1、A,1,第二章 線路平面和縱斷面設(shè)計 本章主要內(nèi)容： 平面設(shè)計 縱斷面設(shè)計 特殊地段平縱斷面設(shè)計 線路平面圖和詳細(xì)縱斷面圖,A,2,第一節(jié) 概述 一、認(rèn)識線路平、縱、橫斷面的對應(yīng)關(guān)系 如圖所示，路基橫斷面上距外軌半個軌距的鉛垂線AB與路肩水平線CD的交點O在縱向上的連線，稱為線路中心線。,圖21 路基橫斷面,寬,A,3,軌距加寬時線路中心線示意,A,4,線路位置示意圖,A,5,二、線路中線 首先來看一個線路走向的例子：,A,6,三、線路平縱斷面設(shè)計的基本要求 (1)必須保證行車安全和平順。即要要遵守線規(guī)的各項規(guī)定。 (2)應(yīng)力爭節(jié)約資金。設(shè)計時必須根據(jù)設(shè)計線的特點，分析設(shè)計路段的具體情況，綜合

2、考慮工程和運營的要求、通過方案比較，正確處理兩者之間的矛盾。 (3)既要滿足各類建筑物的技術(shù)要求，還要保證它們協(xié)調(diào)配合、總體布置合理。,A,7,左圖：以橋代路,右圖：繞避障礙,沿路爬行,A,8,四、認(rèn)識線路平、縱斷面圖,A,9,我國鐵路曲線的基本形式是： 直線緩和曲線圓曲線緩和曲線直線,第二節(jié) 區(qū)間線路平面設(shè)計 一、線路平面組成,A,10,二、平面曲線要素 1概略定線時未加設(shè)緩和曲線平面曲線要素計算,(m),(m),(m),A,11,HZ,2詳細(xì)定線時平面曲線要素計算,式中： 內(nèi)移距： 切垂距：,m,ZY,A,12,A,13,線路縱斷面圖平面曲線表示示意圖,左偏,左偏,右偏,右偏,右偏,右偏,

3、左偏,左偏,A,14,紙上定線時，在相鄰兩直線之間需用一定半徑的圓曲線連接，并使圓弧與兩側(cè)直線相切。曲線半徑的選配，可使用與地形圖比例尺相同的曲線板，由大到小選用合理的半徑。一般先繪出兩相鄰的直線段，然后選配中間的曲線半徑，量出偏角，再計算曲線要素和起訖點里程。,A,15,曲線各起訖點(主點)里程可按下列方法推算：,(1)由各交點坐標(biāo)計算交點間間距；,(2)計算各曲線要素，由切線長T 在圖中標(biāo)出各曲線主點位置，在順線路下行方向曲線內(nèi)側(cè)畫一垂直線路的線段。,(3)根據(jù)交點間距和T，得到曲線起點至線路起點距離，從而計算出曲線起點里程，字頭向左朝向起點方向標(biāo)出里程；,交點間距1,T,ZH +257.

4、63,交點間距2,A,16,(4)根據(jù)曲線長度L和曲線起點里程，由公式HZ=ZH+L計算出曲線終點里程，同時標(biāo)出里程；,(5)其他主點(HY、YH)里程，由公式HY=ZH+l0、YH=HZl0 ，計算后用尺量得；,HZ +874.56,HY +407.63,YH +724.56,(6)下一曲線計算同前，只是要計算出曲線起點至前一曲線終點的距離，得到曲線起點的里程，以后方法同前。,T1,1,T2,ZH +*.*,A,17,三、直線 要求：較長的直線段，較小的曲線偏角，縮短線路長度，改善運營條件，降低運營支出。,夾直線：,在地形困難、曲線毗連地段，兩相鄰曲線間的直線段，即前一曲線終點(HZ1)與后

5、一曲線起點(ZH2)間的直線，稱為夾直線。,同向曲線,反向曲線,A,18,1夾直線長度的確定 夾直線長度應(yīng)力爭長一些，為行車和維修創(chuàng)造有利條件。但為適應(yīng)地形節(jié)省工程，需要設(shè)置較短的夾直線時，其最小長度受下列條件控制： (1)線路養(yǎng)護(hù)要求。不宜短于5075m；地形困難時，不短于25m。 (2)行車平穩(wěn)要求。不宜短于23節(jié)客車長度，即不宜短于48.076.5m；同時夾直線長度應(yīng)滿足車輛通過時，轉(zhuǎn)向架彈簧在緩直點和直緩點產(chǎn)生的振動不疊加，使旅客感覺舒適 。,A,19,表21 夾直線及圓曲線最小長度（m）,注：括號內(nèi)的數(shù)值為特殊困難條件下經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后方可采用。 改建既有線和增建第二線的并行地段，一

6、般應(yīng)采用上述標(biāo)準(zhǔn)。特殊困難條件下，對旅客列車設(shè)計行車速度小于100km/h的地段有充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)時，夾直線及圓曲線長度可不受上表的數(shù)值限制，但不得小于25m。,A,20,A,21,2夾直線長度的保證 紙上定線時，通常僅繪出圓曲線而不繪出緩和曲線。因此，為了保證有足夠長度的夾直線，相鄰兩圓曲線端點( YZ1與ZY2)間夾直線長度LJ應(yīng)滿足下列條件： 式中 LJmin夾直線最小長度(m)，按表21取值； l01、l02相鄰兩圓曲線所選配的緩和曲線長度(m)。 夾直線長度不夠時，應(yīng)修改線路平面。如減小R或選用較短的l0；或改移夾直線的位置；當(dāng)同向曲線間夾直線長度不夠時，可采用一個較長的單曲線代替

