铁路线路平面图和纵面图
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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。列车通过曲线时,由于离心力的作用,使外侧车轮轮缘和外轨内侧的挤压摩擦增大;同
时还由于曲线外轨长于内轨,内侧车轮在轨面上滚动时产生相对滑动,从而给运行中的列车造成一种附加阻力,称为曲线阻力。曲线阻力的大小,我国通常用下面的试验公式来计算,
即:
式中ω r——单位曲线阻力(牛/千牛),即列车每一吨重量所摊曲线附加阻力值;
R——曲线半径(米);
600——根据试验数据得出的常数。
这一公式适用于曲线长度大于或等于列车长度的情况。从式中可知,曲线阻力与曲线
半径成反比。曲线半径越小,曲线阻力越大,运营条件就越差,说明采用大半径曲线对列车
运行的影响较小。而小半径曲线亦具有容易适应困难地形的优点,对工程条件有利。因此,
在设计铁路线时必须根据铁路所允许的旅客列车的最高运行速度,由大到小合理的选用曲线
半径。为了测设、施工和养护的方便,曲线半径一般应取50米、100米的整数倍,即12000米、10000米、8000米、7000米、6000米、5000米、4500米、4000米、3500米、3000米、2800米、2500米、2000米、1800米、1600米、1400米、1200米、1000米、800米、700米、600米、550米、500米、450米、400米、350米;特殊困难条件下,可采
用上列半径间10米整数倍的曲线半径。为了保证线路的通过能力,并有一个良好的运营条
件,还应对区间线路的最小曲线半径做具体规定。
列车在曲线上行驶速度越快,所产生的离心力也就越大,为保证列车运行安全、平稳
和舒适,必须限制列车通过曲线时的速度。然而,曲线半径不同,允许通过曲线的最大速度也就不同。客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最小曲线半径,见表2-1-2。
表2-1-2客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最小曲线半径
客运专线铁路区间线路最小曲线半径,见表2-1-3。
表2-1-3客运专线铁路区间线路最小曲线半径
(三)圆曲线与缓和曲线
在平面图上,铁路曲线包括圆曲线和缓和曲线。在列车运行中不能从直线直接进入圆
曲线,因此,在铁路线路上,直线和圆曲线也不是直接相连的,它们之间需要插入一段缓和
曲线,缓和曲线是一段曲率连续变化的曲线。它通常设置在直线与圆曲线或不同半径圆曲线
之间。缓和曲线能使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线。缓和曲线设置位置,如
图2-1-4所示。
图2-1-4缓和曲线示意图
缓和曲线的作用:
1.在缓和曲线范围内,曲线半径由无限大渐变到等于它所衔接的圆曲线半径(或相反),从而使车辆产生的离心力逐渐增加(或减少),有利于行车平稳;
2.在缓和曲线范围内,外轨超高由零递增到需要的超高量(或相反),使向心力与离
心力相配合;
3.当曲线半径小于350米,轨距需要加宽时,在缓和曲线范围内,可由标准轨距逐步
加宽到圆曲线需要的加宽量(或相反)。
(四)铁路线路平面图
用一定比例尺,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,如图2-1-5所示(见书末插页)。
线路平、纵断面图是铁路设计的基本文件。在各个设计阶段都要编制要求不同、用途
不同的各种平面图。从书中的平面图上可以看到线路的中心线和里程标,以及沿线的车站、
桥隧建筑物等的数量和位置;同时还可以看到用等高线(地面上高程相等各点的连线)表示的沿线地形和地物等情况。
二、铁路线路的纵断面及纵断面图
(一)铁路线路纵断面的组成要素
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。因此,平道与坡道
就成了线路纵断面的组成要素。