长线路长61.9km，土建工程的造价前者仅为后者的，土建工程的造价前者仅为后者的56。76 (3)对运营费用的影响对运营费用的影响 在完成相同运输任务的前提下，采用的限制坡度越大，在完成相同运输任务的前提下，采用的限制坡度越大，则货物列车的牵引质量越小，需要开行的货物列车对数则货物列车的牵引质量越小，需要开行的货物列车对数越多，机车台数增多，机车乘务组、燃料消耗、修理费越多，机车台数增多，机车乘务组、燃料消耗、修理费用等加大，区间距离缩短，车站数目加多，管理人员和用等加大，区间距离缩短，车站数目加多，管理人员和日常开支增加，列车区段速度降低，旅途时间加长，相日常开

39、支增加，列车区段速度降低，旅途时间加长，相应开支加大。应开支加大。 但在自然纵坡陡峻地区，采用相适应的限制坡度，可但在自然纵坡陡峻地区，采用相适应的限制坡度，可以缩短展线长度，降低工程投资。所以平均自然纵坡陡以缩短展线长度，降低工程投资。所以平均自然纵坡陡峻地区，应采用与其相适应的较大的限制坡度，力争不峻地区，应采用与其相适应的较大的限制坡度，力争不额外展长线路。额外展长线路。772 2影响限制坡度选择的因素影响限制坡度选择的因素铁路等级铁路等级地形地别地形地别平原平原丘陵丘陵山区山区平原平原丘陵丘陵山区山区牵引牵引种类种类电电力力6.012.015.06.015.020.0内内燃燃6.09.

40、012.06.09.015.0限制坡度最大值限制坡度最大值(1)铁路等级铁路等级 (2)运输需求和机车类型运输需求和机车类型(3)地形条件地形条件 (4)邻线的牵引定数邻线的牵引定数(5)符合符合线规线规要求要求78 3 3分方向选择限坡分方向选择限坡 (1)分方向选择限坡条件分方向选择限坡条件 轻重车方向货流显著不平衡且长期存在；轻重车方向货流显著不平衡且长期存在； 分方向选择限制坡度，可以节省大量工程；分方向选择限制坡度，可以节省大量工程； 技术经济比较证明分方向选择限制坡度是合理的。技术经济比较证明分方向选择限制坡度是合理的。 79 (2)轻车方向限制坡度的限制轻车方向限制坡度的限制 不

41、应大于重车方向限制坡度的三机牵引坡度值。不应大于重车方向限制坡度的三机牵引坡度值。 轻车方向限制坡度值轻车方向限制坡度值ixq不应大于根据不应大于根据轻车方向轻车方向Gq 计算的坡度值。计算的坡度值。 ( (二二) )加力牵引坡度加力牵引坡度 某些越岭地段，可采用加力牵引，保持牵引定数不某些越岭地段，可采用加力牵引，保持牵引定数不变，从而可采用较陡的坡度线。这种用两台或更多机变，从而可采用较陡的坡度线。这种用两台或更多机车牵引的较陡坡度称为加力牵引坡度车牵引的较陡坡度称为加力牵引坡度(简称加力坡度简称加力坡度)。80 1采用加力坡度的注意事项采用加力坡度的注意事项 (1)加力牵引坡度应集中使用

42、，使补机能在较长的路加力牵引坡度应集中使用，使补机能在较长的路段上行驶，提高其利用率。段上行驶，提高其利用率。 (2)加力牵引地段宜与区段站或其他有机务设备的车加力牵引地段宜与区段站或其他有机务设备的车站邻接，以利用其机务设备。站邻接，以利用其机务设备。 (3)加力牵引坡度应根据牵引质量、机车类型、机车加力牵引坡度应根据牵引质量、机车类型、机车台数及加力牵引方式计算确定。台数及加力牵引方式计算确定。 (4)各级铁路电力、内燃牵引的加力牵引坡度值分别各级铁路电力、内燃牵引的加力牵引坡度值分别不得大于不得大于30.0和和25.0。81电力和内燃牵引的加力牵引坡度电力和内燃牵引的加力牵引坡度() 限

43、制坡度限制坡度双机牵引坡度双机牵引坡度三机牵引坡度三机牵引坡度电力电力内燃内燃电力电力内燃内燃4.09.08.514.013.05.011.010.516.515.56.013.012.519.018.57.014.514.521.521.08.016.516.024.023.59.018.518.026.525.010.020.020.029.011.022.021.530.012.024.023.513.025.525.014.027.515.029.016.030.0823：。437747. 3180200 Rlm 83.252sec)(m 91.37218021802m 86.1912

