專題 線路平面與縱斷面設(shè)計(jì)

1、 專題專題 線路平面和縱斷面設(shè)計(jì)線路平面和縱斷面設(shè)計(jì)鐵路選線設(shè)計(jì)鐵路選線設(shè)計(jì) 1 1 概述概述2 2 區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)3 3 區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì)區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì)1 1 概述概述設(shè)計(jì)目的：在滿足主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確定線路設(shè)計(jì)目的：在滿足主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確定線路在空間中的位置在空間中的位置 。 術(shù)語定義：術(shù)語定義：線路中心線線路中心線：路基橫斷面上：路基橫斷面上O O點(diǎn)縱向連線。點(diǎn)縱向連線。O O點(diǎn)為距外點(diǎn)為距外 軌半個(gè)軌距的鉛垂線軌半個(gè)軌距的鉛垂線ABAB與路肩水平線與路肩水平線CDCD交點(diǎn)。交點(diǎn)。新線設(shè)計(jì)標(biāo)高新線設(shè)計(jì)標(biāo)高：均為路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高：均為路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高 鐵路線路

2、平面定義：線路中心線在水平面上的投影組成要素：直線和曲線 鐵路線路縱斷面定義：線路中心線（曲線部分展直后）在垂直 面上的投影組成要素：平道和坡道 區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì)區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì) 車站、橋梁、隧道地段的平、縱面設(shè)計(jì)車站、橋梁、隧道地段的平、縱面設(shè)計(jì) 線路的平面組成和曲線要素線路的平面組成和曲線要素 平面設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì) 直線、圓曲線、緩和曲線的設(shè)計(jì)直線、圓曲線、緩和曲線的設(shè)計(jì) 最大坡度最大坡度 坡段長(zhǎng)度坡段長(zhǎng)度 縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì) 坡段連接坡段連接 坡度折減坡度折減 滿足滿足鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范要求要求設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 橋、隧、站

3、和建筑物與線路的協(xié)調(diào)配合橋、隧、站和建筑物與線路的協(xié)調(diào)配合 工程造價(jià)省工程造價(jià)省 優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 有利于運(yùn)營(yíng)有利于運(yùn)營(yíng) 線路平面圖線路平面圖主要設(shè)計(jì)成果主要設(shè)計(jì)成果 線路縱斷面圖線路縱斷面圖 2 2 區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)區(qū)間線路平面設(shè)計(jì)2.1平面組成和曲線要素平面組成和曲線要素 直線直線 線路平面線路平面 圓曲線圓曲線 曲線曲線 緩和曲線緩和曲線 公路平面線形要素和幾何要素公路平面線形要素和幾何要素 1 1、平面線形幾何要素平面線形幾何要素 1）平面線形定義：路線平面上的形狀及特征。組成：包括直線、圓曲線和緩和曲線。2）汽車行駛軌跡及平面線形要素 汽車行駛軌跡特征汽車行駛軌跡特征軌跡線連續(xù)軌跡線

4、曲率連續(xù)軌跡線曲率對(duì)里程或時(shí)間的變化率連續(xù) 平面線形要素平面線形要素當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角為0時(shí)，軌跡為直線；當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角為常數(shù)時(shí)，軌跡為圓曲線；當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向角為變數(shù)時(shí)，軌跡為緩和曲線。 曲線要素曲線要素 未加設(shè)緩和曲線的曲線未加設(shè)緩和曲線的曲線（概略定線）（概略定線） 偏角偏角平面圖上量得平面圖上量得 半徑半徑 RR選配選配 切線長(zhǎng)切線長(zhǎng) 曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng) )(2tan*mRTy)(180mRLy加設(shè)緩和曲線的曲線加設(shè)緩和曲線的曲線（詳細(xì)定線）（詳細(xì)定線） 曲線要素：偏角曲線要素：偏角 ，半徑半徑 R，緩和曲線長(zhǎng)，緩和曲線長(zhǎng)L。（選配）。（選配），切線長(zhǎng)，曲線長(zhǎng)切線長(zhǎng)，曲線長(zhǎng)內(nèi)移距離內(nèi)移距離切垂距切垂距緩和

