铁道概论第二章 铁路线路平纵断面ppt课件

➢铁路等级
等 级
铁路在路网中的意义
近期年客货运量
Ⅰ线路等在级路是网中铁起路骨干的作基用的本铁标路 准。设≥计20Mt
Ⅱ铁路在时路网，中首起先联络要、确辅助定作铁用的路铁等路 级＜。20M铁t且≥10Mt
Ⅲ路的技为某术一标地准区或和企装业服备务类的铁型路都要＜根10M据t且≥5Mt
Ⅳ铁路等为某级一来地选区或定企。业服务的铁路
➢➢正站线线：：连供接列车车站到并达贯或穿出或发直使股用伸的入到车发站线的，线为路列。车编组、 解体、转线使用的调车线，为货物装卸设的货物线等。
正线
到发 线
货物 线
调车 线
调车 线
2.1.3 线路分类
1、按用途 ➢段管线是指由机务、车辆、工务、电务、供电等段专用 并由其管理的线路。如机务段的机车准备线、机车转头用 的三角线、转盘线、卸油线；车辆段内车辆检修作业用的 线路和工务、电务、供电段内停留轨道车、作业车及其他 车辆用的线路。
线路平面
线路纵断面
线路位置示意图
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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
直线 线路平面
曲线
圆曲线 缓和曲线
我国铁路曲线的基本形式是：
直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线
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2.2.1 铁路线路的平面及平面图
1.圆曲线 铁路线路在转向处所设的曲线，圆曲线基本组成要素有： 曲线半径R， 曲线转角α， 曲线长L， 切线长度T；
F F cos G sin
G
外轨超高
轨距加宽
曲线半径 R（m）
加 宽 值（mm）
为防止2轮95r对＞≥r2被≥952轨45道楔住或挤翻钢轨，对于小半05 径曲线的 轨距要适当2加45宽＞r，≥1以95使机车车辆能顺利通过曲线1，0 并使钢轨
与车轮间的横r向＜1力95最小，减少轮轨间的磨耗。 15
最小曲线半径
一般
困难
2200
2000
4000
3500
4500
7000
最大曲线半径
一般
困难
10000
12000
10000
12000
12000
14000
12000
14000
外轨超高
为了平衡离 心力，使内外两 股钢轨受力均匀 ，垂直磨耗均等 ，旅客不因离心 加速度而感到不 适，将外轨抬高 一定程度。
F m v2 R
3、限制坡度、加力牵引坡度
新建铁路的最大坡度，在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，其中最常见的为 双机牵引，称双机牵引坡度。
（1）限制坡度
在一个区段上，决定一台某一类型机车所能牵引的货物 列车质量（最大值）的坡度。
又陡又长 限制坡度小，列车质量可以增加，运输能力就大，运营 费用就越省。但是限制坡度过小，不容易适应地面的天然起 伏，特别是地形变化大的地段，使工程量增大，造价提高。
图 双机牵引
④ 缓和曲线外轨超高逐渐↑（或↓） 。
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缓和曲线方程式
➢ 我国铁路常用的缓和曲线属于三次抛物线型，其方程式
为：
y
x3 6 RL 0
式中：
y——缓和曲线上任意点的纵坐标，m；
X——缓和曲线L任意点的横坐标，m； R——圆曲线半径，m；
L0——缓和曲线长度，m。
（3）缓和曲线的设置
缓和曲线应有足够的长度，在这个长度内，需完成曲线的外超高
为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、 100m的整数倍。
圆曲线的计算
在线路设计时，一般是先设计出 和R，再计算出T和L。
不考虑缓和曲线时，直接根据数
学公式可以得出：
切线长度：
T
Rtanm
2
曲线长度：
L R
m
180
10的弧长:
L R m
180
无缓和曲线的 曲线地段
• 区间线路的最小曲线半径
输送能力 工程数量 具有重要影响。 运营质量
不同限坡的起伏纵断面
3、限制坡度、加力牵引坡度
（2）加力牵引坡度
在一条铁路线的全线范围内，地形是不相同的。有一般地 段，有困难地段，还可能有特殊困难地段(如跨越山岭地段)。
