铁路线路纵断面
铁路线路—铁路线路平纵断面
四、线路标志
线路标志类型： 公里标、半公里标、百米标、曲线标、圆曲线和缓和曲线的始终 点标、桥梁标、隧道标、涵渠标、坡度标及铁路局、工务段、线路 车间、线路工区和供电段的界标。
7、道口标志 设在道口两侧公路旁。
四、线路标志
8、防洪重点地段标 标志牌正面白底黑字，标注“防洪重点地段”，背面白底黑
竖杠，正面、背面均具有反光效果。
正线数目、限制坡 度、最小曲线半径、到 发线有效长度、牵引种 类、机车类型、牵引质 量、机车交路和闭塞类 型
二、铁路等级及主要技术标准
① 主
要 技
②
术
标
③
准
选
④
择
原
则
主要技术标准间应相互协调 主要技术标准应远近结合
要注意点线结合 考虑设计线的作用和运量
三.铁路线路平纵断面
铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。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。如下图所示：
ωr —— 单位曲线阻力（N/KN） R —— 曲线半径（m）
600 —— 据试验得出的数据。
3.2铁路线路平面的组成 线路的平面由直线、圆曲线以及缓和曲线组成。
3.2铁路线路平面的组成
①曲线要素
铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线半 径R，曲线转角α，曲线长L，切线长度T，缓和曲线长度L0。
二、铁路等级及主要技术标准
2.1 铁路等级定义: 铁路等级是根据铁路线在铁路网中的作用、 性质和远期客货运量，以及最大轴重和列车 速度等条件，对铁路划定的级别。 地位: 是铁路的基本标准，设计铁路时需先确定 铁路等级，然后选定其他主要技术标准和各 种运输装备的类型。
铁路线路纵断面设备标准和修理要求
铁路线路纵断面设备标准和修理要求第3.2.1条线路大修时，应改善线路坡度。
如既有线路坡度超过限制坡度且改善困难时，可保持原状。
线路大修纵断面设计，应符合下列规定：一、应设计长坡段。
允许速度大于160km/h的线路最小坡段长度不应小于600m，困难条件下最小坡段长度不应小于400m；其他线路坡段长度不应小于该区段到发线有效长度的一半，个别困难地段也不应小于200m。
二、相邻坡段的连接，应按原线路标准设计为抛物线形或圆曲线形竖曲线。
1．允许速度不大于160km/h的线路，采用抛物线形竖曲线时，若相邻坡段的坡度代数差大于2‰，应设置竖曲线。
20 m范围内竖曲线的变坡率，凸形不应大于1‰，凹形不应大于0.5‰。
采用圆曲线形竖曲线时，若相邻坡段的坡度代数差大于3‰，应设置竖曲线，竖曲线半径不得小于10000m，困难地段不得小于5000m。
2.允许速度大于160km/h的线路，坡度代数差不小于1‰时，应设置圆曲线形竖曲线，竖曲线半径不应小于15000 m，且长度不应小于25m。
竖曲线不得与竖曲线、缓和曲线重叠，不得侵入道岔、调节器及明桥面。
第3.2.2条两线路中心距不大于5 m时，其轨面标高应设计为同一水平，困难地段高度差可不大于300 mm，但易被雪埋地段的轨面标高差不应大于150 mm，道口处不应大于100 mm。
第3.2.3条大修地段与非大修地段的连接顺坡，应设在大修地段以外。
其顺坡率为：允许速度不大于120 km/h的线路不应大于2.0‰，允许速度为120（不含）～160km/h的线路不应大于1.0‰，允许速度大于160 km/h的线路不应大于0.8‰。
第三节有砟道床第3.3.1条道床大修，枕下道床厚度应符合表3.3.1的规定。
道床厚度标准（mm）表3.3.1五年内年计划通过总质量（Mt）W年≥50 50＞W年≥25 25＞W年≥15 W年＜15无垫层的碎石道床一般路基450 450 400350 不易风化的岩石、碎石路基350 350 30030有垫层的碎石道床（碎石/垫层）300/200 300/200 250/200250/20有砟桥面υmax≤120km/h 250上的碎石道床υmax＞120km/h 300注：允许速度大于120km/h的线路，无垫层时碎石道床厚度不得小于450mm；有垫层时碎石道床厚度不得小于300mm，垫层厚度不得小于200mm。
铁路线路平面图和纵面图
铁路线路的平面和纵断面一、铁路线路的平面及平面图一条铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线表示的。
中心线点的位置是在路肩连线CD的中点O，如图2-1-2所示。
图2-1-2铁路线路中心线点的位置（一）铁路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；线路中心线（展直后）在垂直面上的投影，叫做铁路线路的纵断面。
从运营的观点来看，最理想的线路是既直又平的线路。
但是天然地面情况复杂多变（有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物），如果把铁路修得过于平直，就会造成工程数量和工程费用大，且工期长，这样既不经济，又不合理，有时也不现实。
从工程的角度来看，铁路线路最好是随自然地形起伏变化，这样，既可以减少工程数量、降低造价，甚至可以缩短工期。
但是这会给列车运营造成很大困难，甚至影响铁路行车的安全与平稳。
选定铁路线路的空间位置，应该综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，在满足运营基本要求的前提下，尽量减少工程量，降低造价。
