铁路线路与站场课件：线路平纵断面

平纵断面认知【案例引入】“4·28”胶济铁路特别重大交通事故2008

年

4

月

28

日，百年胶济铁路发生一场悲剧：当日凌晨

4

时

41

分，北京至青岛的

T195次下行到胶济线周村至王村区间时，客车尾部第

9

节至第

17

节车厢脱轨，脱轨车辆侵入上行正线，与上行的烟台至徐州的

5034

次旅客列车相撞，致使

5034

次列车机车和

1-5

五

节车厢脱轨，造成重大人员伤亡。这场灾难已夺去

72

人的生命，另外还有

416

人受伤。

【项目描述】铁路线路是列车及机车车辆安全平稳运行的重要基础保障，为贯彻国家“创新、协调、

绿色、开放、共享”发展理念，落实现代交通运输的综合发展、保护自然生态和环境、节约

土地和能源等技术要求，我国铁路线路的设计需注重综合选线，强化安全优先原则，限于地

形、地质、水文条件制约，铁路线路建成后不可避免地会存在曲线、坡度等。知识目标能力目标素质目标（1）了解铁路线路的不

同分类；（2）了解普速铁路及高

速铁路的线路标志；（3）熟悉铁路线路平面、纵断面的组成要素；（4）掌握高速铁路、城

际铁路、客货共线铁路及重载铁路线路平面的曲线半径、缓和曲线、夹直线、线间距等参数的技术标准；（5）掌握高速铁路、城

际铁路、客货共线铁路及重

载铁路线路纵断面竖曲线、

限制坡度等参数的技术标准（1）能陈述铁路线路的

不同等级、不同分类；（2）能辨别普速铁路及

高速铁路的线路标志；（3）能熟知铁路线路平

面、纵断面的组成要素；（4）能进行曲线附加阻

力的计算；（5）能进行换算坡度的

计算；（6）能掌握高速铁路、

城际铁路、客货共线铁路及

重载铁路线路平面、纵断面

相关参数的技术标准（1）培养学生家国情

怀、铁路情怀和责任担当意

识；（2）树立铁路安全第一

的意识；（3）具备良好的服务意

识、奉献意识；（4）培养学生探索学习

方法的能力；（5）培养学生良好的团

队合作意识；（6）培养培养学生安全

与自我保护能力【教学目标】任务

1

线路平面基本知识【任务引导】引导问题:不管是道路，还是铁路，都希望线路是笔直的，那为什么我们修建的线路

，除了直线，总有曲线存在呢？胶济铁路事故事发地段曲线半径及限速值为多少？【知识要点】线路平面的组成要素、曲线附加阻力的确定，高速铁路线路平面、城际铁路线路平面、

客货共线铁路和重载铁路线路平面的基本知识【知识讲解】铁路线路在空间的位置用它的中心线表示。线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线

AB

与两路肩边缘水平连线

CD

交点

O

的纵向连线。知识点一、线路平面的组成要素线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面。线路平面能够表明线路的直、曲变化状态。线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫铁路线路的纵断面，表明线路的坡度变化。线路平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成。1