5、曲線角緩和曲線角 度度切線長(zhǎng)切線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng) )(2420mRlp)(20mlm Rl0090mpRT2tan)(002180)2(lRL曲線起終點(diǎn)里程的推算曲線起終點(diǎn)里程的推算 ZHZH里程：平面圖上量取里程：平面圖上量取 HZHZ里程里程ZHZH里程里程L L HY HY里程里程ZHZH里程里程l l。 YHYH里程里程HZHZ里程里程l l。 具體設(shè)計(jì)時(shí)：具體設(shè)計(jì)時(shí)： RR根據(jù)地形選配根據(jù)地形選配 用量角器量出用量角器量出 L L。根據(jù)線路等級(jí)和地形條件選配根據(jù)線路等級(jí)和地形條件選配 2.22.2直線直線 平面設(shè)計(jì)時(shí)，先用有限條折線表示線路的大致位置，然后平面設(shè)計(jì)時(shí)，先用有限條折線表示

6、線路的大致位置，然后再在相鄰折線之間設(shè)置曲線。直線位置確定后，曲線位置再在相鄰折線之間設(shè)置曲線。直線位置確定后，曲線位置就大致上定下來了。因此平面設(shè)計(jì)，主要是直線位置的確就大致上定下來了。因此平面設(shè)計(jì)，主要是直線位置的確定定。 設(shè)計(jì)直線應(yīng)遵循的原則：設(shè)計(jì)直線應(yīng)遵循的原則： 直線與曲線相互協(xié)調(diào)直線與曲線相互協(xié)調(diào)不要因設(shè)置直線而使工程量過大不要因設(shè)置直線而使工程量過大不要因節(jié)省工程量而使曲線半徑過小，不要因節(jié)省工程量而使曲線半徑過小， 曲線長(zhǎng)度過短，從而使運(yùn)營(yíng)條件變差曲線長(zhǎng)度過短，從而使運(yùn)營(yíng)條件變差力爭(zhēng)設(shè)置較長(zhǎng)的直線段力爭(zhēng)設(shè)置較長(zhǎng)的直線段 好處：可縮短線路長(zhǎng)度，改善運(yùn)營(yíng)條件好處：可縮短線路長(zhǎng)度，改

7、善運(yùn)營(yíng)條件力求減小交點(diǎn)偏角度數(shù)力求減小交點(diǎn)偏角度數(shù) 線路轉(zhuǎn)彎急，總長(zhǎng)增加線路轉(zhuǎn)彎急，總長(zhǎng)增加投資大投資大 偏角偏角大大 克服的阻力功增加克服的阻力功增加運(yùn)營(yíng)支出加大運(yùn)營(yíng)支出加大 每噸列車克服的曲線阻力功每噸列車克服的曲線阻力功 )/(5 .10180*600*tJgRRgLAyrr夾直線長(zhǎng)度不應(yīng)短于規(guī)定長(zhǎng)度夾直線長(zhǎng)度不應(yīng)短于規(guī)定長(zhǎng)度 夾直線夾直線前一曲線終點(diǎn)與后一曲線起點(diǎn)間所夾直線前一曲線終點(diǎn)與后一曲線起點(diǎn)間所夾直線 兩相鄰曲線，轉(zhuǎn)向相同者為兩相鄰曲線，轉(zhuǎn)向相同者為同向曲線同向曲線，轉(zhuǎn)向相反者為轉(zhuǎn)向相反者為反向反向曲線曲線。 夾直線最小長(zhǎng)度的確定夾直線最小長(zhǎng)度的確定滿足線路養(yǎng)護(hù)要求滿足線路養(yǎng)護(hù)