在特殊困难地段，线路纵断面的设计有两个方案： A.可以修建隧道穿过山岭； B.也可以利用高坡(坡度值大于限制坡度数值的坡段)跨 越山岭。在这个坡段上，列车必须以双机牵引或多机牵引。 这种坡段称为加力牵引坡段。例如，我国京张铁路的关沟段 和宝成铁路的宝凤段，都采用了加力牵引坡段。
线路平面图和纵断面图是铁路勘测设计、施工和运营的 重要文件。
线路平面图
二、铁路线路的纵断面及纵断面图
线路纵断面由平道、坡道及设于变坡点处的竖曲线组成。 1、变坡点、坡段、坡度、竖曲线
坡度指以坡段终点对起点的高差与两点之间水平距离的比值. 用 i‰表示。
坡道坡度及坡道附加阻力示意图
B A
二、铁路线路的纵断面及纵断面图
客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最小曲线半径
铁路等级
Ⅰ
Ⅱ
路段设计行车速度（km/h） 200 160 120 120
80
一般（m） 特殊困难（m）
3500 2000 1200 1200 600 2800 1600 800 800 500
客运专线铁路区间线路最小曲线半径和最大曲线半径
设计速度（km/h）
200 250 300 350
在选线设计中，缓和曲线的长度可以按照下表取值：
普速地段缓和曲线长度表 （m）
高速铁路缓和曲线长度表 （m）
3.同向曲线、反向曲线、夹直线 转向相同的相邻两曲线称为同向曲线。 转向相反的相邻两曲线称为反向曲线。 介于两同向曲线间或两反向曲线间一 般不太长的直线，称为夹直线。 设置夹直线的目的：保证行车运行平 顺；确保乘客乘坐舒适感。
经验公式：
r
600（N/KN） R
ωr —— 单位曲线阻力（N/KN） R —— 曲线半径（m）
600 —— 据试验得出的数据。
曲线半径愈小，曲线附加阻力愈大。采用大半径曲线对列车运行的 影响小。
5、铁路线路平面图
用一定的比例尺，把线路中心线及其两侧的地面情况投 影到水平面上，就是铁路线路平面图。
铁道概论
铁路线路—线路平 纵断面
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。
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。
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
2.2 铁路线路的平面和纵断面
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）。
线路曲线地段
曲线半径对运营的影响
圆曲线半径的大小，反映了曲线弯曲度的大小。圆曲线 半径越小，弯曲度越大。 一般情况下，曲线半径越大，行车速度可以越高，但工 程费用越高。 小半径曲线具有容易适应地形困难的优点，对工程条件 有利。
列车在曲线上行驶的速度越快，所产生的离心力也就越 大，为保证列车运行的安全、平衡和舒适，必须限制列车通 过曲线时的速度。
段管 线
段管 线
2.1.3 线路分类
1、按用途 ➢岔线是指在区间或站内与铁路接轨，通往路内外单位 （厂矿企业、砂石场、港口、码头、货物仓库） 专用线 路。
岔线
2.1.3 线路分类
1、按用途 ➢为防止列车或机车、车辆进入另一列车运行线，防止进 站停车的列车驶过警冲标进入区间，在支线与正线或到发 线衔接处铺设的有效长度不小于50m的尽头线叫安全线。
2、坡道附加阻力
坡道阻力是机车、车辆的重力沿轨道下坡方向的分力。 单位坡道阻力等于坡度的千分数i（N/KN）
Wi Qsin
Qtan(KN)
wi
Wi
1000 Q
=
i Qtana1000
Q
i(N KN) 有正负区分
Q 坡道坡度及坡道附加阻力示意图
坡度越大，列车上坡时的坡道阻力也越大，同一台机车（在列车运行速度相同的条件 下）所能牵引的列车质量也就越小。
客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最大限制坡度
铁路等级
Ⅰ
Ⅱ
一般
困难
一般
困难
牵引种类 电力
6.0
15.0
6.0
20.0
内燃
6.0
12.0
6.0
15.0
限制坡度的选定，需要考虑以下问题： 首先，要确保列车运行速度不能过低。 其次，需考虑：铁路等级、地形条件、牵引种类、运输要 求、邻线牵引定数。