7、。,A,22,3夾直線長度不足時的平面改建方法,減小曲線半徑或縮短緩和曲線長度,A,23,扭轉(zhuǎn)公切線位置,A,24,同向曲線二合一,A,25,四、圓曲線 (一)曲線超高 1曲線超高的作用及設(shè)置方法 曲線超高是曲線外軌頂面與內(nèi)軌頂面的水平高度之差。 列車在曲線上行駛時，由于離心力的作用，將列車推向外股鋼軌。為抵消離心力將曲線外軌適當(dāng)抬高，使列車自身重力產(chǎn)生的水平分力抵消離心,力，使內(nèi)外兩股鋼軌受力均勻和垂直磨耗均等，滿足旅客舒適感，提高線路的穩(wěn)定性和安全性。,A,26,曲線超高的設(shè)置方法主要有外軌提高法和線路中心高度不變法兩種。 2曲線超高值的計算 曲線超高的大小由列車通 過時離心力的大小確定。

8、 如圖所示： 離心力C = m v2 / R 由兩相似三角形有：,將v用V 代替：V=3.6v，S為兩股鋼軌中心距，S=1500mm，g=9.81m/s2，代入上式得：,A,27,對于任一半徑的曲線，其外軌超高值的大小與列車運行速度的平方成正比。但實際線路上運行的列車種類不同，各種列車的運行速度也不相同。 在既有線上，考慮各類列車的數(shù)目、重量和速度可用均方根速度表示： 新線設(shè)計與施工時，均方根速度有： (km/h),(mm),(km/h),A,28,式中 Vmax通過曲線的最大行車速度(km/h)； 速度系數(shù)，根據(jù)我國統(tǒng)計資料，一般地段采用0.80，單線上、下行速度懸殊地段可采用0.65。 實

9、設(shè)超高為： (mm) 我國線規(guī)和修規(guī)規(guī)定：最大超高為150mm；在單線鐵路上，上、下行列車速度相差懸殊的地段，最大超高為125mm。 3未被平衡超高允許值 當(dāng)通過列車速度V不等于VJF時，就會產(chǎn)生未被平衡的離心力，相應(yīng)產(chǎn)生未被平衡的超高：,A,29,欠超高： (mm) 過超高： (mm) 未被平衡的超高使內(nèi)外軌產(chǎn)生偏載，引起內(nèi)外軌不均勻磨耗，并影響旅客的舒適度。因此必須對未被平衡的超高加以限制。線規(guī)采用值為：hqy一般取70mm，困難時取90mm，既有線提速改造時可取110 mm； hgy一般取30mm，困難時取50mm。修規(guī)采用值為： hqy一般應(yīng)不大于75mm，困難情況應(yīng)不大于90mm，

10、hgy一般取30mm，困難時取50mm 。,A,30,3曲線超高的允許設(shè)置范圍 應(yīng)不大于最大超高且不小于最小起高，即： 使客車不產(chǎn)生過超高和貨車不產(chǎn)生欠超高，即： 使客車產(chǎn)生的欠超高和貨車產(chǎn)生的過超高不超過其相應(yīng)的允許值，即：,A,31,(二)曲線半徑對工程和運營的影響 1曲線限速的計算 旅客列車在曲線上運行時，要產(chǎn)生離心加速度，而曲線外軌超高產(chǎn)生的向心加速度要抵消一部分離心加速度。末被平衡的離心加速度值，不能超過旅客舒適允許的限度。 代入相應(yīng)極限值，則得曲線限速的計算公式為：,(km/h),(km/h),A,32,2曲線半徑對工程的影響 (1)增加線路長度 (2)降低粘著系數(shù) (3)軌道需要

11、加強(qiáng) (4)增加接觸導(dǎo)線的支柱數(shù)量,小半徑曲線增加線路長度示意圖,A,33,粘降后的機(jī)車牽引力,軌撐,軌撐,A,34,軌距桿,加寬外側(cè)道床,減小支柱間距,A,35,3曲線半徑對運營的影響 (1)增加輪軌磨耗 (2)維修工作量加大 (3)行車費用增加,曲線限速對行車費用影響示意圖,A,36,(三)最小曲線半徑的選定 1最小曲線半徑的計算式 客貨列車共線運行鐵路的最小曲線半徑的計算，主要滿足旅客舒適度和輪軌磨耗均勻兩個條件。其數(shù)值應(yīng)采用其中的較大者，并取為50m的整倍數(shù)。 (1)旅客列車最高行車速度要求 以最高速度通過時，最大欠超高不超過允許值。,(m),A,37,式中：Vmax 旅客列車最高行車

12、速度(km/h)；分別取160，140，120，100，80km/h； hmax最大超高，取150mm； hqy允許欠超高，一般取70mm；困難取90mm。 (2)旅客舒適度與內(nèi)外軌均磨條件要求 在客貨共線運行鐵路上，滿足舒適與均磨的曲線半徑應(yīng)符合不等式： Vh 貨物列車設(shè)計速度(km/h)；分別取90，80， 70，60，50km/h； hgy允許過超高，一般取30mm；困難取50mm。,A,38,(3)保證運行在曲線上的列車具有一定抗傾覆安全系數(shù) 參考國外資料，抗傾覆安全系數(shù)取為3，滿足此條件的公式由于很復(fù)雜，且計算出的最小曲線半徑值較前兩式小，所以這里不再考慮。 2最小曲線半徑選定的影響

13、因素 (1)路段設(shè)計速度 (2)貨物列車通過速度 (3)地形條件,A,39,A,40,3 線規(guī)擬定的最小曲線半徑 線路平面的最小曲線半徑根據(jù)路段設(shè)計速度、工程條件以及運輸性質(zhì)和運輸需求比選確定，不得小于下表規(guī)定的數(shù)值。,注：特殊困難條件下，在列車進(jìn)、出站等必須減、加速地段有充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)時，可采用與行車速度相匹配的曲線半徑。,A,41,改建既有線或增建第二線時的最小曲線半徑應(yīng)結(jié)合既有線標(biāo)準(zhǔn)比選確定。一般條件下不應(yīng)小于上表的規(guī)定，困難條件下，如按上述標(biāo)準(zhǔn)改建引起巨大工程時，可經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定合理的改建方案，以節(jié)約工程投資。此時根據(jù)線路具體情況確定該路段旅客列車設(shè)計行車速度。 (四)曲線半徑的