8、要求列車通過反向曲線路段時(shí)，頻繁轉(zhuǎn)向，車輪對(duì)鋼軌的橫向推列車通過反向曲線路段時(shí)，頻繁轉(zhuǎn)向，車輪對(duì)鋼軌的橫向推力加大。若夾直線太短，則正確位置不易保持，維修工作量力加大。若夾直線太短，則正確位置不易保持，維修工作量加大，危及行車安全，運(yùn)費(fèi)增加。加大，危及行車安全，運(yùn)費(fèi)增加。要求：不宜短于要求：不宜短于50755075米，最短不短于米，最短不短于2525米。米。 行車平穩(wěn)要求行車平穩(wěn)要求夾直線太短夾直線太短列車同時(shí)在相鄰曲線上運(yùn)行列車同時(shí)在相鄰曲線上運(yùn)行 R不同，超高不同不同，超高不同車輛左右搖擺車輛左右搖擺 要求：為保證行車平穩(wěn)舒適，夾直線不短于要求：為保證行車平穩(wěn)舒適，夾直線不短于2323節(jié)客

9、車長(zhǎng)，節(jié)客車長(zhǎng)， 即即5176.55176.5米米通過夾直線前后通過夾直線前后ZHZH、HZHZ點(diǎn)時(shí)，輪軌沖擊點(diǎn)時(shí)，輪軌沖擊轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向架 彈簧產(chǎn)生振動(dòng)彈簧產(chǎn)生振動(dòng)要求：為保證振動(dòng)不疊加，旅客乘坐舒適，夾直線應(yīng)足夠要求：為保證振動(dòng)不疊加，旅客乘坐舒適，夾直線應(yīng)足夠 長(zhǎng)，客車通過夾直線的時(shí)間要大于彈簧振動(dòng)消失的長(zhǎng)，客車通過夾直線的時(shí)間要大于彈簧振動(dòng)消失的 時(shí)間。時(shí)間。 綜合以上的考慮，綜合以上的考慮，規(guī)范規(guī)范規(guī)定最小夾直線長(zhǎng)度規(guī)定最小夾直線長(zhǎng)度鐵路等級(jí)鐵路等級(jí) 一般地段一般地段 困難地段困難地段 80 40 60 30 50 25 客車通過夾直線的時(shí)間客車通過夾直線的時(shí)間t不小于彈簧振動(dòng)消失的時(shí)間

10、不小于彈簧振動(dòng)消失的時(shí)間tz。由由ttz 得來得來式中：式中： 取取1.5s，分別按，分別按、，120、100、80Km/h 客車全軸距，取客車全軸距，取20m 故故、級(jí)鐵路分別為級(jí)鐵路分別為70m、62m、54m。zzJLVtL6 . 3maxzZJtVLL6 . 3/maxztzL具體設(shè)計(jì)時(shí)，若夾直線長(zhǎng)度不夠，則要修改線路的平面位置。具體設(shè)計(jì)時(shí)，若夾直線長(zhǎng)度不夠，則要修改線路的平面位置。 修改措施：修改措施：a a 減小減小R R或或l l。，使曲線長(zhǎng)度變短。，使曲線長(zhǎng)度變短b b 改移夾直線位置，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)點(diǎn)間的直線長(zhǎng)度和減小曲線偏角改移夾直線位置，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)點(diǎn)間的直線長(zhǎng)度和減小曲線偏角c c

11、用一個(gè)曲線代替幾個(gè)同向曲線用一個(gè)曲線代替幾個(gè)同向曲線 2.32.3圓曲線圓曲線設(shè)置目的：改變線路方向設(shè)置目的：改變線路方向機(jī)車駕駛室內(nèi)沒有方向盤，列車靠鋼軌導(dǎo)向。通過曲線時(shí)，機(jī)車駕駛室內(nèi)沒有方向盤，列車靠鋼軌導(dǎo)向。通過曲線時(shí)，輪軌間產(chǎn)生很強(qiáng)的作用力。搖擺、振動(dòng)、撞擊、擠壓主要輪軌間產(chǎn)生很強(qiáng)的作用力。搖擺、振動(dòng)、撞擊、擠壓主要與半徑與半徑R R有關(guān)，而半徑與工程量有很大關(guān)系有關(guān)，而半徑與工程量有很大關(guān)系。 .1曲線半徑對(duì)工程和運(yùn)營(yíng)的影響曲線半徑對(duì)工程和運(yùn)營(yíng)的影響曲線限制速度曲線限制速度 曲線半徑對(duì)工程的影響曲線半徑對(duì)工程的影響小半徑曲線的優(yōu)點(diǎn)：小半徑曲線的優(yōu)點(diǎn)： 更好地適應(yīng)地形變