44、tan)(000RPRElRlRLmPRT m 3 . 0500246024220RlPm 3020lm83ZH=QD+(D-T)=K25+536.32+(893.86-191.86)=K26+238.32HY=ZH+l0= K26+238.32+60= K26+298.32HZ=ZH+L= K26+238.32+372.91= K26+611.23YH=HZ-l0= K26+611.23-60= K26+551.23QZ=ZH+L/2= HY+(L-2l0)/2= K26+424.7884 二、坡段长度二、坡段长度 不同坡长的纵断面不同坡长的纵断面 1 1坡段长度对工程和运营的影响坡段长度对

45、工程和运营的影响 (1)对工程数量的影响对工程数量的影响 短的坡段长度可更好地适应地形起伏，但最短坡段短的坡段长度可更好地适应地形起伏，但最短坡段长度应保证坡段两端所设的竖曲线不重叠。长度应保证坡段两端所设的竖曲线不重叠。85 (2)对运营的影响对运营的影响 从运营角度看，因为列车通过变坡点时，变坡点前从运营角度看，因为列车通过变坡点时，变坡点前后的列车运行阻力不同，车钩间存在游间，将使部分后的列车运行阻力不同，车钩间存在游间，将使部分车辆产生局部加速度，影响行车平稳；同时也使车辆车辆产生局部加速度，影响行车平稳；同时也使车辆间产生冲击作用，增大列车纵向力，坡段长度要保证间产生冲击作用，增大列

46、车纵向力，坡段长度要保证不致产生断钩事故。不致产生断钩事故。86 坡段长度分析坡段长度分析 为减小坡段长度过短引起列车同时跨越两个以上的变为减小坡段长度过短引起列车同时跨越两个以上的变坡点，使得车辆运行过程中产生较大的局部加速度。一坡点，使得车辆运行过程中产生较大的局部加速度。一般情况下，要求般情况下，要求列车最好不要同时跨越两个以上的变坡列车最好不要同时跨越两个以上的变坡点，即：坡段长度不小于货物列车长度的一半点，即：坡段长度不小于货物列车长度的一半。87 2 2坡段长度的规定坡段长度的规定 远期到发线有效长度远期到发线有效长度1050850750650最小坡段长度最小坡段长度4003503

47、00250纵断面宜设计为较长的坡段，旅客列车设计行车速度纵断面宜设计为较长的坡段，旅客列车设计行车速度为为160km/h的坡段，坡段长度不应小于的坡段，坡段长度不应小于400m，且最小，且最小坡段不宜连续使用两个以上；旅客列车设计行车速度小坡段不宜连续使用两个以上；旅客列车设计行车速度小于于160km/h的坡段，坡段长度不宜小于下表规定的数值。的坡段，坡段长度不宜小于下表规定的数值。88 3 3坡段长度可以设为坡段长度可以设为200m200m的几种特殊情况的几种特殊情况 (1)凸形纵断面坡顶为缓和坡度差而设置得分坡平段；凸形纵断面坡顶为缓和坡度差而设置得分坡平段； (2)最大坡度折减地段，包括

48、折减及其间形成的坡段；最大坡度折减地段，包括折减及其间形成的坡段； (3)在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和坡段；坡段； (4)长路堑内为排水而长路堑内为排水而设置的人字坡段。设置的人字坡段。89 对于改建既有线和增建第二线的坡段长度，在困难对于改建既有线和增建第二线的坡段长度，在困难条件下可减至条件下可减至200m。注意：凹形纵断面坡底为缓和坡度差而设置得分坡平注意：凹形纵断面坡底为缓和坡度差而设置得分坡平段，其长度按最小坡段长度取值！段，其长度按最小坡段长度取值！ 三、坡段连接三、坡段连接 ( (一一) )相邻坡段坡度差相邻坡段坡度差

49、纵断面的坡段上坡的坡度为正值，下坡的坡度为负纵断面的坡段上坡的坡度为正值，下坡的坡度为负值，相邻坡段坡度差的大小，以代数差的绝对值值，相邻坡段坡度差的大小，以代数差的绝对值i 表表示：示：i =i1i2。90 例如前一坡段的坡度例如前一坡段的坡度i1为为6下坡，后一坡段的坡度下坡，后一坡段的坡度i2为为4上坡，则坡度差上坡，则坡度差i为：为：i =i1i2=(6) (+4 )=10 线规线规规定：规定：相邻坡段的连接宜设计为较小的坡相邻坡段的连接宜设计为较小的坡度差，不得大于下表规定的数值。度差，不得大于下表规定的数值。相邻坡段最大坡度差相邻坡段最大坡度差远期到发线有效长度远期到发线有效长度(

