第3章 线路平面和纵断面设计

第三章线路平面和纵断面设计

§1 概述

铁路线路平面的定义：线路中心线在水平面上的投影。组成要素：直线和曲线。

铁路线路纵断面的定义：线路中心线（曲线部分展直后）在垂直面上的投影。组成要素：平道和坡道。

区间线路平面设计

⒉设计内容区间线路纵断面设计

车站、桥梁、隧道

地段平、纵面设计

线路的平面组成和曲线要素

平面设计

直线、圆曲线、缓和曲线的设计

最大坡度

坡段长度

纵断面设计坡段连接

坡度折减

线路平面图

⒊设计成果

线路纵断面图

满足《铁路线路设计规范》要求

⒋设计要求桥、隧、站和建筑物与线路的协调配合

工程造价省

优化设计

有利于运营

§2 区间线路平面设计

2.1平面组成和曲线要素

直线

线路平面

圆曲线

曲线

缓和曲线

⒈曲线要素（看课件）

2.2直线

设计直线应遵循的原则：

⒈直线与曲线相互协调

⒉争设置较长的直线段

⒊求减小交点偏角度数

⒋夹直线长度不应短于规定长度

2.3圆曲线

设置目的：改变线路方向

2.3.1曲线半径对工程和运营的影响

⒈曲线限制速度

⒉曲线半径对工程的影响

小半径曲线的优点：

更好地适应地形变化，减少路基、桥涵、隧道、挡墙的工程数量小半径曲线的缺点：

⑴增加线路长度

⑵降低粘着系数

⑶轨道需要加强

⑷增加接触导线的支柱数量

⒊曲线半径对运营的影响

⑴增加轮轨磨耗

⑵维修工作量加大

⑶行车费用增加

2.3.2最小曲线半径的选定（公式见课件）

意义：

⑴铁路主要技术标准之一

⑵对工程量和运营条件有重大影响

⒉选定最小曲线半径的影响因素

⑴路段设计速度

⑵货车通过速度

⑶地形条件

2.3.3曲线半径的选用

⒈曲线半径系列

一般为50或100米的整倍数

特殊为10米的整倍数

⒉选用原则

⑴因地制宜，由小到大合理选用

⑵结合纵断面特点合理选用

2.3.4缓和曲线——保证行车平顺

⒈作用

⑴缓和曲线地段，半径由无穷大变到一个定值，离心力逐渐增加

⑵缓和曲线地段，外轨超高由零变动到园曲线上的超高，向心力逐渐增加

⑶半径小于350米时，轨距由标准轨距变动到加宽后的轨距

⒉线型——直线型超高顺坡的三次抛物线

⒊长度

⑴保证超高顺坡不致使车轮脱轨

⑵保证超高时变率不致影响旅客舒适

⑶保证欠超高时变率不致影响旅客舒适

取三个计算值中的较大者

4.用——结合半径、设计速度、地形选用，尽量选用较长的。

⒌两缓和曲线间圆曲线的最小长度——与夹直线相同

2.3.5线间距离

㈠限界

种类：机车车辆限界、直线建筑接近限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界。㈡区间直线地段的线距

㈢区间曲线地段线距加宽

§3 区间线路纵断面设计

坡段长度：坡段前后两个变坡点之间的水平距离

坡度：坡段两端变坡点之间的高程差除以坡段长度

坡度值符号规定：上坡取正值，下坡取负值

3.1线路的最大坡度

最大坡度，在单机牵引的路段称为限制坡度；在两台及以上机车牵引的路段称为加力牵引坡度。地面平均自然坡度是指两点之间地面高程与距离的比值

3.1.1限制坡度

⒈限制坡度对工程和运营的影响

⑴输送能力

⑵工程数量

⑶运营费用

⒉影响限坡选择的因素

⑴铁路等级

⑵牵引种类和机车类型

⑶地形类别

⑷运输需求

⑸邻线的牵引定数

3.1.2加力牵引坡度

定义：用两台或更多机车牵引的较陡坡度

优点：缩短线路长度，大量减少工程，有利于降低造价和缩短工期。

缺点：

①增加了机车台数，造成机力浪费和运输管理的困难

②延长了到发线有效长度和增加部分整备设备

③增加了编组时挑选守车的作业和难度

④加力牵引坡度太大时，对下坡行车会产生不利影响

3.2坡段长度

定义：一个坡段两端变坡点之间的水平距离

3.2.1纵断面坡段设计考虑因素

⒈满足行车安全和平稳的要求

⒉考虑工程数量的影响

3.2.2最小坡段长度的确定

3.3坡段连接

3.3.1坡度代数差

3.3.2竖曲线

定义：纵断面变坡点处设立的竖向圆弧。线型：抛物线，圆曲线。

⒈竖曲线半径的确定条件

⑴行车安全条件——机车不脱轨

⑵旅客舒适条件——行车平稳

⑶设竖曲线可减少附加纵向力

3.4最大坡度的折减

折减原因：在用足最大坡度的路段上，曲线和隧道的存在使机车牵引力下降，为保证满轴货物列车不低于计算速度运行，故需将最大坡度折减，使加算坡度不大于最大坡度。

3.4.1曲线地段的最大坡度折减

3.4.2小半径曲线路段的最大坡度折减

折减原因：机车驶入圆曲线后，动轮踏面发生的横向滑动和纵向滑动引起机车粘着系数降低。当机车牵引以接近或等于计算速度通过最大坡度上的小半径曲线时，粘着系数降低使得计算粘着牵引力低于计算牵引力，动轮产生空转，行车速度降低。为此，需进行坡度折减来弥补牵引力的降低。

3.4.3隧道内的最大坡度折减

长度大于400米的隧道位于或接近最大坡度的坡道上，应将最大坡度折减。

⒈影响折减的因素

⑴隧道空气附加阻力

⑵内燃牵引时，列车通过隧道的速度

⑶隧道内粘着系数的降低

⑷内燃机车功率的降低