12、化，減少路基、橋涵、隧道、更好地適應(yīng)地形變化，減少路基、橋涵、隧道、擋墻的工程數(shù)量，降低工程造價(jià)。擋墻的工程數(shù)量，降低工程造價(jià)。小半徑曲線的缺點(diǎn)：小半徑曲線的缺點(diǎn)：增加線路長(zhǎng)度增加線路長(zhǎng)度 )/(8 .11hkmRhhVQSH降低粘著系數(shù)降低粘著系數(shù)機(jī)車通過時(shí)，車輪在鋼軌上的縱機(jī)車通過時(shí)，車輪在鋼軌上的縱向、橫向滑動(dòng)加劇，粘著系數(shù)降向、橫向滑動(dòng)加劇，粘著系數(shù)降低，機(jī)車粘低，機(jī)車粘著牽引力下降著牽引力下降軌道需要加強(qiáng)軌道需要加強(qiáng)R R600600時(shí)，橫向沖擊力加大，時(shí)，橫向沖擊力加大，軌道要加強(qiáng)，要設(shè)置軌撐、軌軌道要加強(qiáng)，要設(shè)置軌撐、軌距桿或增加外側(cè)道床的寬度距桿或增加外側(cè)道床的寬度增加接觸導(dǎo)線

13、的支柱數(shù)量增加接觸導(dǎo)線的支柱數(shù)量R R越小，中心線與接觸導(dǎo)線的矢度越大，支柱間間距應(yīng)該越小，中心線與接觸導(dǎo)線的矢度越大，支柱間間距應(yīng)該減小減小 曲線半徑對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響曲線半徑對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響增加輪軌磨耗增加輪軌磨耗輪軌間的縱向橫向滑動(dòng)輪軌間的縱向橫向滑動(dòng)、擠壓，使磨耗增加。、擠壓，使磨耗增加。半徑越小，磨耗越大。半徑越小，磨耗越大。維修工作量加大維修工作量加大小半徑曲線地段，小半徑曲線地段，軌距、方向容易錯(cuò)位軌距、方向容易錯(cuò)位行車費(fèi)用增加行車費(fèi)用增加小半徑曲線限制列車速度小半徑曲線限制列車速度 列車通過曲線時(shí)，需要減速、限速、加速，機(jī)車需要列車通過曲線時(shí)，需要減速、限速、加速，機(jī)車需要 額外做功，使

14、得運(yùn)行時(shí)分和行車費(fèi)用增加。額外做功，使得運(yùn)行時(shí)分和行車費(fèi)用增加。小半徑曲線使線路加長(zhǎng)、總偏角加大，導(dǎo)致曲線阻力小半徑曲線使線路加長(zhǎng)、總偏角加大，導(dǎo)致曲線阻力 功加大，行車費(fèi)用增加。功加大，行車費(fèi)用增加。 .2最小曲線半徑的選定最小曲線半徑的選定意義：意義：鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一對(duì)工程量和運(yùn)營(yíng)條件有重大影響對(duì)工程量和運(yùn)營(yíng)條件有重大影響最小曲線半徑的計(jì)算式最小曲線半徑的計(jì)算式 客車貨車共線客車貨車共線 客車：保證舒適條件客車：保證舒適條件 貨車：不致引起輪軌嚴(yán)重磨耗貨車：不致引起輪軌嚴(yán)重磨耗 旅客舒適條件旅客舒適條件列車以最高速度通過時(shí)，欠超高不能大于允許值列車以