圆曲线铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本要素有：曲线半径

R，曲线转角

α，曲

线长度

L，切线长度

T。在线路设计时，一般是先设计出

α

和

R，再按下式算出

T

及

L：圆曲线半径愈小，弯曲度愈大。小半径曲线对运营不利，这是因为小半径曲线会：

1)限制列车运行速度，增加轮轨磨耗，降低轮轨间的粘着系数，增加列车运行阻力；

2)增加轮轨设备和维修工作量。2

缓和曲线为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免离

心力的突然产生和消除，常需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲

线称为缓和曲线。曲线半径由无穷大∞逐渐减小至它所衔接的圆曲线半径

R

大小，或从圆曲线的半径

R

逐渐增加到无穷大∞，通过该线路的列车所受的离心力逐渐增加(或减少)，列车不会产生强烈的横向摇摆，有利于改善运营条件，保证列车安全和平顺。3

曲线外轨超高机车车辆在曲线上运行时，由于离心力的作用使曲线外轨承受了较大的压力，因而造成

两股钢轨磨耗不均匀现象，并使旅客感到不舒适，因此通常要将曲线上的外轨抬高，使机车

车辆内倾，以平衡离心力的作用。1)超高的设置及其变化过程无论同向或反向曲线，曲线外轨都要设置超高，而在直线地段则不设超高。超高的变化

过程是“从有到无、从无到有”。2)超高带来的影响超高将引起车身倾斜度和外轮竖向加速度的不断变化，使机车车辆的转向架弹簧发生振

动和车身发生横向摇摆。4

夹直线为保证列车运行平稳，两条相邻曲线间应设置一定长度的直线，称为夹直线。

两相邻曲线转向相同时称为同向曲线；转向相反时，称为反向曲线。5

小半径曲线轨距加宽由于机车车辆具有固定轴距，在曲线上运行时转向架的纵向中心线与曲线轨道中心并不

一致，因而引起转向架前一轮对外侧车轮轮缘和后一轮对的内侧车轮轮缘挤压钢轨的情况，

为避免机车车辆通过曲线产生过大的轮轨阻力，减缓车轮轮缘和钢轨的磨耗，降低轨道设备

和机车车辆的维护养护费用，所以在曲率半径小于

300-400m

的小半径曲线的轨道上，轨距

应作

5-15mm

的加宽。加宽时仅需内轨内移，内移量根据最小弯道半径和车辆轴距决定。6

小半径曲线线间距加宽由于车辆在运行过程中拐弯时，车辆转向架沿轨道运行，但车辆本身(每节车厢)不能弯

曲，这就使得线间距的净距减小了，为了避免车辆某些部分脱离限界，需要在曲线段设置加宽，一般曲线半径大的不需要设置加宽。7

曲线附加阻力基本阻力：列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力。包括车轴与轴承之间、

轮轨之间以及钢轨接头对车轮的撞击阻力等。基本阻力在列车运行时总是存在的。附加阻力：列车在线路上运行时，受到的额外阻力，如坡道阻力、曲线阻力、起动阻力

等。附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定，阻力方向与列车运行方向相反。曲线附加阻力：当列车通过曲线时，由于惯性的作用，外侧车轮轮缘紧压外轨头，产生

滑动摩擦，车轮在轨面产生的横向滑动加剧。又由于曲线外轨长于内轨，外轮在外轨上的滑

行等原因，运行中的列车所受阻力比在直线上所受阻力大，两者之差称为曲线附加阻力。单位曲线附加阻力的计算：曲线附加阻力与列车重量之比，称为单位曲线附加阻力。用Wr（N/KN）表示。例题：有一货物列车长度为

480

米，列车总重

2800t，以

80km/h

速度通过一段半径为

1200

米的曲线，曲线长度为

500

米，计算列车通过该曲线的曲线附加阻力是多少？解析：由于

lr

≥ll，曲线长度大于列车长度，故

wr

=

600/R

=600/1200=0.5(N/kN)

列车重力

Qg=2800*10=28000(kN)曲线附加阻力

Wr

=wr

Qg

(N)=

0.5*28000=14000(N)