限制坡度对设计线的
＜5Mt
注：近期为交付运营后第10年。
2.1.2 铁路等级及主要技术标准
➢铁路主要技术标准
➢ 依据国家要求的年输送能力和确定的铁路等级， 考虑沿线资源分布和国家科技发展规划，结合设 计线路的地形、地质、气象等自然条件，经过慎 重比选，慎重决定铁路的主要技术标准。
➢ 铁路主要技术标准包括：正线数目、限制坡度、 最小曲线半径、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等。
安全 线
2.1.3 线路分类
1、按用途 ➢为防止在陡长的坡道上失去控制的列车发生冲突或颠覆， 根据线路情况，计算确定在区间或站内设置避难线，避难 线一般设计为有较大的上升坡度，以减缓失控列车的速度。
避难 线
2.1.3 线路分类
2、正线数目
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。
铁路建设的三个阶段： 前期工作阶段：主要进行方案研究、初测和初步设计工作。 基本建设阶段：主要进行定测、技术设计和施工图设计， 最后进行工程施工、验交投产。 投资效果反馈：铁路运营若干年后，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等考察验证，以评价 设计和施工质量。
2.1.2 铁路等级及主要技术标准
顺坡、轨距加宽的递减。同时，应该满足以下两点运营要求：
1）车轮的轮缘不致爬上内轨。
外轨超高的坡度限制为： i 0
K min D max
式中:Kmin——机车或车辆最小轮缘高，mm Dmax——机车或车辆最大固定轴距,mm
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‰
在实际取值中,i0一般不大于2‰，以保证车轮轮缘无爬上内轨危险。 此时计算出缓和曲线长为:
2）保证乘客乘座舒适 当列车从直线段进入缓和曲线范围内运行时，外侧车轮在外轨上 逐渐升高；当列车从圆曲线段进入缓和曲线范围内运行时，外侧车轮 在外轨上逐渐降低。如果升降速度过快，会引起乘客的不舒适感设。 设以f（mm/s)表示外侧表示外侧车轮升降速度，则存在如下关系式：
通常规定，在一般地段，f=32mm/s；在困难地段，f=40mm/s。可 以反推出：
圆曲线
R
ρ=∞ ρ=R
➢ 设置缓和曲线目的是为了保证列车通过曲线时的安全、平顺， 以及乘客乘坐舒适。
缓和曲线的特点
F 0
直线
F m v2
缓和曲线
F m v2 R
Βιβλιοθήκη Baidu
ρ=∞
圆曲线
ρ=R
① 缓和曲线半径从∞→R（或 R →∞ ）；
② 运行中列车的离心力逐渐↑（或↓）；
③ 缓和曲线轨距加宽逐渐↑（或↓） ；
• 高速铁路设计应包含以下主要技术标准：
• ——设计速度； • ——正线线间距； • ——最小平面曲线半径； • ——最大坡度； • ——到发线有效长度； • ——动车组类型； • ——列车运行控制方式； • ——行车指挥方式； • ——最小行车间隔。
2.1.3 线路分类
2.1.3 线路分类
1、按用途
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。
F 0
直线
F m v2
缓和曲线
F m v2 R
图 同向曲线与夹支线
图 反向曲线与夹支线
在线路设计中，夹直线的最小长度值见下表
旅客列车速度（Km/h） 140 120 100 80
圆曲
线或
一般 110 80
60
50
夹直 工程
线最 条件
小长
困难 70
50
40
30
度(m)
曲线路段对运营的影响
◢ 限制列车运行速度； ◢ 增加轮轨磨耗； ◢ 增加轨道设备； ◢ 增加轨道养护维修费用。
h 11.8 v2 R
v
hR 11.8
v hmax hq R 11.8
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4.曲线附加阻力
曲线附加阻力：机车车辆在曲线上运行时的阻力大于同 样条件下直线上运行的阻力，其增大部分叫曲线附加阻力， 简称曲线阻力。
产生原因：机车、车辆在曲线上运行时，轮轨间的纵向 和横向滑动、轮缘与钢轨内侧面的摩擦增加，同时，由于转 向架转向和侧向力作用，上下心盘等部分摩擦加剧。