14、選用 1曲線半徑系列 為了測設(shè)、施工和養(yǎng)護(hù)的方便，曲線半徑一般應(yīng)取50、100m的整倍數(shù)，即12000，10000，8000，7000,A,42,6000，5000，4500，4000，3500，3000，2800，2500，2000，1800，1600，1400，1200，1000，800，700，600，550，500m。 不同設(shè)計路段的曲線半徑應(yīng)優(yōu)選下表規(guī)定范圍內(nèi)的序列值；困難條件下，可采用規(guī)定范圍內(nèi)10m的整數(shù)倍。 線路平面曲線半徑優(yōu)先取值范圍,A,43,2因地制宜由大到小合理選用 選用的曲線半徑，應(yīng)既能適應(yīng)地形、地質(zhì)等條件，減少工程，又能利于養(yǎng)護(hù)維修，滿足行車速度要求，做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)合

15、理，一般優(yōu)先選用上表值。 在地形困難、工程艱巨地段，小半徑曲線宜集中設(shè)置，以免列車頻繁限速，損失列車動能，增大能量消耗， 惡化運營條件。 3結(jié)合線路縱斷面特點合理選用 如曲線位于平緩坡段、雙方向行車速度較高，應(yīng)采用優(yōu)先選用半徑；如曲線位于停車站的站外引線上，由于行車速度較低，為減少工程，可選用較小半徑。,A,44,作業(yè)： 1雙線鐵路通過能力為什么不是單線鐵路的兩倍？ 2某電力機(jī)車單機(jī)牽引的單線鐵路，采用半自動閉塞方式Tt=90min，tB=6min，tH=3min；普通貨物列車站間往返運行總時間為28min，Gj=2600t，折算的普通貨物列車對數(shù)是通過能力的80%，=1.15，請計算輸送能力

16、。,A,45,1：因為單線鐵路一般采用半自動閉塞，采用公式： (對/d)，而我國單線鐵路站間距離一般為815公里，普通貨物列車單程運行時分在1015min，加上車站作業(yè)間隔時分，公式中的分母(運行圖周期)一般在30min以上；而雙線鐵路一般采用自動閉塞，采用公式： (列/d)，分母I =810min，由兩公式可以看出分子相同，分母不是簡單的2倍關(guān)系。,A,46,2：,取 N=36（對/d）,A,47,五、緩和曲線 緩和曲線是設(shè)置在直線與圓曲線或不同半徑的同向圓曲線之間的曲率連續(xù)變化的曲線。 緩和曲線的作用是：行車緩和；超高緩和；加寬緩和。 設(shè)計緩和曲線時，有線形選擇、長度計算、如何選用和保證緩

17、和曲線間圓曲線必要長度四個問題。 (一)線形選擇 1緩和曲線的線形 緩和曲線線形近似于緩和曲線曲率的二次定積分，而曲率又和超高具有一定的比例關(guān)系。,A,48,(1)直線形超高順坡，緩和曲線為三次拋物線。 (2)s形超高順坡。 (3)中間為直線、兩端為二次拋物線的超高順坡。 (4)半波正弦形超高順坡。 (5)一波正弦形超高順坡。 3我國采用的線形 我國鐵路是客貨列車共線運行，行車速度不高，一直采用直線形超高順坡的三次拋物線緩和曲線線形。這種緩和曲線的優(yōu)點是線形簡單，長度較短，計算方便，易于鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)。 我國目前設(shè)計的鐵路，仍采用這種線形。,A,49,如圖所示，三次拋物線形緩和曲線的參數(shù)方程、直角坐

18、標(biāo)方程和外軌超高順坡坡度的計算式分別為 參數(shù)方程： 直角坐標(biāo)方程： 超高順坡坡度：,(),A,50,(二)緩和曲線長度計算 緩和曲線長度影響行車安全和旅客舒適，擬定標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)根據(jù)下列條件計算并取其較長者。 1超高順坡不致使車輪脫軌 2超離時變率不致使旅客不適 3欠超高時變率不致影響旅客舒適,(m),(m),(m),A,51,綜和以上三式，緩和曲線長度l0 的計算公式為： 緩和曲線長度的計算結(jié)果應(yīng)進(jìn)整為10m的整倍數(shù)。 (三)緩和曲線長度的選用 近幾年我國鐵路運營的調(diào)查資料表明，緩和曲線過短已成為提高旅客列車行車速度的限制條件之一。新規(guī)范納入了行車速度160km/h后，依據(jù)滿足運輸需求、路段設(shè)計

19、速度以及適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展的要求，對緩和曲線長度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修正，一般應(yīng)優(yōu)選表一規(guī)定的數(shù)值，但最小緩和曲線長度不得小于表二規(guī)定的數(shù)值。,(m),A,52,表一 緩和曲線長度(m),A,53,表二 最小緩和曲線長度(m),A,54,(四)緩和曲線間圓曲線的最小長度 兩緩和曲線間圓曲線的最小長度，應(yīng)考慮養(yǎng)護(hù)和行車平穩(wěn)的要求。一般要滿足圓曲線或夾直線最小長度表的數(shù)值要求。 在線路平面設(shè)計時，為保證圓曲線有足夠的長度，曲線偏角、曲線半徑R 和緩和曲線長度 l0 三者間應(yīng) 滿足： (m)。 在設(shè)計線路平面時，若圓曲線長度達(dá)不到規(guī)定值，則可采取加大半徑、減小緩和曲線長度、改動線路平面增大曲線偏角等措施，保證圓曲線

