IntroductionofRailway工1801

鐵道工程系張向東鐵道概論區(qū)間線路縱斷面設計Part3縱斷面組成：縱斷面由長度不同、陡緩各異的坡段組成。坡段的特征用坡段長度Li和坡度值i表示。LiiHi坡段特征LiiHi坡段長度：坡段兩端變坡點間的水平距離(m)坡度：i=(Hi/Li)×1000（‰）上坡為正，下坡為負

變坡點：相鄰兩坡段的坡度變化點縱斷面設計的主要內(nèi)容：一、最大坡度二、坡段長度三、坡段連接四、最大坡度折減一、線路最大坡度1.客運專線最大坡度⑴機車（動車）功率確定的最大坡度值Pk——機車（動車）的噸平均功率（kW/t）；w0——機車（動車）的單位基本阻力（N/kN）；Vmax——機車（動車）的最高運行速度（km/h）?！纠纭緾RH3動車組以300km/h最高速度運行持續(xù)運行的最大坡度為：

CRH3的噸平均功率為21.05kW/t，單位基本阻力為

w0＝0.66＋0.00245Vmax＋0.000132Vmax2

＝0.66＋0.00245×300＋0.000132×3002

＝13.275（N/kN）速度與坡度的適應性動車組最高速度(km/h)單位質量牽引功率(kw/t)速度(km/h)基本阻力(kw/t)牽引力(kN)剩余牽引力(N/kN)單位質量牽引功率(m/s2)均速運行坡度值(‰)CRH3/35019.6735017.7622.074.310.0404.3130013.3325.7512.420.11512.422509.5630.921.340.19821.34CRH2C/30019.6830013.3724.0710.700.09910.7028011.9025.7913.890.12913.892509.8728.8919.020.17619.022006.9336.1129.180.2729.18CRH1/20013.802008.0424.0015.960.1515.961806.8326.6719.840.1819.841605.7230.0024.280.2224.28CRH2/20013．342006.9324.4817.550.1617.551805.9127.1921.280.2021.281604.9930.6025.610.2425.61CRH5/20012．192007.7822.2814.50.13414.51806.6024.8518.250.16918.251605.4627.9622.500.20822.50⑵最大坡度應用情況中國高速鐵路最大坡度采用12‰~30‰。

法國高速鐵路采用全高速模式，設計速度為300～350km/h，最大坡度為35‰。

日本新干線采用全高速模式，早期最大坡度為20‰以下；不得已時，考慮到列車的動力發(fā)生裝置、動力傳動裝置、行車裝置及制動器裝置的性能，可采用35‰以下的坡度。

德國高速鐵路采用客貨共線運行模式時，最大坡度為20‰；采用全高速模式時，最大坡度為40‰。

2.客貨共線鐵路的最大坡度⑴限制坡度

單機牽引普通貨物列車，在持續(xù)上坡道上，最終以機車計算速度等速運行的坡度；⑵加力牽引坡度

兩臺及以上機車牽引規(guī)定牽引噸數(shù)的普通貨物列車，在持續(xù)上坡道上，最后以機車計算速度等速運行的坡度。限制坡度，不應大于《線規(guī)》規(guī)定值。限制坡度的最大值（‰）鐵路等級ⅠⅡⅢ地形類別平原丘陵山區(qū)平原丘陵山區(qū)平原丘陵山區(qū)牽引種類電力6.012.015.06.015.020.09.018.025.0內(nèi)燃6.09.012.06.09.015.08.012.018.0⑴限制坡度分方向選擇限制坡度：在具備一定條件的線路上，可以在重車方向設置較緩的限制坡度（上坡坡度），在輕車方向設置較陡的限制坡度（下坡坡度），稱為分方向選擇限制坡度。電力和內(nèi)燃牽引的加力牽引坡度（‰）限制坡度（‰）雙機牽引坡度三機牽引坡度電力內(nèi)燃電力內(nèi)燃4.09.08.514.013.05.011.010.516.515.56.013.012.519.018.57.014.514.521.521.08.016.516.024.023.59.018.518.026.525.010.020.020.029.011.022.021.530.012.024.023.513.025.525.014.027.515.029.016.030.0⑵加力牽引坡度3.最大坡度的影響⑴對輸送能力的影響365NH·Gj