如某条铁路经过A、B、C三点（图2-1-3），如果把AB和BC分别用直线连接起来，那么在AB之间要建筑两座桥梁，在BC 之间要开凿一座隧道。
在工程上是不合理、不经济的，而应分别用折线ADB和BEC来代替。
在折线的转角处，则用曲线来连接。
因此，直线和曲线就成为线路平面的组成要素。
图2-1-3铁路线路绕避地形障碍示意图（二）曲线附加阻力与曲线半径列车在线路上运行，总会受到各种阻力。
阻力方向与列车运行方向相反。
归纳起来，阻力主要有两大类。
1.基本阻力基本阻力是指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的摩擦阻力、轮轨之间的摩擦阻力，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。
2.附加阻力附加阻力是列车在线路上运行时，除基本阻力外所受到的额外阻力。
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。
线路平面上有了曲线（弯道）后，给列车运行造成阻力增大和限制列车速度等不良影响。
铁路线路的平面和纵断面
（2）基本建设 定测，技术设计，施工图设计，工程施工，验收 投产
（3）投资效果反馈 铁路运行若干年后，由建设单位会同有关部门， 对工程质量、技术指标和经济效益考察验证。
（1）铁路等级
铁路等级是铁路的基本标准，设计铁路时，首要 任务就是确定铁路等级
我国铁路的等级分为三级，用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ表示
并标明平面、纵断面的各项有关资料的图纸，叫 做线路纵断面图。
坐过火车的同学可能都会注意到，铁路两旁有许多 各种各样的标志，高矮胖瘦、形状各一
为何需要设置线路标志？
为了线路的维护和养护、为了司机和车长等掌握线 路的变化 ，所以设置线路标志
公里标、半公里标、曲线标、圆曲线和缓和曲线始 终点标、桥梁及坡度标
径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、 到发线有效长度和闭塞类型
根据铁路能力确定上述标准，不同的标准对设计线 的工程造价和运营质量有重大影响
铁路线路分类
铁路线路分为正线、站线、段管线、岔线及特别用 途线
正线是指连接车站并贯穿或直股伸入车站的线路
站线是指站内除正线以外的到发线、调车线、牵出 线、货物线及站内指定用途的比例尺，把线路中心线及其两侧的地面情况 投影到水平面上，就构成了铁路线平面图
（1）铁路线路的纵断面
为了适应地面的起伏，线路上除了平道以外，还 修成不同的坡道，平道和坡道就成了线路纵断面 的组成要素
坡度表示坡道线路中心线与水平面夹角的正切值
i h tan
L
i表示坡度值，L=1500， h=9，则i为千分之6
每一铁路区段都是由许多平道和不同坡度的坡道组成的。 坡道的坡度不同，它们对列车重量的影响也就不同。坡度 越大，阻力越大，列车牵引重量越小。
高速铁路运输设备第二章 第二节 线路的平面与纵断面
从铁路运营角度考虑，铁路线路最好是既平又直，这样可提高列车运行速度，增大牵引重量，节省运营费 用，提高运输能力。但由于地形、地物和地质条件等的限制，如将线路设计成既平又直，势必会增大土石方 工程量，从而大大提高造价。所以，铁路线路的平面与纵断面必须结合线路的具体情况，并按线路等级和 《铁路线路设计规范》所规定的技术标准进行设计。 一、线路平面 （一）线路平面组成 线路平面的组成包括直线与曲线，其曲线又由圆曲线和缓和曲线所组成。 在线路平面设计时，为缩短线路长度并改善运营条件，应尽可能地设计为直线。但当线路遇到地形、地质 与地物等障碍时，为躲避障碍并减少工程量或进行展线降坡以及实现线路控制点的连接等，都需要通过设置 线路曲线来实现。如图2-2-2所示。
图2-2-2
线路平面示意
1．圆曲线 铁路线路在转向处所设的曲线应为圆曲线（如图2-2-3所示），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）。
图2-2-3
圆曲线要素图
曲线半径（R）是铁路线路平面设计非常重要的技术标准，影响它大小的主要因素有列车运行速度、地形 地质条件、机车类型等。其中列车运行速度是决定线路最小曲线半径（R）的主要依据。
式中 H——段坡道两端点的高差（m）； L——段坡道两端点的水平距离（m）； i ——坡度值。
铁路线路根据地形的变化，可分为上坡、下坡和平道。上、下坡是按列车运行方向来区分的，通常用 “﹢”号表示上坡，用“﹣”号表示下坡，平道用“0”表示。例如，+6‰是表示线路每1000m的水平距离 升高6m；-6‰则表示线路每1000m的水平距高降低6m。 2．竖曲线 （1）变坡点与最小坡道段 线路纵断面上坡度的变化点叫做变坡点；相邻变坡点间的距离叫做坡段长度。从运营角度来看，纵断面 坡段一般应尽量长些，以有利于行车平稳，但也应考虑地形条件及工程量的大小。一般情况下，纵断面坡 段长度不短于远期列车长度的1/3，使一个列车长度范围内不超过两个变坡点，以减少变坡点附加力的叠加 而引起列车运行的不平稳。所以《铁路线路设计规范》规定了铁路线路的最短坡道段，见表2-2-3。 表2-2-3 最小坡道段长度
线路平面和纵断面
第一章 线路平面和纵断面运行列车和机车车辆的线路称为铁路线路，简称线路。
线路是机车车辆和列车运行的基础，它是由路基、桥隧建筑物、轨道组成的一个整体的工程结构。