20、長度滿足要求。,A,55,作業(yè)： 1線路平、縱斷面設(shè)計有什么基本要求？ 2夾直線不夠時，如何修改線路平面，試說出三種方法并配合圖形說明。 3解釋緩和曲線，其作用是什么，我國采用的線形是怎樣的。 4曲線半徑對工程和運營的影響有哪些？ 5緩和曲線間圓曲線長度不夠時如何修改。,A,56,第三節(jié) 區(qū)間線路縱斷面設(shè)計 1坡段特征表示 坡段特征主要由坡段長度和 坡度值表示，如圖所示。 坡段長度Li為坡段兩端變坡點間的水平距離(m)。 坡度值i為該坡段兩端變坡點的高差Hi(m)與坡段長度Li(m)的比值，以千分?jǐn)?shù)表示，即： 坡度值i上坡取正值，下坡取負(fù)值。如坡度為10，即表示每千米上升10m。,A,57,2

21、線路縱斷面設(shè)計問題,一、線路最大坡度 新建鐵路的最大坡度，在單機(jī)牽引路段稱限制坡度，在兩臺及以上機(jī)車牽引路段稱加力牽引坡度，其中最常見的為雙機(jī)牽引，稱雙機(jī)牽引坡度。,A,58,限制坡度是單機(jī)牽引普通貨物列車，在持續(xù)上坡道上，最終以機(jī)車計算速度等速運行的坡度，它是限制坡度區(qū)段的最大坡度。據(jù)此計算貨物列車的牽引質(zhì)量。 加力牽引坡度是兩臺及以上機(jī)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(jī)車計算速度等速運行的坡度，它是加力坡度路段的最大坡度。該路段的普通貨物列車牽引噸數(shù)，是按相應(yīng)限制坡度上用一臺機(jī)車牽引的計算值確定的。,A,59,(一)限制坡度 1限制坡度對工程和運營的影響 (1)對輸

22、送能力的影響 由公式 、 可得： ix C ,A,60,各種限制坡度的輸送能力,A,61,(2)對工程數(shù)量的影響 平原地區(qū) 限制坡度值對工程數(shù)量一般影響不大，但在鐵路跨過需要立交的道路與通航河流時，因橋下要保證必要的凈空而使橋梁抬高，若采用較大的限制坡度，可使橋梁兩端引線縮短，填方數(shù)量減少。 丘陵地區(qū) 采用較大的限制坡度，可使線路高程升降較快，能更好地適應(yīng)地形起伏，從而避免較大的填挖方，減少橋梁高度，縮短隧道長度，使工程數(shù)量減少，工程造價降低，如下圖所示。,A,62,不同限坡的起伏縱斷面,越嶺地段 在自然縱坡陡峻的越嶺地段，若限制坡度小于自然縱坡，線路需要迂回展長，才能達(dá)到控制點預(yù)定高程，工程

23、數(shù)量和造價急劇增加。 在越嶺地段，若限制坡度大于平均自然縱坡13(自然縱坡越陡，地形越復(fù)雜，其值越大)，就可避免額外的展長線路。這種方案通常是經(jīng)濟(jì)合理的。,A,63,上圖為寶成線寶雞秦嶺間展線示意圖。寶雞秦嶺間直線距離25km，高差810m，自然縱坡32.4；30中選方案線路長4.3km，20比較方案線路長61.9km，土建工程的造價前者僅為后者的56。,A,64,(3)對運營費用的影響 在完成相同運輸任務(wù)的前提下，采用的限制坡度越大，則貨物列車的牽引質(zhì)量越小，需要開行的貨物列車對數(shù)越多，機(jī)車臺數(shù)增多，機(jī)車乘務(wù)組、燃料消耗、修理費用等加大，區(qū)間距離縮短，車站數(shù)目加多，管理人員和日常開支增加，列

24、車區(qū)段速度降低，旅途時間加長，相應(yīng)開支加大。 但在自然縱坡陡峻地區(qū)，采用相適應(yīng)的限制坡度，可以縮短展線長度，降低工程投資。所以平均自然縱坡陡峻地區(qū)，應(yīng)采用與其相適應(yīng)的較大的限制坡度，力爭不額外展長線路。,A,65,2影響限制坡度選擇的因素 (1)鐵路等級 (2)運輸需求和機(jī)車類型 (3)地形條件 (4)鄰線的牽引定數(shù) (5)符合線規(guī)要求 限制坡度最大值,A,66,3分方向選擇限坡 (1)分方向選擇限坡條件 輕重車方向貨流顯著不平衡且預(yù)計將來也不致發(fā)生巨大變化； 輕車方向 上升的平均自 然縱坡較陡，而重車方向上升的平均自然縱坡較緩，分方向選擇限制坡度，可以節(jié)省大量工程； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較證明分方向選

25、擇限制坡度是合理的。 (2)輕車方向限制坡度的限制 不應(yīng)大于重車方向限制坡度的三機(jī)牽引坡度值。,A,67,根據(jù)雙方向貨流比，按雙方向列車對數(shù)相同、每列車車輛數(shù)相同的條件，可估算出輕車方向貨物列車的牽引質(zhì)量Gq ，輕車方向限制坡度值ixq不應(yīng)大于根據(jù)Gq 計算的坡度值。 (二)加力牽引坡度 如果某些越嶺地段，平均自然縱坡很陡，按限制坡度設(shè)計，會引起大量展線或較長的越嶺隧道時，可采用加力牽引，保持牽引定數(shù)不變，從而可采用較陡的坡度線。這種用兩臺或更多機(jī)車牽引的較陡坡度稱為加力牽引坡度(簡稱加力坡度)。,A,68,采用加力坡度可以縮短線路長度，大量減少工程，有利于降低造價和縮短工期，是在長大越嶺地段