知识点二、线路平面的一般规定1

线路平面设计标准应与路段设计速度相匹配。2

正线曲线半径应结合工程条件、设计速度以及减少维修等因素，因地制宜，由大到小

合理选用，最大值不应大于

12000m。改建既有线或增建第二线时。最小曲线半径应结合既

有线特征和工程条件比选确定。

3

直线与圆曲线间应采用三次抛物线型缓和曲线连接。4

车站两端减加速地段的线路设计，应根据行车速度和速差选用相匹配的曲线半径。5

新建铁路正线不应设计复曲线；改建既有线特殊困难条件下可保留复曲线。6

双线铁路两线线间距不变地段的平面曲线，宜设计为同心圆。7

特殊结构桥梁地段的平面线型宜设计为直线，困难条件下设计为曲线时，宜采用较大

的曲线半径。明桥面桥的平面线型不应设计为反向曲线，也不宜设计为缓和曲线。8

隧道地段的平面线型宜设计为直线。受地形、地质等条件限制设计为曲线时，曲线宜

设在洞口附近。9

站坪长度应根据远期到发线有效长度、正线数目、车站种类和车站布置形式等条件计

算确定。10

高速铁路、城际铁路的正线与联络线、动车组走行线并行地段的线间距，应根据相

邻线路的行车速度、高程关系、线间各种建(构)筑物以及养护维修条件综合确定，且不应小

于

5.0m。11

三线及四线区间的第二线与第三线的线间距不应小于

5.3m。相邻两单线铁路、两线

并行不等高地段或线间设置其他设备时，最小线间距应根据相关技术要求计算确定。12

改建既有线和增建第二线的新建桥梁位置及两线间的距离，应根据水文和地质条件、

既有桥梁现状、通航要求、施工和运营干扰等因素，经技术经济比选确定。13

线路与其他铁路、公(道)路、管道并行地段的间距，应结合技术要求、安全防护、养

护维修等因素综合分析确定。14

车站咽喉区范围内的正线平面线型应设计为直线。

知识点三、高速铁路线路平面设计规定1

正线平面最小曲线半径选用应符合以下规定：

1)与设计速度匹配的平面最小曲线半径应符合表

2-1-1

的规定。限速地段(250km/h

以下)平面最小曲线半径选用应符合下表的规定2

区间正线线间距应符合表

2-1-3

的规定，曲线地段可不加宽。3

缓和曲线长度应根据设计速度、曲线半径和地形条件合理选用。4两相邻曲线间的夹直线和两缓和曲线间的圆曲线最小长度应根据下列公式计算确定，并符合表2-1-4的规定。一般条件下：L≥0.8v困难条件下：L≥0.6v式中L—夹直线或圆曲线长度(m)；v—设计速度(km/h)。知识点四、城际铁路线路平面设计规定1

正线平面最小曲线半径选用应符合以下规定：

1)与设计速度匹配的平面最小曲线半径应符合表

2-1-5

的规定。2)限速地段平面最小曲线半径选用应符合下表的规定。2区间正线线间距应符合下列规定。1)直线地段线间距不应小于表2-1-7的标准2)城际铁路线路设计速度为200km/h线路的曲线地段线间距可不加宽。3)城际铁路线路设计速度为160km/h及以下线路的曲线线间距加宽值可按表2-1-8选用。3

缓和曲线长度应根据设计速度、曲线半径和地形条件合理选用。4

两相邻曲线间的夹直线和两缓和曲线间的圆曲线最小长度应根据下列公式计算确定，

并符合表

2-1-9

的规定。一般条件下：L≥0.6v；

困难条件下：L≥0.4v式中

L—夹直线或圆曲线长度(m)；

v—设计速度(km/h)。

知识点五、客货共线铁路、重载铁路线路平面设计规定1客货共线铁路线路平面最小曲线半径选用应符合表2-1-10的规定。2重载铁路平面最小曲线半径不应小于800m，困难难条件下不应小于600m。3缓和曲线长度应根据设计速度、曲线半径和地形条件合理选用。4改建既有线和增建第二线的并行地段采用规定的缓和曲线长度将引起较大工程时，可采用较短的缓和曲线，改建既有线在线路条件和建筑物限制等困难条件下，可在同一曲线的两端采用不等长的缓和曲线。5圆曲线和夹直线的长度不应小于表2-1-11规定的数值。改建既有线和增建第二线的并行地段，特殊困难条件下，对旅客列车设计速度小于100km/h的地段有充分的技术经济依据时，圆曲线长度和夹直线长度可不受表2-1-11规定的数值限制，但不得小于25m。6增建的第二线宜设在既有线一侧，如需换侧，宜在曲线上或车站附近完成。7区间直线地段线路线间距不小于表2-1-12规定的数值。8当曲线两端直线地段的线间距采用表2-1-12规定的数值时，曲线线间距加宽应采用表2-1-13规定的数值。【技能训练】训练任务：根据已知条件计算曲线附加阻力已知：货物列车长度为