为使列车按规定的最高速度安全、平稳和不间断地运行，铁路线路必须经常保持完好状态。
铁路线路的平面与纵断面不但确定了其在空间的位置，同时也为路基、桥涵、隧道及站场等其他设备的设置提供依据，对铁路通过能力及输送能力都有直接影响。
从运营的观点来看，最理想的线路是既平又直，但是天然地面情况复杂多变，有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物，如果把铁路修得过于平直，就会造成工程数量和工程费用的增加，并且将会延长工期。
所以，铁路线路平面与纵断面必须按线路等级和《铁路线路设计规范》规定的技术标准，结合具体情况设置。
第一节 线路平面铁路线路在空间的位置用它的中心线表示。
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。
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直线段，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，还应适当设置曲线。
为使列车由曲线到直线或由直线到曲线运行平稳，还应设置缓和曲线。
所以线路平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成。
一、圆曲线铁道线路在转向处所设的曲线为圆曲线，如图1-1所示，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 ：tan2T R α=⨯ （m ） （1-1）π180L R α=⋅⋅（m ） （1-2）图1-1 圆曲线要素图曲线转角 的大小由线路走向、绕过障碍物的需要等确定。
圆曲线半径的大小，反映了曲线弯曲度的大小。
圆曲线半径愈小，弯曲度愈大，行车速度愈低，工程费用愈低。
反之，圆曲线半径愈大，弯曲度愈小，行车速度愈高，工程费用愈高。
因此，正确地选用曲线半径就显得十分重要。
线路纵断面
线路纵断面铁路线路纵断面是线路中心线纵向展直后，其路肩高程在垂直面上的投影。
铁路线路纵断面由坡段（上坡、下坡、平坡）及连接相邻坡段的竖曲线组成。
线路纵断面标准包括坡度、限制坡度、变坡点与坡段长度、竖曲线等。
1.坡度线路的纵断面最好是平坡，但在工程上一般应根据地面的起伏设计成不同的坡道。
其坡度用坡道两端点高程差与其水平距离之比的千分率（‰）来表示，即1 000 m水平距离的线路上升或下降的以米计的高度。
2.限制坡度一定类型的机车、单机牵引一定重量的列车，在坡道上能够以计算速度做等速运行，这个最大坡度叫作限制坡度，简称限坡。
限坡是确定线路区段货物列车牵引重量的主要依据，也是铁路设计的主要技术标准之一。
若限坡大，则可以缩短线路长度、节省工程造价，但列车牵引重量小，输送能力低；若限坡小，则列车牵引重量和输送能力大、运营费用少，但线路长度要延长，工程量大，工程造价高。
因此，当设计一条线路的限坡时，应在满足该线路所需输送能力的情况下选择接近该线地形的自然坡度。
3.变坡点与坡段长度变坡点是线路纵断面上的坡度变化点。
相邻变坡点间的水平距离称为坡段长度。
从运营观点出发，纵断面最好有利于列车平顺运行，最好把纵断面设计成尽量长的同一坡度，以减少变坡点。
但在工程中，变坡点要和地面起伏相配合，较短的坡段更能适应地形的自然起伏，减少工程量。
因此，有时会出现过多的变坡点，使坡段长度缩短。
为兼顾起见，在设计纵断面时，有必要规定坡段的最短长度，一般应考虑使一个列车长度的变坡点不超过两个，以减少变坡点附加力的叠加影响，即坡段长度不宜小于远期货物列车长度的一半。
我国普速铁路最小坡段长度为200~500 m，视设计线的远期到发线的有效长度而定。
4.竖曲线在列车经过变坡点时，坡道起伏会使车钩内产生附加应力。
为避免因该应力过大而造成断钩事故，当相邻坡度的代数差超过一定限制时，还应在相邻坡段用一段圆顺的曲线连接，这种在线路垂直面上的曲线称为竖曲线。
《铁路线路纵断面》课件
坡向定义
坡向变化类型
坡向是指线路纵断面上任意一点所处位置 的倾斜方向。
坡向变化包括顺向坡、反向坡和回头坡等 。
坡向变化影响
设计原则
坡向变化对线路的排水系统、防护工程和 线路的美观度有影响。
在设计中，应尽量保持坡向的连续性和一 致性，避免不必要的坡向变化，以提高线 路的美观度和安全性。
坡型的变化
坡长的优化设计
总结词
坡长是铁路线路纵断面设计中需要考 虑的重要因素，它影响着线路的土石 方工程量和排水系统的设计。
详细描述
在坡长优化设计中，应根据地形起伏 变化和排水要求，合理确定坡长，以 减少土石方工程量，降低施工难度和 成本。
坡向的优化设计
总结词
坡向是铁路线路纵断面设计中需要考虑的重要因素，它影响着线路的排水和运营 安全。
坡型定义
坡型是指线路纵断面上不同坡度的组合形 式。
坡型变化影响
坡型变化对线路的土石方工程量、排水系 统和线路的安全稳定性有影响。
坡型变化类型
坡型变化包括直线型、折线型和曲线型等 。
设计原则
在设计中，应根据工程地质条件和环境因 素，合理选择坡型，以降低工程难度和成 本，同时确保线路的安全稳定运行。
04
详细描述
在坡向优化设计中，应结合地形、地质、气候等自然条件，合理选择坡向，以保 证排水顺畅，提高线路的运营安全性和稳定性。
坡型的优化设计
总结词
坡型是铁路线路纵断面设计中需要考虑的重要因素，它影响 着线路的景观和行车舒适性。
详细描述