50、m)(m)1050850750650最大坡度差最大坡度差()()一般一般8101215困难困难1012151891 三、竖曲线三、竖曲线 定义：定义：在线路纵断面的变坡点处设置的竖向圆弧称为在线路纵断面的变坡点处设置的竖向圆弧称为竖曲线。竖曲线。常用的竖曲线线形为圆曲线。常用的竖曲线线形为圆曲线。 1 1竖曲线设置原因竖曲线设置原因 (1)当机车车辆重心未达到变坡点时，将使前转向架当机车车辆重心未达到变坡点时，将使前转向架的车轮悬空，悬空高度大于轮缘高度时，将导致脱轨。的车轮悬空，悬空高度大于轮缘高度时，将导致脱轨。导轮悬空示意图导轮悬空示意图92 (2)当相邻车辆的连接处于变坡点附近时，车钩

51、要上、当相邻车辆的连接处于变坡点附近时，车钩要上、下错动，其值超过允许值将会引起脱钩。下错动，其值超过允许值将会引起脱钩。车钩错动示意图车钩错动示意图 2 2 设置竖曲线需要研究的问题设置竖曲线需要研究的问题 竖曲线半径设置竖曲线半径设置 竖曲线要素计算竖曲线要素计算 设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的限制条件93 (1)(1)竖曲线半径竖曲线半径 列车通过变坡点不脱轨要求。列车通过变坡点不脱轨要求。 如如i 3设置竖曲线即满足。设置竖曲线即满足。 满足行车平稳要求。满足行车平稳要求。 允许离心加速度的大小和行车速度有关。允许离心加速度的大小和行车速度有关。 满足不脱钩要求。满足不脱钩要求。 与

52、相邻车辆相对倾斜引起的车钩中心线上下位移允与相邻车辆相对倾斜引起的车钩中心线上下位移允许值有关，许值有关，Rv3000m即满足。即满足。 竖曲线半径与列车纵向力的关系。竖曲线半径与列车纵向力的关系。 线规线规规定：规定：路段设计速度为路段设计速度为160km/h的地段，的地段，当相邻坡段的坡度差大于当相邻坡段的坡度差大于1时，竖曲线半径应采用时，竖曲线半径应采用15000m；当路段设计速度小于；当路段设计速度小于160km/h，相邻坡段的，相邻坡段的坡度差大于坡度差大于3时，竖曲线半径应采用时，竖曲线半径应采用10000m。94 (2)(2)竖曲线要素计算竖曲线要素计算 竖曲线切线长竖曲线切线

53、长(m) 2000iRTSHSH竖曲线长度竖曲线长度KSH2TSH (m)竖曲线纵距竖曲线纵距y(m) 22SHRxy (m) 22SHSHSHRTE95 (3)(3)设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的限制条件 需要设置竖曲线的坡度代数差需要设置竖曲线的坡度代数差 竖曲线不应与缓和曲线重叠竖曲线不应与缓和曲线重叠 如两者重叠，一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形如两者重叠，一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形竖曲线，都要改变形状，影响行车的平稳；另一方面竖曲线，都要改变形状，影响行车的平稳；另一方面给养护维修带来一定困难。给养护维修带来一定困难。 竖曲线不应设在明桥面上竖曲线不应设在明桥面上 在明桥在明

54、桥(无碴桥无碴桥)面上设置竖曲线时，其曲率要用木面上设置竖曲线时，其曲率要用木楔调整，给施工养护带来困难。楔调整，给施工养护带来困难。 路段设计速度为路段设计速度为160km/h的地段，当相邻坡段的坡的地段，当相邻坡段的坡度差大于度差大于1时，竖曲线半径应采用时，竖曲线半径应采用15000m；当路段；当路段设计速度小于设计速度小于160km/h，相邻坡段的坡度差大于，相邻坡段的坡度差大于3时，时，竖曲线半径应采用竖曲线半径应采用10000m。96 例如设计时速为例如设计时速为140km/h140km/h，要保证竖缓不重合。，要保证竖缓不重合。 在第在第、变坡点处，变坡点处，i=6， TSH=3