26、行之有效的設(shè)計決策。但采用加力坡度，也會增加機(jī)車臺數(shù)和能量消耗，增加補(bǔ)機(jī)摘掛作業(yè)時分，并要增建補(bǔ)機(jī)的整備設(shè)備。加力坡度太大時，對下坡行車也將產(chǎn)生不利影響。因此，是否采用加力坡度，應(yīng)根據(jù)地形、工程和運輸需求，經(jīng)過比選確定。 1采用加力坡度的注意事項 (1)加力牽引坡度應(yīng)集中使用，使補(bǔ)機(jī)能在較長的路段上行駛，提高其利用率。,A,69,(2)加力牽引地段宜與區(qū)段站或其他有機(jī)務(wù)設(shè)備的車站鄰接，以利用其機(jī)務(wù)設(shè)備。 (3)加力牽引坡度應(yīng)根據(jù)牽引質(zhì)量、機(jī)車類型、機(jī)車臺數(shù)及加力牽引方式按下式計算確定： (4)各級鐵路電力、內(nèi)燃牽引的加力牽引坡度值分別不得大于30.0和25.0。,(),A,70,(5)采用相同

27、類型的機(jī)車加力牽引時，各種限制坡度相應(yīng)的加力牽引坡度可采用下表規(guī)定的數(shù)值。 電力和內(nèi)燃牽引的加力牽引坡度(),注：表中內(nèi)燃牽引加力坡度未進(jìn)行海拔與氣溫修正。,A,71,二、坡段長度 相鄰兩坡段的坡度變化 點稱為變坡點。相鄰兩變 坡點間的水平距離稱為坡段長度。 1坡段長度對工程和運營的影響 (1)對工程數(shù)量的影響 采用較短的坡段長度可更好地適應(yīng)地形起伏，減少路基、橋隧等工程數(shù)量。但最短坡段長度應(yīng)保證坡段兩端所設(shè)的豎曲線不在坡段中間重疊。,不同坡長的縱斷面,A,72,(2)對運營的影響 從運營角度看，因為列車通過變坡點時，變坡點前后的列車運行阻力不同，車鉤間存在游間，將使部分車輛產(chǎn)生局部加速度，影

28、響行車平穩(wěn)；同時也使車輛間產(chǎn)生沖擊作用，增大列車縱向力，坡段長度要保證不致產(chǎn)生斷鉤事故。,A,73,坡段長度分析 為減小坡段長度過短引起列車同時跨越兩個以上的變坡點，使得車輛運行過程中產(chǎn)生較大的局部加速度，影響運營的安全和舒適。所以一般情況下，要求列車最好不要同時跨越兩個以上的變坡點，即：坡段長度不小于貨物列車長度的一半。,A,74,2坡段長度的規(guī)定 縱斷面宜設(shè)計為較長的坡段，旅客列車設(shè)計行車速度為160km/h的坡段，坡段長度不應(yīng)小于400m，且最小坡段不宜連續(xù)使用兩個以上；旅客列車設(shè)計行車速度小于160km/h的坡段，坡段長度不宜小于下表規(guī)定的數(shù)值。,最小坡段長度表(m),A,75,3坡段

29、長度可以設(shè)為200m的幾種特殊情況 (1)凸形縱斷面坡頂為緩和坡度差而設(shè)置得分坡平段； (2)最大坡度折減地段，包括折減及其間形成的坡段； (3)在兩個同向坡段之間為了緩和坡度差而設(shè)置的緩和坡段； (4)長路塹內(nèi)為排水而設(shè)置的人字坡段。,A,76,對于改建既有線和增建第 二線的坡段長度，在困難條 件下可減至200m。 注意：凹形縱斷面坡底為緩 和坡度差而設(shè)置得分坡平段，其長度按最小坡段長度取值！ 三、坡段連接 (一)相鄰坡段坡度差 縱斷面的坡段有上坡、下坡和平坡。上坡的坡度為正值，下坡的坡度為負(fù)值，相鄰坡段坡度差的大小，應(yīng)以代數(shù)差的絕對值i 表示。,A,77,如前一坡段的坡度i1為6下坡，后一

30、坡段的坡度i2為4上坡，則坡度差i為： i =i1i2=(6) (+4 )=10 相鄰坡段的坡度差，都是以保證列車不斷鉤來制定的。根據(jù)近年來的理論研究、模擬計算和現(xiàn)場試驗，列車通過變坡點時的縱向力有如下規(guī)律： (1)列車縱向力隨變坡點坡度差值的增大而有所增大； (2)凸形縱斷面列車縱向拉力增大，壓力減小；凹形縱斷面拉力減小，壓力增大； (3)列車牽引質(zhì)量的大小對列車縱向力起決定作用，而牽引質(zhì)量主要取決于列車長度(車站到發(fā)線有效長度)。,A,78,綜合上述研究計算，結(jié)合車輛載重的發(fā)展或延長到發(fā)線有效長度的發(fā)展趨勢，對最大坡度差的允許值留有適當(dāng)發(fā)展余量，線規(guī)規(guī)定：相鄰坡段的連接宜設(shè)計為較小的坡度差

31、，不得大于下表規(guī)定的數(shù)值。 相鄰坡段最大坡度差,三、豎曲線 在線路縱斷面的變坡點處設(shè)置的豎向圓弧稱為豎曲線。常用的豎曲線線形為圓曲線。,A,79,1豎曲線設(shè)置原因 (1)當(dāng)機(jī)車車輛重心末達(dá)變坡點時，將使前轉(zhuǎn)向架的車輪懸空，懸空高度大于輪緣高度時(機(jī)車輪為28mm，車輛輪為25mm)，將導(dǎo)致脫軌，如圖所示：,導(dǎo)輪懸空示意圖,A,80,(2)當(dāng)相鄰車輛的連接處于變坡點附近時，車鉤要上、下錯動，其值超過允許值將會引起脫鉤。,車鉤錯動示意圖,2 設(shè)置豎曲線需要研究的問題 豎曲線半徑設(shè)置 豎曲線要素計算 設(shè)置豎曲線的限制條件,A,81,(1)豎曲線半徑 列車通過變坡點不脫軌要求。如i 3設(shè)置豎曲線即滿足