15、最高速度通過時(shí)，欠超高不能大于允許值 )(8 .11)/(*8 .112maxminmhhVRhkmRhhVQQ輪軌磨耗條件輪軌磨耗條件確定因素：行車速度，實(shí)設(shè)超高確定因素：行車速度，實(shí)設(shè)超高外軌超高外軌超高 均方根速度均方根速度客車速度客車速度Vmax Vmax 欠超高欠超高允許值允許值貨車速度貨車速度Vh Vh 過超高過超高允許值允許值 取取 進(jìn)整為進(jìn)整為5050米的整倍數(shù)米的整倍數(shù) + + )(8 .11min2mmRVhJFsh)/(2hkmNGNGVVJFshQhRVhmin2max8 .11min28 .11RVhhHshG)()(8 .1122maxminmhVVRQJF)()(

16、8 .1122minmhVVRGHJF)()(8 .1122maxminmhhVVRGQHmaxminR選定最小曲線半徑的影響因素選定最小曲線半徑的影響因素路段設(shè)計(jì)速度路段設(shè)計(jì)速度最小曲線半徑要滿足各個(gè)路段的需要最小曲線半徑要滿足各個(gè)路段的需要貨車通過速度貨車通過速度坡度越陡，列車速度越慢。曲線上，外軌超高受允許過超坡度越陡，列車速度越慢。曲線上，外軌超高受允許過超高的制約高的制約地形條件地形條件平原微丘平原微丘RR宜大宜大山岳地區(qū)山岳地區(qū)RR宜小宜小用足坡度地段用足坡度地段RR越小，線路額外展長(zhǎng)，工程費(fèi)用增加越小，線路額外展長(zhǎng)，工程費(fèi)用增加 .3曲線半徑的選用曲線半徑的選用曲

17、線半徑系列曲線半徑系列一般為一般為5050或或100100米的整倍數(shù)米的整倍數(shù)特殊為特殊為1010米的整倍數(shù)米的整倍數(shù)選用原則選用原則因地制宜，由大到小合理選用因地制宜，由大到小合理選用結(jié)合縱斷面特點(diǎn)合理選用結(jié)合縱斷面特點(diǎn)合理選用坡度平緩地段和凹形縱斷面坡底，列車速度高，坡度平緩地段和凹形縱斷面坡底，列車速度高， 半徑宜大半徑宜大長(zhǎng)大坡道、凸形縱斷面的坡頂及雙方向均需停車的長(zhǎng)大坡道、凸形縱斷面的坡頂及雙方向均需停車的 大站兩端，半徑可以小一些大站兩端，半徑可以小一些足坡長(zhǎng)大坡道頂部和進(jìn)站前用足坡度上坡的地段，足坡長(zhǎng)大坡道頂部和進(jìn)站前用足坡度上坡的地段， 半徑不宜過小半徑不宜過小小半徑曲線宜集中

18、設(shè)置小半徑曲線宜集中設(shè)置 .4緩和曲線緩和曲線保證行車平順保證行車平順作用作用緩和曲線地段，半徑由無窮大變到一個(gè)定值，離心力逐漸緩和曲線地段，半徑由無窮大變到一個(gè)定值，離心力逐漸 增加增加緩和曲線地段，外軌超高由零變動(dòng)到圓曲線上的超高，向緩和曲線地段，外軌超高由零變動(dòng)到圓曲線上的超高，向 心力逐漸增加心力逐漸增加半徑小于半徑小于350350米時(shí)，軌距由標(biāo)準(zhǔn)軌距變動(dòng)到加寬后的軌距米時(shí)，軌距由標(biāo)準(zhǔn)軌距變動(dòng)到加寬后的軌距線型線型直線型超高順坡直線型超高順坡的三次拋物線的三次拋物線長(zhǎng)度長(zhǎng)度保證超高順坡不致使車輪脫軌保證超高順坡不致使車輪脫軌保證超高時(shí)變率不致影響旅客舒適保證超高時(shí)變率不