C=————(Mt/a)106β

NH—折算普通貨車對數(shù)（對/d）；Gj—普通貨車的凈載；β—貨運波動系數(shù)，可取1.15。不同限坡的起伏縱斷面

⑵對工程數(shù)量的影響①平原地區(qū)：一般影響不大，但在有凈空要求時影響引線長度和填挖量。②丘陵地區(qū)：較大的坡度可使線路高程升降較快，能更好的適應地形起伏，使工程數(shù)量減少，工程造價降低。③越嶺地段：小于自然縱坡的限制坡度會使線路迂回展長，工程量和造價急劇增加（如下圖）。線路翻越高大的分水嶺時，采用不同的限制坡度，可能改變越嶺埡口，從而影響線路的局部走向。寶秦段不同最大坡度的線路方案示意圖成昆線雙福峨邊間不同限坡方案⑶對運營的影響①ix越大，運營支出越多，行車設備投資也略有增加；②困難地區(qū)，ix與自然縱坡相適應，從而縮短線路長度，節(jié)省工程投資，并減少運營投入。③一般來說，限制坡度大，對工程有利，對運營不利。二、坡段長度1.坡段長度與工程、運營的關系⑴采用較短的坡段長度可更好地適應地形起伏，減少路基、橋隧等工程數(shù)量。⑵從列車運行的平穩(wěn)性要求出發(fā)，縱斷面坡段長度宜設計為較長的坡段。⑶客運專線鐵路，為避免列車運營中的頻繁起伏，提高舒適程度，不得連續(xù)采用“N”形短坡段。采用大坡度路段，宜避免采用“V”形縱斷面。2.最小坡段長度限制

不同速度下的最小坡段長度應滿足下表的要求。最小坡段長度表（m）鐵路類型客運專線客貨共線鐵路設計速度(km/h)300~350200~250200160≤140到發(fā)線有效長度(m)1050850750650最小坡段長度(m)900（600）800（600）600（400）400400350300250注：括號內(nèi)數(shù)字為困難條件下的最小坡段長度值。采用困難條件下的標準。采用最小坡段長度值的坡段不宜連續(xù)使用兩個以上。三、坡段連接1.相鄰坡段的坡度差⑴坡度差以代數(shù)差的絕對值表示，即Δi=|i1-i2|(‰)例如：線路上相鄰兩個坡度，i1為6‰的下坡，i2為4‰的上坡，則其相鄰坡段的坡度差為：Δi=|i1-i2|=|(-6‰)-(+4‰)|=10‰⑵最大坡度差允許值列車牽引質量的大小對列車縱向力起決定作用，在機車功率可變的情況下，列車的牽引質量主要決定于車站到發(fā)線有效長度，故直接以遠期到發(fā)線有效長度作為擬定坡度差的參數(shù)。遠期到發(fā)線有效長度(m)1050850750650550最大坡度差一般810121520(‰)困難1012151825最大坡度差（‰）2.豎曲線⑴豎曲線的定義

在線路縱斷面變坡點處設置的與坡段線相切的曲線。⑵豎曲線的線型①圓弧形。②拋物線形：即用一定變坡率的20m短坡段連接起來的豎曲線。⑶豎曲線的設置目的

避免列車通過變坡點時脫鉤，以保證行車安全和平順。⑷豎曲線的設置條件①設置豎曲線的

imina.保證車輪不脫軌

SS4型機車產(chǎn)生的懸空值最大，其重心至前轉向架第一輪中心的距離為5.6m，磨耗型踏面輪緣為25mm，則保證不脫軌的

imin=4.5‰。5.6m

i＞4.5‰，設置豎曲線。縱距＞10mm，設置豎曲線。b.軌道自然柔順條件根據(jù)運營實踐，普通軌道在縱距為10mm左右而不設豎曲線時，在施工、養(yǎng)護中變坡度點處軌面也能自動形成豎曲線。c.不斷鉤條件

現(xiàn)場試驗均表明，當坡度差≤4.0‰時，列車通過變坡點產(chǎn)生的縱向力與列車在平道上運行產(chǎn)生的縱向力基本上相等，說明在坡度差≤4.0‰，可不設豎曲線。高速鐵路線路，

i＞1.0‰，設置豎曲線。

i＞4.0‰，設置豎曲線。

i＞4.0‰，夾坡段長度。②豎曲線不與緩和曲線重疊設置。③豎曲線不宜與平面圓曲線重疊設置。④豎曲線不應設置在明橋面橋上。⑤豎曲線不應與道岔重疊。⑥豎曲線不應與無縫線路的溫度伸縮調(diào)節(jié)器重疊。⑸豎曲線半徑標準①最小豎曲線半徑綜合分析限制豎曲線半徑取值的各項因素可見，對豎曲線最小半徑起控制作用的，是旅客舒適度條件,其值如下表所示。鐵路類型客運專線客貨共線設計最高行車速度(km/h)350300250200200、160V≤140Rsh(m)25000