32、。 滿足行車平穩(wěn)要求。允許離心加速度的大小和行車速度有關(guān)。 滿足不脫鉤要求。與相鄰車輛相對傾斜引起的車鉤中心線上下位移允許值有關(guān)，Rv3000m即滿足。 豎曲線半徑與列車縱向力的關(guān)系。,A,82,線規(guī)規(guī)定：路段設(shè)計速度為160km/h的地段，當(dāng)相鄰坡段的坡度差大于1時，豎曲線半徑應(yīng)采用15000m；當(dāng)路段設(shè)計速度小于160km/h，相鄰坡段的坡度差大于3時，豎曲線半徑應(yīng)采用10000m。 (2)豎曲線要素計算 豎曲線切線長,(m),Vmax=160km/h ： TSH 7.5i (m) Vmax160km/h ： TSH 5i(m),A,83,豎曲線長度KSH=2TSH (m) 豎曲線縱距y,

33、(m),(m),變坡點處的縱距稱為豎曲線的外矢距 ESH，計算式為： 變坡點處的線路施工高程，應(yīng)根據(jù)變坡點的設(shè)計高程，減去(凸形變坡點)或加上(凹形變坡點)外矢距的高度。,A,84,(3)設(shè)置豎曲線的限制條件 需要設(shè)置豎曲線的坡度代數(shù)差 豎曲線不應(yīng)與緩和曲線重疊 如兩者重疊，一方面外軌的直線形超高順坡和圓形豎曲線，都要改變形狀，影響行車的平穩(wěn)；另一方面給養(yǎng)護(hù)維修帶來一定困難。 豎曲線不應(yīng)設(shè)在明橋面上 在明橋(無碴橋)面上設(shè)置豎曲線時，其曲率要用木楔調(diào)整，每根木枕厚度都不同，且需特制，并要按固定位置順序鋪設(shè)，給施工養(yǎng)護(hù)帶來困難。,A,85,如圖所示，設(shè)計時速為140km/h，要保證豎緩不重合，在

34、第、變坡點處，坡度代數(shù)差為6，豎曲線的切線長為30m，即ZH、HZ點距離變坡點的距離不小于30m。 在第 變坡點處，坡度代數(shù)差為12，豎曲線的切線長為60m，即HY、YH點距離變坡點的距離不小于60m。,A,86,試分析變坡點距離ZY、YZ點的最小距離應(yīng)該是多少？,Lmin=TSH+m=7.5(5.0)i+l0 / 2,A,87,為了保證豎曲線不設(shè)在明橋面上，變坡點距明橋面端點的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長。 豎曲線不應(yīng)與道岔重疊 道岔的尖軌和轍叉應(yīng)位 于同一平面上，如將其設(shè) 在豎曲線的曲面上，則影 響道岔的正常使用，也增加養(yǎng)護(hù)困難；同時道岔的導(dǎo)曲線和豎曲線重合，列車通過時的平穩(wěn)性更差。 為了

35、保證豎曲線不與道岔重疊，變坡點與車站站坪端點的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長。,變坡點至明橋面的距離,A,88,另外，豎曲線與豎曲線不應(yīng)重疊設(shè)置，為避免列車豎向震動相互影響，影響行車舒適度，一般情況下兩豎曲線間的距離不小于50m，困難時可用30m。 旅客列車設(shè)計行車速度為160km/h的地段，豎曲線與平面圓曲線不宜重疊設(shè)置，困難條件下豎曲線可與半徑不小于2500m的圓曲線重疊設(shè)置；特殊困難下，可與半徑不小于1600m的圓曲線重疊設(shè)置。,89,四、最大坡度折減 線路縱斷面設(shè)計時，在需要用足最大坡度(包括限制坡度與加力牽引坡度)的地段，當(dāng)平面上出現(xiàn)曲線或遇到長于400m的隧道時，因為附加阻力增大、粘

36、著系數(shù)降低，而需將最大坡度值減緩，以保證普通貨物列車以不低于計算速度或規(guī)定速度通過該地段。此項工作稱為最大坡度的折減。 (一)曲線地段的最大坡度減緩 在曲線地段，貨物列車受到的坡度阻力和曲線阻力之和，不得超過最大坡度的坡度阻力，以保證列車不低于計算速度運行。,90,曲線附加阻力產(chǎn)生的原因： 輪緣與鋼軌額外摩擦； 離心力下，輪軌額外橫向滑動； 內(nèi)外軌長度不同，輪軌間額外縱向滑動； 轉(zhuǎn)向架繞心盤轉(zhuǎn)動，上下心盤產(chǎn)生摩擦，有關(guān)軸承摩擦加劇。,卡滯儒滑現(xiàn)象,如果坡道阻力和曲線附加阻力超過了最大坡度阻力，會使列車運行速度低于計算速度，運行時分增大，發(fā)生運緩事故，更甚者會出現(xiàn)坡道停車，無法啟動的事故。 因此

37、設(shè)計坡度不得大于最大坡度減去曲線附加阻力存在所產(chǎn)生相應(yīng)的坡度值，即： i =imaxiR (),92,1曲線地段最大坡度減緩的注意事項 (1)當(dāng) i+iRimax 時，此設(shè)計坡度不用折減； (2)用足坡度設(shè)計； (3) 涉及的曲線長度指未加設(shè)緩和曲線前的圓曲線長度； (4)涉及的 LL 按近期長度考慮； (5)折減坡段長度應(yīng)不短于、且接近于圓曲線長度，取為50m的整倍數(shù)，且不應(yīng)短于200m； (6)折減后的設(shè)計值，取小數(shù)點后一位，舍去第二位。,93,2曲線地段最大坡度減緩的方法 (1)夾直線不小于200m時，可設(shè)計為一個坡段，不予減緩， i =imax； (2)當(dāng) LYLL 時，可設(shè)計為一個坡