490

米，列车总重

3000t，以

60km/h

速度通过一段半径为

800

米

的曲线，曲线长度为

500

米，计算列车通过该曲线的曲线附加阻力是多少？操作步骤：第一步：考虑列车长度及曲线长度，根据公式计算单位曲线附加阻力；

第二步：根据公式计算曲线附加阻力；第三步：判断是否满足条件。【任务自测】一、填空题1、线路平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的()组成。2、在线路平面设计时，为缩短线路长度和改善运营条件，应尽可能设计较长的()段，但当线路遇到地形、地物等障碍时，为减少工程造价和运营支出，应设置()。3、一般情况下，曲线半径愈()，行车速度可以愈高，但工程量愈大，工程费用愈高。4、曲线附加阻力与列车重量之比，称为()。用（N/KN）表示。5、线路平面设计标准应与()相匹配。6、直线与圆曲线间应采用()型缓和曲线连接。二、选择题1、隧道地段的平面线型宜设计为()。A曲线

B竖曲线

C夹直线

D直线2、三线及四线区间的第二线与第三线的线间距不应小于()m。A4.0

B5.2

C4.2

D5.33、高速铁路、城际铁路的正线与联络线、动车组走行线并行地段的线间距，应根据相邻线路的行车速度、高程关系、线间各种建(构)筑物以及养护维修条件综合确定，且不应小于()m。A5.0

B5.2

C4.2

D5.3三、名词解释1、基本阻力2、附加阻力3、曲线附加阻力4、圆曲线5、缓和曲线6、夹直线四、判断题1、改建既有线和增建第二线的新建桥梁位置及两线间的距离，应根据水文和地质条件、既有桥梁现状、通航要求、施工和运营干扰等因素，经技术经济比选确定。()2、线路与其他铁路、公(道)路、管道并行地段的间距，应结合技术要求、安全防护、养护维修等因素综合分析确定。()3、车站咽喉区范围内的正线平面线型应设计为曲线。()4、高速铁路两相邻曲线间的夹直线和两缓和曲线间的圆曲线最小长度应根据下列公式L≥0.8v(v—设计速度(km/h))计算确定。()5、城际铁路线路设计速度为160km/h线路的曲线地段线间距可不加宽。()6、重载铁路平面最小曲线半径不应小于900m，困难难条件下不应小于600m。()五、简答题1、铁路线路平面的组成要素有哪些？2、为什么要设置曲线外轨超高？3、小半径曲线线间距为什么要设置加宽？4、小半径曲线轨距为什么要设置加宽？任务

2

线路纵断面基本知识【任务引导】某局司机操纵不当造成列车坡停一般

D15

类事故：2012

年

10

月

9

日

21

时

40

分，46551

次（吉机

HXN5

型

0556

号机车）行至长图线六道河-老爷岭间

186

公里

220

米处，坡停请求

救援，老爷岭站利用

DF4-5173

号机车担当前部救援，于

22

时

45

分将该列车拉至老爷岭站，

影响本列晚点。

引导问题：在修建铁路线路时，不同等级的铁路线路其限制坡度范围有何区别？【知识要点】线路纵断面的组成要素、高速铁路线路纵断面、城际铁路线路纵断面、客货共线铁路和

重载铁路线路纵断面基本知识【知识讲解】知识点一、线路纵断面的组成要素线路中心线纵向展直后在铅垂面上的投影，叫线路的纵断面。线路纵断面只表明线路的坡度变化。线路纵断面由平道、坡道及设于变坡点处的竖曲线组成。1坡道坡道的坡度铁路线路坡道坡度的大小是用千分率表示的，即某段坡道两端点的高差h与水平距离l之比，用i‰表示。相邻两坡段的交点叫变坡点，两变坡点间的距离叫坡段长度。2