在坡型优化设计中，应结合地形、地质、气候等自然条件， 以及行车舒适性和景观要求，合理选择坡型，以提高线路的 美观性和舒适性。
优化排水系统，提高线路效率
铁路线路的平面和纵断面
第二节铁路线路的平面和纵断面（于本章最后讲）铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。
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。
如下图所示：线路横断面线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面，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。
一、铁路线路的平面及平面图线路的平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成。
（一）曲线铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线半径 R ，曲线转角α ，曲线长 L ，切线长度 T ，如下图所示：圆曲线要素在线路设计时，一般是先设计出α和 R，在按下式计算出T及L：曲线半径愈大，行车速度愈高，但工程量愈大，工程费用愈高。
（二）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，如下图所示为设有缓和曲线的铁路曲线。
铁路曲线缓和曲线的特征为：从缓和曲线所衔接的直线一端起，它的曲率半径ρ 由无穷大逐渐减小到它所衔接的圆曲线半径 R 。
它可以使离心力逐渐增加或减小，不致造成列车强烈的横向摇摆，如图所示。
离心力变化示意图（三）夹直线两相邻曲线，转向相同，称为同向曲线；转向相反，称为反向曲线。
两条相邻曲线间应设置一定长度的直线，以保证列车运行的平稳，如下图所示。
车辆运行在同向曲线上，因相邻曲线半径不同，超高高度不同，车体内倾斜度不同；车辆运行在反向曲线上，因两曲线超高方向不同，车体时而向左倾斜，时而向右倾斜。
这两种情况都会造成车体摇晃震动。
夹直线愈短，摇晃振动愈大。
相邻曲线间的夹直线根据运营实践，为保证旅客舒适，夹直线长度应保持 2 ～ 3 辆客车长度，困难条件下，也不应短于 1 辆客车长度。
因此《铁路线路设计规范》规定各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度，如下表所示。
铁路线路中心线定义
铁路线路中心线定义铁路线路中心线是指铁路轨道的中心线，即铁轨铺设时两条钢轨之间的中心位置线。
它在整个铁路线路的设计和建设中扮演着至关重要的角色。
本文将详细介绍铁路线路中心线的定义，主要包含线路平面、线路纵断面、横断面、线路间距和线路设施等方面。
1. 线路平面线路平面是指铁路线路在水平面上的投影。
它反映了铁路线路的基本形状和结构，包括直线、曲线和道岔等组成部分。
线路平面确定了铁路线路的位置和方向，以及其与周围地形、建筑物和其他线路的关系。
在设计和建设过程中，需要充分考虑线路平面的布局和优化，以确保列车的安全、高效运行。
2. 线路纵断面线路纵断面是指铁路线路在垂直平面上的投影，反映了铁路线路的起伏变化和地形起伏。
它由海拔、坡度、竖曲线半径等要素构成。
这些要素直接关系到列车的运行速度、牵引功率和制动距离等方面。
在设计过程中，需要对线路纵断面进行合理的设计和控制，以确保列车能够安全、平稳地运行。
3. 横断面横断面是指铁路线路与地面垂直方向上的投影，包括两侧路基宽度、边坡角度、排水设备等要素。
横断面的设计直接影响到铁路线路占用的土地面积、工程量和投资等方面。
在设计过程中，需要对横断面进行合理的布置和优化，以达到工程经济、安全可*的目的。
4. 线路间距线路间距是指同方向上相邻两条铁路线路之间的距离。
它直接关系到列车的运行速度、安全和舒适性等方面。
根据规定，一般情况下，我国铁路线路间距为4至5米之间。
此外，还需考虑交叉方式和指示设备的设计，以确保列车在运行过程中的安全和可靠性。
5. 线路设施线路设施是铁路线路的重要组成部分，包括车站、信号机、接触网、通信设备等。
这些设施的设计和建设直接影响到铁路线路的使用功能和运输能力。
其中，车站是供乘客上下车和列车停靠的地方，需要根据客流量的大小和地理位置等因素进行合理布局；信号机是用来指示列车运行方向和速度的设备，需要保证其可靠性、准确性和实时性；接触网是给电力机车提供电能的设备，需要确保其稳定、安全；通信设备则是保证列车运行过程中通信畅通的重要手段，需要覆盖整个线路范围。
13线路纵断面组成
竖曲线设置的要求：两相邻坡段的坡度代 数差等于或大于2‰时，应在变坡点处设置竖 曲线。
7
竖曲线半径的设置规定应符合下表：
Hale Waihona Puke 线别正线区间 车站端部
联络线、出入线、车场线
一般情况
困难情况
5000m
2500m
3000m
2000m
2000m
8
线路纵断面的组成
1
铁路线路纵断面：铁路线路中心 线在竖直面上的投影称为纵断面。
2
铁路线路纵断面主要 组成曲线有：平道、坡 道和连接坡道间的竖曲 线组成。
3
平道：在地势开阔、平缓区域， 多以平道为主。
4
坡道：在地势陡峭、高差落差较 大区域，多以坡道为主。
5
竖曲线：在坡道变坡点处，为使 得列车平顺过渡，降低乘客不舒适 度，将坡度不同的坡道用竖曲线进 行连接。
铁路线路纵断面
谢谢观看