55、0m，即，即ZH、HZ点距离变坡点的距离不小于点距离变坡点的距离不小于30m。 在第在第 变坡点处，变坡点处，i=12，TSH=60m，即，即HY、YH点距离变坡点的距离不小于点距离变坡点的距离不小于60m。97 试分析变坡点距离试分析变坡点距离ZY、YZ点的最小距离应该是多点的最小距离应该是多少？少？ Lmin=TSH+m =7.5(5.0)i+l0 / 2 为了保证竖曲线不设在明桥面上，变坡点距明桥面为了保证竖曲线不设在明桥面上，变坡点距明桥面端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。 变坡点至明桥面的距离变坡点至明桥面的距离 竖曲线不应与道岔重叠竖曲线不应与

56、道岔重叠 为了保证竖曲线不与道岔重叠，变坡点与车站站坪为了保证竖曲线不与道岔重叠，变坡点与车站站坪端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。102 线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度线路纵断面设计时，在需要用足最大坡度(包括包括限制坡度与加力牵引坡度限制坡度与加力牵引坡度)的地段，当平面上出现的地段，当平面上出现曲线或遇到长于曲线或遇到长于400m的隧道时，因为附加阻力增的隧道时，因为附加阻力增大、粘着系数降低，而需将最大坡度值减缓，以大、粘着系数降低，而需将最大坡度值减缓，以保证普通货物列车以不低于计算速度或规定速度保证普通货物列车以不低于计算速度或规定速度通

57、过该地段。此项工作称为通过该地段。此项工作称为最大坡度的折减。最大坡度的折减。 四、最大坡度折减四、最大坡度折减103 在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保证列车不低于计算速度运行。证列车不低于计算速度运行。 曲线附加阻力产生的原因：曲线附加阻力产生的原因： 轮缘与钢轨额外摩擦；轮缘与钢轨额外摩擦； 离心力下，轮轨额外横向滑动；离心力下，轮轨额外横向滑动；104 内外轨长度不同，轮轨间额外纵向滑动；内外轨长度不同，轮轨间额外纵向滑动；卡滞蠕滑现象卡滞蠕滑现象 转向架绕

58、心盘转动，上下心盘产生摩擦，有转向架绕心盘转动，上下心盘产生摩擦，有关轴承摩擦加剧。关轴承摩擦加剧。 因此设计坡度不得大于最大坡度减去曲线附因此设计坡度不得大于最大坡度减去曲线附加阻力存在所产生相应的坡度值，即：加阻力存在所产生相应的坡度值，即：i =imaxiR ()106作业：作业： 1双线铁路通过能力为什么不是单线铁路的两倍？双线铁路通过能力为什么不是单线铁路的两倍？ 2某电力机车单机牵引的单线铁路，采用半自动某电力机车单机牵引的单线铁路，采用半自动闭塞方式闭塞方式Tt=90min，tB=6min，tH=3min；普通货物列；普通货物列车站间往返运行总时间为车站间往返运行总时间为28mi

59、n，Gj=2600t，折算的，折算的普通货物列车对数是通过能力的普通货物列车对数是通过能力的80%，=1.15，请计，请计算输送能力。算输送能力。 107 1：因为单线铁路一般采用因为单线铁路一般采用半自动闭塞半自动闭塞，采，采用公式：用公式： (对对/d)，而我国单线铁路，而我国单线铁路站间距离一般为站间距离一般为815公里，普通货物列车单公里，普通货物列车单程运行时分在程运行时分在1015min，加上车站作业间隔，加上车站作业间隔时分，公式中的分母时分，公式中的分母(运行图周期运行图周期)一般在一般在30min以上；而双线铁路一般采用以上；而双线铁路一般采用自动闭塞自动闭塞，采用公，采用公

60、式：式： (列列/d)，分母，分母I =810min，由，由两公式可以看出分子相同，分母不是简单的两公式可以看出分子相同，分母不是简单的2倍倍关系。关系。HBFWTttttTN 1440ITNT 14401082：)/(49.3636289014401440dttttTNHBFWT对对 )a/Mt(766.2315. 1102600)8 . 036(36510GN365C66jH 取取 N=36（对（对/d）109 在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线在曲线地段，货物列车受到的坡度阻力和曲线阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保阻力之和，不得超过最大坡度的坡度阻力，以保证列车不低于计算