38、段，折減值為； () (3)當(dāng) LYLL 時， Li 偏于安全考慮取列車長度LL，則公式為： () ,94,(4)夾直線長度小于200m時， 分開折減，將直線段分開，并入兩端曲線坡段折減，其公式同； 合并折減，將直線段與兩端的曲線合成為一個坡段，坡段長度不宜大于LL，其公式為： () 式中a 折減坡段范圍內(nèi)的曲線轉(zhuǎn)角絕對值總和。 (5)當(dāng)曲線位于不同坡段上時，每個坡段上按曲線長度的比例分配轉(zhuǎn)角度數(shù)，公式同。,95,算例：設(shè)計線為電力牽引，限制坡度為12，近期貨物列車長度600m，該地段需用足限坡上坡，根據(jù)線路平面設(shè)計其縱斷面。,302.01,1145,1617.34,1893.8,2418.0

39、5,2572.44,2734.44,2931.23,96,(1)將長度不小于200m的直線段，設(shè)計成一個坡段，坡長為300m，坡度不減緩，取限制坡度12 ；,12,300,300,(2)將長度大于 LL 的圓曲線，設(shè)計為一個坡段，坡段長度取850m，設(shè)計坡度為：,取11.0,1150,11.0,850,97,98,1150,11.0,850,1600,12,450,(3)將長度不小于200m的直線段，設(shè)計成一個坡段，坡長為450m，坡度不減緩，取限制坡度12 ；,(4)將長度小于 LL 的圓曲線，設(shè)計為一個坡段，坡段長度取300m，設(shè)計坡度為：,取11.0,1900,11.0,300,99,1

40、00,1900,11.0,300,2400,12,500,(5)將長度不小于200m的直線段，設(shè)計成一個坡段，坡長為500m，坡度不減緩，取限制坡度12 ；,(6)將長度小于 LL 的圓曲線和中間小于200m的直線段一同考慮，進(jìn)行分開折減，坡段長度分別取300m、250m，設(shè)計坡度分別為：,取11.4,取11.1,2700,2950,11.4,300,11.1,250,101,102,1900,11.0,300,2400,12,500,2700,2950,11.4,300,11.1,250,(7)將第(6)步驟進(jìn)行合并折減，坡段長度取550m，設(shè)計坡度為：,11.3,550,取11.3,103

41、,(8)將第曲線分成兩個坡段，坡段長度分別取700m、450m，設(shè)計坡度分別為：,11.3,700,取11.3,11.0,450,取11.0,104,105,11.5,600,11.0,550,(9)將第曲線分成兩個坡段，坡段長度分別取600m、550m，設(shè)計坡度分別為：,取11.5,取11.0,106,107,原因是當(dāng)采用第二個公式 ，Li 450m)：,隧道內(nèi)的曲線(R450m)：,117,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,215.42,931.00,1500,2025.34,2500,200,200,8.1,

42、查表得：s=0.9,取8.1,(1)將隧道內(nèi)左端直線段設(shè)計成一個坡段，坡長為200m，設(shè)計坡度為：,118,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,取7.8,(2)將隧道內(nèi)左端曲線設(shè)計成一個坡段，坡長為750m，設(shè)計坡度為：,950,750,7.8,1500,550,8.1,(3)將隧道內(nèi)右端直線設(shè)計成一個坡段，坡長為550m，設(shè)計坡度為：,取8.1,119,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,取8.1,(4)將隧道外曲線設(shè)計成一個坡段，坡長為

43、550m，設(shè)計坡度為：,(5)將坡度值相等的兩個坡段合成為一個坡段，坡長為1100m，設(shè)計坡度為：i = 8.1,2050,550,8.1,120,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,121,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,取8.1,(4)將隧道外曲線設(shè)計成一個坡段，坡長為550m，設(shè)計坡度為：,950,750,7.8,(5)將坡度值相等的兩個坡段合成為一個坡段，坡長為1100m，設(shè)計坡度為：i = 8.1,2050,1100,8.1,

44、122,例題：電力牽引，imax=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m平面如圖，用足坡度上坡，試設(shè)計縱斷面圖 。,(6)將隧道外最右端直線設(shè)計成一個坡段，坡長為450m，坡度不減緩，取限制坡度9。,950,750,7.8,2050,1100,8.1,2500,450,9,123,五、坡段設(shè)計對行車費用的影響 (一)坡度大小對行車費用的影響 一條設(shè)計線的機(jī)車類型、限制 坡度和牽引噸數(shù)選定后。若設(shè)計 坡度值較大，則上坡時，每公里 的燃料或電力的消耗較多，行車 時分加長；下坡時，制動限速越 低，輪箍閘瓦的磨耗越嚴(yán)重，故 行車費用增多。,124,凸形、凹形區(qū)間縱斷面 對行車費用的影響,在坡段長

45、度與坡度值相同的情況下，車站縱斷面設(shè)計的不同，對行車費用的影 響也不同。 由圖所示可以得出車站宜 設(shè)置在縱斷面的凸起部位。 (二)有害坡段與無害坡段 有害坡段：因限速要求， 下坡需要制動坡段。 無害坡度：坡度值不大或者坡度值較大但坡段長度較短，下坡無需限速的坡段。,125,根據(jù)我國鐵路的制動限速和機(jī)車、車輛、牽引質(zhì)量情況，通常最大無害坡度，重車為2.5、空車為4左右。 縱斷面設(shè)計時，通常將坡度大于4、且下降高度超過10m的坡段，概略地定為有害坡段。若地形條件許可，應(yīng)盡量消除有害坡段。,126,(三)克服高度 線路的克服高度為線路上坡方向上升的高度，又稱拔起高度。上行與下行方向應(yīng)分別計算，如圖所

46、示，a、b兩點間，上、下行方向的克服高度總和分別為：,(m) (m),s,s,s,x,x,127,作業(yè)： 1什么是限制坡度，影響其選擇的因素有哪些 。 2縱斷面設(shè)計時，坡段長度什么情況下可以縮短至200米 。 3緩和曲線和豎曲線二者為什么不能重合 。 4豎曲線的設(shè)置應(yīng)注意哪些問題，如果級鐵路某變坡點坡度代數(shù)差為10，V=160kmh，距該點最近曲線的緩和曲線長為200m，問變坡點至ZY點的距離最小為多少？（畫圖說明）,128,作業(yè)： 5電力牽引，ix=9，近期貨物列車長600m，隧道長1500m，s=0.9，平面如圖，要求用足坡度上坡設(shè)計，試設(shè)計縱斷面（寫出詳細(xì)設(shè)計步驟）。,A,129,第四節(jié)