有道碴的桥梁可放在任何纵断面上。不铺道碴的钢桥，应尽量放在平道上，因为在坡道上的钢轨容易产生纵 向移动，造成病害，不利于行车安全和养护工作。隧道处的纵断面，可设置单向坡或人字坡，坡度一般不小于3‰, 以利于排水。但人字形坡通风不良，采用内燃机车或蒸汽机车牵引时，机车排出的废气或煤气会污染隧道内的空 气，影响旅客及乘务人员的健康，故宜用单向坡。不过，人字坡对施工是有利的，需要时也可采用。车站原则上 应设在平道上；如地形困难，不可避免时，也可设在坡道上；但应保证下列条件：①列车能起动；②停放的单独 车辆或列车不致溜走；③在车站范围内纵断面的平顺性。因此，站内坡度一般不得超过2.5‰,以保证列车起动。 只有在地形条件十分困难，对不办理调车或列车摘车等作业的中间站，其到发线可准许设在陡于2.5‰的坡道上, 但坡度的最大值，不得超过区间限制坡度减去起动附加阻力的数值。
在纵断面上相邻变坡点间的距离称为坡段长度。从运营观点上，最好把纵断面设计成尽量长的同一坡度。以 减少变坡点。为了减少土石方工程，相反地，变坡点要和地面起伏相配合，因而有时出现过多的变坡点,使坡段长 度缩短。于是在设计纵断面时,有必要规定坡段的最短长度。中国1975年公布的《铁路工程设计技术规范》所规 定的坡段最短长度为500～250米，视设计线的远期到发线的有效长度而定。
限制坡度的选定是选线工作中的一个核心问题。选定限制坡度有两个基本条件：一是地形，二是运量。运量 是考虑限制坡度标准的前提，地形则是决定限制坡度标准的根据。在地形复杂的自然环境中，如何正确处理好运 量和大自然的关系，以取得最佳的经济效果，是线路纵断面设计中一项头等重要的任务。
在山区选线时，线路的坡度应力求和线路走向的自然纵坡相吻合，经过努力后所定出的铁路线，自然坡度仍 较大时，其最后无法避免的阻力，可以选用适当的机车予以克服。这样，一方面顺从自然定坡，另一方面借重型 机车，以补救不足，就可以得出一条经济合理的铁路线。按照限制坡度接近自然坡度的方式所设计出来的线路纵 断面，其工程量最小，线路最短。
铁路线路的平面及纵断面
铁路线路的平面及纵断面
2. 变坡点和竖曲线
铁路线路纵断面上坡度的变化点，称为变坡点。相 邻变坡点间的距离，称为坡段长度。从运营角度来看， 纵断面坡段应尽量长些，以利于行车平顺和减少变坡点， 但也应考虑地形条件及工程量的大小。一般情况下，纵 断面坡段的长度不短于远期列车长度的一半，使一个列 车长度范围内不超过两个变坡点，以减少变坡点附加力 的叠加影响所引起列车运行的不平稳。
铁路线路的平面及纵断面
线路中心线在水平面上 的投影叫作铁路线路的平面， 线路中心线（展直后）在垂 直面上的投影叫作铁路线路 的纵断面。
铁路线路的平面及纵断面
1.1 铁路线路的平面及平面图
1. 铁路线路的平面 铁路线路的平面能够表明线路的直、曲变化状态。在进行 铁路线路平面设计时，为了缩短线路长度和改善运营条件，应 尽可能地设计较长的直线段；但当线路遇到地形、地物等障碍 时，为了减少工程造价和运营支出，还应适当地设置曲线。为 了使列车由曲线到直线或由直线到曲线运行平稳，还应设置缓 和曲线。所以，铁路线路的平面由直线、曲线及连接直线与曲 线的缓和曲线组成。这里重点介绍曲线与缓和曲线。
铁路线路的平面及纵断面
（1）曲线。
①圆曲线。铁路线路在
转向处所设的曲线为圆曲线，
其基本组成要素有曲线半径
R
α
长L、切线长度T，如图2-1
所示。
图2-1 圆曲线的基本组成要素
铁路线路的平面及纵断面
在线路设计时，一般是先设计出α和R，再 按式（2-1）和式（2-2）计算出T及L：
曲线半径越大，行车速度越高；工程量越大， 工程费用越高。
铁路线路的平面及纵断面
在设计铁路线路平面时，必须根据铁路所允许的 旅客列车的最高运行速度，由大到小地选用曲线半径。 为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取 50 m、100 m的整倍数。为了保证线路的通过能力， 并有一个良好的运营条件，《铁路线路设计规范》 （GB 50090—2006）对区间线路平面的最小曲线 半径做了具体的规定，如表2-2所示。
4铁路线路纵断面
2．所需数据的调整：由于此图从右开始向左 绘制，数据的方向需要在图中向左，所以必须将数 据颠倒。
3．抬降量分列：在图中抬降量各有一行，而 表格中只有一列，必须将抬降量分开。在表格中用 判断语句可将其分开。
4.CAD中数据的调整
粘贴到图中的数据是一个整体，可以通过调整 其列间距（10），角度（90），字高（2.5）， 宽度（10），对齐方式（中下）既可以准确地放入 数据。
图中0.838为：设计钢轨高度+垫板厚度+轨枕高 度值+道床厚度
外包线是以宁抬勿降的原则来选择既有和设计轨 面标高而计算。
设计轨面高程是在给定一个设计坡度后而得到的计算 值。注意设计起点不变，即起点的设计轨面高等于既有 轨面高。图中1877.76也是既有轨面高。设计坡度时注 意上面所提到的设计要求。
1 .选定初始点（按实测轨面标高）定分 割区间（D=0.2）[ H a , H b]
H a H i 0.05 Hb Hi 0.50
② 建立（0.618）法单谷函数曲线（四个点):
Sa
,
S
a
,
Sb
,
Sb
③ 取消目标函数S 最大点，重新定出 单谷函数曲线
④ 判断
S
a
大坡度值减缓。具体折减方法在资料中可查。
（三）桥涵
有碴桥涵梁上，一般应该按计算轨面高程设计纵
断面。通常不允许落低既有线高程，以免因降低墩台顶
面高程引起施工困难，此时需加高粱的边墙，以免道碴
溢出。轨面抬高值一般在10～15cm ,以免加厚道碴后影
响桥梁的应力与稳定性。当抬高值较大时，则需要加高