竖曲线竖曲线就是在纵断面上的圆曲线。知识点四、城际铁路线路纵断面设计规定1城际铁路线路正线宜设计为较长的坡段。最小坡段长度一般条件下不应小于400m；困难条件下不应小于200m，且不宜连续使用。2城际铁路线路设计速度为160km/h及以上的线路，当相邻坡段的坡度差大于或等于1‰时，采用圆曲线型竖曲线连接；设计速度为160km/h以下的线路，当相邻坡段的坡度差大于或等于3‰时，采用圆曲线型竖曲线连接，最小竖曲线半径数值参考表2-2-3。3坡道附加阻力列车在坡道运行时，会受到一种由坡道引起的阻力，称为坡道附加阻力。坡道附加阻力与列车重力之比，叫做单位坡道附加阻力，用ωi来表示。4换算坡度列车在坡道上运行时有坡道附加阻力，在曲线上运行时有曲线附加阻力，当两种附加阻力同时存在时，列车所受单位附加阻力应为单位曲线附加阻力与单位坡道附加阻力之和，用ω总表示。单位坡道附加阻力在数值上等于该坡道的坡度千分数，因此，这个总的单位附加阻力也可用一个相当的坡道附加阻力代替，这个相当的坡道称为换算坡道。换算坡道的坡度称为换算坡度，其坡度千分数为：可知：当坡道上有曲线时，列车上坡运行时坡道就显得更陡；而下坡运行时，坡道则显得缓了。5限制坡度限制坡度是指某个区间或区段内对牵引重量起限制作用的坡道，即用一台机车牵引规定重量的货物列车，以规定的计算速度作等速运行时所能爬上的最大坡度。一条铁路线路的限制坡度愈小，机车牵引重量愈大，运营效率亦愈高。但采用过小的限制坡度，又可能造成土石方工程量的增加，提高线路造价。6

加力牵引坡度加力牵引坡度是指在大于限制坡度的坡道地段，为统一全区段的列车重量标准，保证必

要的线路通过能力，而进行多机牵引的坡度。重载铁路的限制坡度、加力牵引坡度应根据地形条件、牵引种类、机车类型、牵引重量

和运输需求必选确定。【技能训练】

训练任务：换算坡度计算。已知《技规》规定：进站信号机外，制动距离内，进站方向为超过6‰的下坡道，而接车线末端无隔开设备时，禁止办理相对方向同时接车和同方向同时发接列车。试按图示条件，检算该列车能否办理相对方向同时接车和同方向同时发接列车作业。操作步骤：第一步：考虑列车长度及曲线长度，根据公式计算曲线附加阻力；第二步：确定计算坡段，计算ωi=i（N/kN）；第三步：确定列车运行方向，按进站方向计算换算坡度，i换=i+ωr；第四步：判断是否满足条件。【任务自测】一、填空题1、线路中心线纵向展直后在铅垂面上的投影，叫线路的()，它只表明线路的坡度变化。2、线路纵断面由平道、()及设于变坡点处的竖曲线组成。3、铁路线路坡道坡度的大小是用()表示的。4、相邻两坡段的交点叫()点，两个()点间的距离叫坡段长度。二、选择题1、竖曲线半径不应大于()m。A15000

B25000

C20000

D300002、高速铁路、城际铁路的区间正线最大坡度应根据地形条件设计速度、运输需求和工程投资比选确定。最大坡度不宜大于()，困难条件下不应大于()。A3‰