47、 橋涵、隧道、路基地段的平縱斷面設(shè)計 一、橋涵路段的平縱斷面設(shè)計 橋梁按其長度可劃分為： 特大橋(橋長大于500m) 大橋(橋長100500m) 中橋(橋長20100m) 小橋(橋長20m及以下者) 涵洞孔徑一般為0.756.0 m,A,130,(一)橋涵路段的平面設(shè)計 1小橋和涵洞對線路平面無特殊要求。 2特大橋、大橋宜設(shè)在直線上，困難條件下必須設(shè)在曲線上時，宜采用較大的曲線半徑。 3明橋面橋應(yīng)設(shè)在直線上，明橋面橋不應(yīng)設(shè)在反向曲線上。 4橋梁上采用的曲線半徑，應(yīng)不限制橋梁跨度的合理選用。 連接大橋的橋頭引線，應(yīng)采用橋梁上的平面標(biāo)準(zhǔn)。,A,131,常用定型梁的允許最小值曲線半徑,A,132,(

48、二)橋涵路段的縱斷面設(shè)計 1涵洞和道碴橋面橋可設(shè)在任何縱斷面的坡道上。 2明橋面橋宜設(shè)在平道上。 3明橋面不能和豎曲線重合。 4橋涵處的路肩設(shè)計高程，涵洞處應(yīng)不低于水文條件和構(gòu)造條件所要求的最低高度。橋梁處應(yīng)不低于水文條件和橋下凈空高度所要求的最低高度。,A,133,二、隧道路段的平縱斷面設(shè)計 (一)隧道路段的線路平面 1隧道宜設(shè)在直線上。如地形地質(zhì)等條件限制必須設(shè)在曲線上時，宜將曲線設(shè)在洞口附近，并采用較大的曲線半徑。 2隧道不宜設(shè)在反向曲線上。必須設(shè)在反向曲線上時，其夾直線長度不宜小于44m，以免兩端的曲線加寬發(fā)生重疊，施工復(fù)雜。 3當(dāng)直線隧道外的曲線接近洞口時，應(yīng)使直緩點或緩直點與洞門的

49、距離不小于25m，以免引起洞口和洞口的襯砌加寬。,A,134,(二)隧道路段的線路縱斷面 1隧道內(nèi)的線路縱斷面可設(shè)置為單面坡或人字坡。 2需要用足最大坡度路段的隧道，為了爭取高度，一般應(yīng)設(shè)計為單面坡。 3越嶺隧道，當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育且地形條件允許時，應(yīng)設(shè)計為人字坡。 4隧道內(nèi)的坡度不宜小于3，以利排水。嚴(yán)寒地區(qū)且地下水發(fā)育的隧道，可適當(dāng)加大坡度，以減少冬季排水結(jié)冰堆積的影響。,A,135,三、路基對線路縱斷面的要求 大中橋的橋頭引線、水庫地區(qū)和低洼地帶的路基， 其路肩設(shè)計高程應(yīng)不小于設(shè)計水位+壅水高度+波浪侵襲高度+0.5m 。 小橋涵洞附近的路基，路肩設(shè)計高程應(yīng)不小于設(shè)計 水位+壅水高度+0.5m

50、。 長大路塹內(nèi)的設(shè)計坡度不宜小于2，以利側(cè)溝排水。當(dāng)路塹長度在400m以上且位于凸形縱斷面的坡頂時，可設(shè)計為坡度不小于2、坡長不小于200m的人字坡。,A,136,第五節(jié) 站坪的平、縱斷面設(shè)計 一、站坪長度 站坪長度LZ包含到發(fā)線有效長度Lyx 和咽喉區(qū)長度Lyh 及車站咽喉區(qū)兩端最外道岔及其他單獨道岔(直向)至曲線超高順坡終點之間的直線長度，設(shè)計時對站坪平面長度要考慮長遠(yuǎn)發(fā)展的需要。,A,137,站坪長度根據(jù)正線數(shù)目、車站種類、車站布置形式和遠(yuǎn)期到發(fā)線有效長度等條件確定。車站類別不同，股道數(shù)量不同，則站坪兩端咽喉區(qū)長度不同；股道布置形式和到發(fā)線有效長度，決定站坪中段的長度。站坪長度一般可采用

51、不小于下表所列數(shù)值。 站坪長度(m),A,138,注意問題： 1表列站坪長度末包括站坪兩端的豎曲線長度。 2如有其他鐵路接軌時，站坪長度應(yīng)根據(jù)計算確定。 3多機(jī)牽引時，站坪長度應(yīng)根據(jù)機(jī)車數(shù)量及長度計算確定。 4表列的站坪長度，除越行站和雙線中間站兩端按各鋪一組18號道岔單渡線確定外，正線其他道岔采用12號道岔確定，當(dāng)采用其他型號道岔時應(yīng)另行計算確定。,A,139,二、站坪的線路平面 車站正線的平面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下列規(guī)定： 1區(qū)段站應(yīng)設(shè)在直線上；中間站、越行站、會讓站宜設(shè)在直線上。特殊困難條件下，需設(shè)在曲線上時，其半徑不得小于下表規(guī)定的數(shù)值。 車站平面最小圓曲線半徑(m),A,140,2改建車站時，特殊困難條件下，如有充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)，可保留小于上表規(guī)定的曲線半徑。 3橫列式車站不應(yīng)設(shè)在反向曲線上?？v列式區(qū)段站設(shè)在曲線上時，每一運行方向的到發(fā)線有效長度范圍內(nèi)不應(yīng)有反向曲線。 4車站曲線宜采用較小的偏角。 5車站咽喉區(qū)范圍內(nèi)