此外应考虑路堑边坡的稳定与地下水位的影响。如设
铁路线路平面和纵断面
1.1线路平面
根据中国铁路总公司《铁路技术管理规程》的规定，新建客货共线铁路区间正线的最小曲线 半径如表所示。
1.1线路平面
客运专线铁路区间线路的最小曲线半径为2 800 m，在困难情况下为2 200 m。
高速铁路的最小曲线半径应保证满足旅客列车最高行车速度300 km/h以上的要求。世界几个 主要国家高速铁路的最小曲线半径为：法国的TGV大西洋干线6 000 m；德国的 ICE 7 000 m； 日本的东海道干线2 500 m，其他干线4 000 m。
铁路运输设备
铁路线路平面 和纵断面
铁路线路平面和纵断面
在进行工程设计时，铁路线路在空间的位置是以其中心线来表示的。线路中心线是指过距外 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，如图所示。线路中心线 在水平面上投影的轨迹称为线路平面，由直线和曲线组成，表明线路的直、曲变化状态。线 路中心线纵向展直后，其路肩标高在垂直面上投影的轨迹称为线路纵断面，由不同坡度的坡 道组成，表明线路的坡度变化。
1.1线路平面
线路平面标准包括最小曲线半径、夹直线、缓和曲线、超高、欠超高、过超高等。 1.最小曲线半径
1.1线路平面
最小曲线半径是线路平面设计时允许选用的曲线半径最小值，是限制列车最高速度的主要因 素之一，对工程费和运营费都有很大影响。因此，合理选择最小曲线半径是线路设计的重要 任务之一，它与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度有关。 铁路线路的曲线半径应根据地形、铁路等级、列车通过曲线时最大允许速度等因素，由大到 小选用。我国铁路正线的圆曲线半径一般是4 000 m、3 000 m、2 500 m、2 000 m、1 500 m、1 200 m、1 000 m、800 m、700 m、600 m、550 m、500 m、450 m、400 m、 350 m和 300 m 共16种。当地形较平坦、线路位置及曲线半径的选择受地形限制较少时，应 尽量选择较大的半径，以保证良好的运营条件。在地形困难的地段，最小曲线半径应能满足 规定的列车最高行车速度的要求，其关系式为
高速铁路平、纵断面
高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
1.最大超高 ✓ 日本新干线的实设最大超高允许值为180 mm，日本东海道新干
线的实设最大超高允许值为200 mm(提速到270～280 km/h)； ✓ 德国 ICE线和法国 TGV线的实设最大超高允许值为180 mm； ✓ 我国的高速铁路因考虑到要满足不同条件的轨道结构，故一般规
高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
3.最小曲线半径 （2）高、中速旅客列车共线运行的线路。 小曲线半径主要取决于高速列车的最高运行速度、中速列车的 运行速度、欠超高和过超高之和的允许值等因素。
（2-3） 式中，vmin为列车设计最小速度（km/h）；hq+hg为欠超高和 过超高之和的允许值（mm）；其他符号含义同前。
高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
3.最小曲线半径 （1）只运行高速或快速列车的客运专线。对于只运行高速或 快速列车的客运专线，最小曲线半径取决于最大速度、实设超 高与欠超高之和的允许值等因素。
（2-2） 式中，Rmin为最小曲线半径（m）；vmax为列车设计最大速 度（km/h）；h+hq为实设超高与欠超高之和的允许值（mm）。
高速铁路平、纵断面
1.3高速铁路线路纵断面标准
1.区间正线最大坡度
坡度是一段坡道两端点的高差与水平距离之比，用i‰表示。
在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、牵引质量、 工程数量和运营质量有着密切的关系，有时甚至会影响线路的走向。 高
高速铁路平、纵断面
1.3高速铁路线路纵断面标准
1.区间正线最大坡度
定实设最大超高允许值采用170 mm。
高速铁路平、纵断面
铁路线路平纵断面图识读—竖曲线计算
车钩错动示意图
11
(1)竖曲线半径 ①列车通过变坡点不脱轨要求。如Δi ≥ 3‰设置竖曲线即满 足。 ②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。 ③满足不脱钩要求。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，Rv≥3000m即满足。 ④竖曲线半径与列车纵向力的关系。
12
项目任务4：竖曲线计算
目标：掌握纵断面设计的坡度、坡段长度、坡度代数 差的基本概念，能读懂纵断面图中主要项目及项目设 计要求，会进行竖曲线的施工计算。
知识点： 一、坡段长度
相邻两坡段的坡度变化 点称为变坡点。相邻两变 坡点间的水平距离称为坡段长度。
1．坡段长度对工程和运营的影响
不同坡长的纵断面
(1)对工程数量的影响
《线规》规定：路段设计速度为160km/h的地段，当相邻坡段的坡 度差大于1‰时，竖曲线半径应采用15000m；当路段设计速度小于 160km/h，相邻坡段的坡度差大于3‰时，竖曲线半径应采用10000m。
(2)竖曲线要素计算 ①竖曲线切线长
TSH
RSH i 2000
(m)
Vmax≥160km/h ： Vmax〈160km/h ：
采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程 数量。但最短坡段长度应保证坡段两端所设的竖曲线不在坡段中间重叠。
2
(2)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；同时也使车辆间产生冲击作用，增大列车纵向力，坡 段长度要保证不致产生断钩事故。
7
如前一坡段的坡度i1为6‰下坡，后一坡段的坡度i2为4‰上坡，则坡度差 Δi为：
《铁路线路纵断面》课件
将设计结果生成视觉效果图和动画，以 便进行展示、评审和沟通。
纵断面设计的难点
地形复杂
部分线路处于复杂的地形条 件下，如山区、高原等，设 计需要考虑地形的特点和限 制。
地质条件差
地质条件不同，对铁路建设 和设计有不同的要求，设计 需兼顾地质的可行性和安全 性。
保证设计效果
设计需要保证铁路的平稳性、 通畅性和安全性，在满足要 求的前提下解决各种技术问 题。
2 经济性原则
设计应在满足要求的前提下，尽可能节约成 本，提高效益。
3 实用性原则
设计方案应实用可行，适应线路的运营和维 护需求。
4 美观性原则
纵断面应具备一定的美观性，融入自然环境， 减少对景观的破坏。
设计流程
1
确定设计范围
明确纵断面的起点和终点，确定设计所
绘制地形图和地质图
2
涉及的区域和范围。
纵断面可以帮助确定铁路线路的路基形式和路基高度，确保线路的稳固和安全。
确定行驶速度
通过纵断面设计，可以确定交通工具的行驶速度，保证铁路运输的效率和流畅。
保证正常使用
合理的纵断面设计可以确保铁路线路的正常使用，并减少维护和修复成本。
纵断面设计的基本原则
1 安全性原则
纵断面设计应考虑列车行驶安全，避免出现 过高或过低的高程变化。
获取地形和地质数据，并绘制相应的地
图，为后续设计提供依据。
3
初步设计
根据设计要求和纵断面要素，进行初步
优化设计
4
设计，并进行必要的调整和优化。
在初步设计的基础上，对纵断面进行进
一步的优化，提高设计的合理性和可行
5
建立三维模型
性。
利用计算机软件建立铁路线路的三维模
铁道概论 铁路线路平纵断面PPT课件
多线线 路
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2.2 铁路线路的平面和纵断面
铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。
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2.2 铁路线路的平面和纵断面
线路中心线是指距钢轨工作边半个轨距的铅垂线AB与两 路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。如下图所示：
L
A
L/2
C
D
O
B
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2.2 铁路线路的平面和纵断面
第24页/共53页
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。
➢ 缓和曲线介于直线与圆曲线之间，是一个过渡区域。
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F 0 直线
F m v2
线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面(俯 视)，表明线路的直、曲变化状态（走向）；
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（侧视），表明线路的坡度变化（起伏）。
线路平面
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线路纵断面
线路位置示意图
17
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2.2.1 铁路线路的平面及平面图
一、线路平面组成
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第二章 铁路线路
铁路线路是机车车辆和列车运行的基础。 铁路线路是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个整体工程结 构。
第2页/共53页
2.1 铁路线路的平纵断面
2.1.1 铁路的勘测设计
新线和改建铁路施工前，需要进行大量的调查研究、技术 勘测及总体规划、个体工程设计等工作，即勘察设计。
当以轮缘最小高度28mm及最大固定轴距6.5代入，得到：i0 4.3‰
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响桥梁的应力与稳定性。当抬高值较大时，则需要加高
墩台顶面高程，施工困难。墩台顶面加高值大于0.4m时
应进行强度和稳定性检算。
明桥面桥梁上，轨面高程的变动必将引起抬降墩
台顶面高程等困难高程，因此应根据既有轨面高程设计
纵断面。
涵洞处所允许适当抬降既有轨面高程。但抬降值
过大时，往往需要改建涵洞的端墙与翼墙，甚至接长涵
不使其填土坡脚盖过挡土墙或护坡，必要时，可用干
砌片石加陡坡度。
路基病害地段，如沙害、雪害，以及因毛细水上
升引起的冻害或翻浆冒泥地段均应结合抬道整治病害。
路基基床土质不良及道床排水不畅引起的道碴陷
囊，一般可结合落道给予整治。
路堑地段落道时，应考虑施工扩堑对行车的干扰，
特别是石质路堑需要爆破施工的地段，干扰更为严重。
时，因为附加阻力增到、粘着系数降低，而需将最
大坡度值减缓。具体折减方法在资料中可查。
铁路线路纵断面
铁路线路纵断面
（三）桥涵
有碴桥涵梁上，一般应该按计算轨面高程设计纵
断面。通常不允许落低既有线高程，以免因降低墩台顶
面高程引起施工困难，此时需加高粱的边墙，以免道碴
溢出。轨面抬高值一般在10～15cm ,以免加厚道碴后影
铁路线路纵断面
铁路线路纵断面
铁路线路纵断面
一、放大纵断面设计注意事项
（一）竖曲线
竖曲线的坡度代数差，一、二级铁路差值超过 3‰，三级铁路差值超过4‰时需设竖曲线，且竖曲 线不应与缓和曲线重合，竖曲线不应设在明桥面上， 竖曲线不应与道岔重叠。
（二）最大坡度的折减
由于平面上出现曲线和遇到长于400米的隧道
洞。若大量降低既有轨面高程并挖低路基时，应保证涵
洞顶部到道床底面的最铁小路线填路纵土断面高程。
（四）隧道
隧道内需要提高隧道净空或削减隧道内的坡度时，
一般采用落道方法，以免破坏隧道的拱圈，但降低值不
宜大于0.4m，以免破坏隧道边墙基础。
（五）车站站坪
车站站坪内正线的纵断面一般不宜过多抬降，以免 引起站内建筑物（如车站站线、咽喉区、站台、天桥信 号与给水等设备）的改建。
铁路线路纵断面
轨道高度=钢轨高度+垫板厚度+轨枕高度+道床厚度
铁路线路纵断面
（三）根据既有轨面高程绘出既有轨面线，根 据道床底面高程和计算轨面高程绘出道床底面线和 计算轨面线。标明车站、道口的中心里程与长度， 以及桥涵类型、孔径与中心里程。
此外应考虑路堑边坡的稳定与地下水位的影响。如设
计的路肩高程低于地下水位，应采用降低地下水位的
措施。
铁路线路纵断面
二、放大纵断面图的设计
（一）根据外业勘查资料，填写既有线平面、
百米桩与加标、地面高程、既有道床厚度及既有轨 面高程各栏数据，并标明路基病害地段与工程地质 特征。 地面高程一般按线路前进方向左侧既有线路堑 坡顶或路堤坡脚点的高程填写，桥涵处按实际沟底 高程填写；隧道处按地形图高程填写。 （二）道床底面高程和既有轨面高程的计算： 道床底面高程=既有轨面高程-既有轨道高度 计算轨面高程=道床底面高程+设计轨道高度
铁路线路纵断面
4.1既有线纵断面改建设计
既有线在运营过程中，个别路段的路基 会因沉陷、冻害而变形，在经常维修过程中， 由于更换道碴、起道、落道，也要引起轨面 标高的改变。所以既有线轨面的纵断面多与 原设计不同，而原设计标准又多偏低，不符 合现行《线规》标准；延长站线而需加长站 坪长度时，引起站坪两端纵断面的改建；削 减超限坡时，需要抬高或降低路基标高；线 路受洪水威胁地段，则需加高路基。这一切 都要引起线路纵断铁面路线的路纵改断面建。
4.1.1一般规定
改建既有纵断面设计，以线路纵断面测量出的轨
面高程为准。
一般情况下，起道高程小于50cm时，用道碴起道；
等于50～100cm时，用渗水土壤起道；大于100cm或落
道后道床厚度小于规定标准时，需抬降路基面。为了方
便施工及减轻对运营的干扰，一般不采用挖切路基的办
法来降低轨面高程，仅在受建筑限界与结构物构造控制，
当减缓站坪坡度、延长站坪长度、增设车站、或消 减限制坡度引起站坪纵断面改建时，应该全面考虑，使 整个改建工程量最小。站坪车道上坡度一般不应大于 2.5‰。站坪长度由到发线有效长度和线路形式决定。
车站正线抬降时，可用站线作为施工临时通车线。
铁路线路纵断面
（六）路基
挡土墙、护坡地段抬道时，应考虑加宽路基后，
4 铁路线路纵断面优化设计
对于铁路线路纵断面来说，一种情况是 新建铁路纵断面，另一种是既有线改建设计 中的纵断面（放大纵断面）。二者的主要区 别是纵横向比例不同。
纵断面优化过程为：建立目标函数（造 价最小）、加约束条件（坡度、坡长要求、 竖曲线设置限制条件、坡度的折减）、求目 标函数极小值、输出极小值时的各个变量 （坡长、坡度）。
铁路路纵断面
▪ 纵断面优化的大致思路基本相似，即 使得工程量（工程费用）、工程和运营总 费用最小！在新线设计中，主要使土石方 数量最小，在既有线中，主要使起落道量 最小。从而达到工程费用最小的目的。
▪ 在本章中我们仅以既有线为例来说明 优化的思路和过程，优化的原理主要是怎 么样使得目标函数最小。所以我们在此仅 以最小二乘法结合黄金分割法来实现目标 函数的最小值，从而实现优化的目的。
以及为消除路基病害的地段方可采用。亦不宜降低既有
线轨面高程，以免挖切道床影响正常运营，仅在个别地
段，为避免改建桥隧建筑物，避免挖切路基，或为了减
少线路改建工程，才允许挖切道床以降低轨面高程。道
床厚度仅允许较规定标准减薄5cm以内，但最小道床厚 度不得小于25cm。 铁路线路纵断面
4.1.2 放大纵断面图设计
既有线纵断面设计，要求细致准确，以保证充分利 用既有线建筑物，减少改建工程，故应采用距离为1： 10000，高程为1：100的放大纵断面图进行设计。放大 纵断面图的下部，自下而上设有既有线平面、百米标与 加标、地面高程、既有道床厚度、既有轨面高程、轨面 设计坡度、轨面设计高程、设计与既有轨面高程差（抬 降值）、病害、工程地质特征等栏。放大纵断面图的上 半部绘有地面线、既有道床底面线、既有轨面线、设计 轨面线、计算轨面线，并标明建筑物的特征，如车站、 道口的中心里程，隧道洞门里程及长度，以及桥涵类型、 孔径、中心里程及设计洪水位高程等。