19、致影響旅客舒適保證欠超高時(shí)變率不致影響旅客舒適保證欠超高時(shí)變率不致影響旅客舒適 取三個(gè)計(jì)算值中的較大者取三個(gè)計(jì)算值中的較大者選用選用結(jié)合半徑、設(shè)計(jì)速度、地形選用，盡量選結(jié)合半徑、設(shè)計(jì)速度、地形選用，盡量選 用較長(zhǎng)的。用較長(zhǎng)的。兩緩和曲線間圓曲線的最小長(zhǎng)度兩緩和曲線間圓曲線的最小長(zhǎng)度與夾直線相同與夾直線相同 .5線間距離線間距離限界限界定義：對(duì)機(jī)車車輛和接近線路的建筑物和設(shè)備所規(guī)定的不定義：對(duì)機(jī)車車輛和接近線路的建筑物和設(shè)備所規(guī)定的不 允許超過的輪廓尺寸線。允許超過的輪廓尺寸線。作用：確保機(jī)車車輛在鐵路線路上運(yùn)行的安全，防止機(jī)車作用：確保機(jī)車車輛在鐵路線路上運(yùn)行的安全，防止機(jī)車

20、車輛撞擊臨近線路的建筑物和設(shè)備。車輛撞擊臨近線路的建筑物和設(shè)備。種類：種類：機(jī)車車輛限界機(jī)車車輛限界機(jī)車車輛不同部位寬度和高度的機(jī)車車輛不同部位寬度和高度的 最大輪廓尺寸線。最大輪廓尺寸線。直線建筑接近限界直線建筑接近限界鐵路兩側(cè)建筑物和設(shè)備在鐵路兩側(cè)建筑物和設(shè)備在 任何情況下不得侵入的輪任何情況下不得侵入的輪 廓尺寸線。廓尺寸線。隧道建筑限界隧道建筑限界橋梁建筑限界橋梁建筑限界 區(qū)間直線地段的線距區(qū)間直線地段的線距第一、二線的線距第一、二線的線距最小線距：最小線距： 其中其中 17001700機(jī)車車輛的限界半寬機(jī)車車輛的限界半寬 100100信號(hào)限界寬信號(hào)限界寬 400400不限速會(huì)車的安全

21、量不限速會(huì)車的安全量第二、三線的線距第二、三線的線距 取為取為5.3m5.3m 其中其中 24402440直線建筑接近限界半寬直線建筑接近限界半寬 410410信號(hào)機(jī)最大寬度信號(hào)機(jī)最大寬度 mm400040010017002mm529041024402區(qū)間曲線地段線距加寬區(qū)間曲線地段線距加寬加寬原因加寬原因車體長(zhǎng)車體長(zhǎng)轉(zhuǎn)向架中心距轉(zhuǎn)向架中心距曲線半徑為曲線半徑為R R車輛在曲線上時(shí)，車輛中部向內(nèi)凸車輛在曲線上時(shí)，車輛中部向內(nèi)凸W1W1，兩端向外凸，兩端向外凸W2 W2 mL26mZ18)(40500812mmRRZW)(440008222mmRRZLW曲線上設(shè)有外軌超高，使車體向內(nèi)側(cè)傾斜曲線上

22、設(shè)有外軌超高，使車體向內(nèi)側(cè)傾斜W3W3 加寬值計(jì)算加寬值計(jì)算 時(shí)，時(shí)， 時(shí)，外側(cè)車體的內(nèi)傾量大于內(nèi)側(cè)時(shí)，外側(cè)車體的內(nèi)傾量大于內(nèi)側(cè) 15003shhHW)(*15003mmhHWshnwhh )(8450021mmRWWWnwhh )(1500385084500)(150021nwnwhhRhhHWWW3 3 區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì)區(qū)間線路縱斷面設(shè)計(jì)基本概念及設(shè)計(jì)過程基本概念及設(shè)計(jì)過程最大坡度最大坡度坡段長(zhǎng)度坡段長(zhǎng)度坡段連接坡段連接坡度折減坡度折減坡段設(shè)計(jì)對(duì)行車費(fèi)用的影響坡段設(shè)計(jì)對(duì)行車費(fèi)用的影響 重要概念：坡段長(zhǎng)度，坡度重要概念：坡段長(zhǎng)度，坡度坡段長(zhǎng)度坡段長(zhǎng)度坡段前后兩個(gè)變坡點(diǎn)之間的水平距離坡段前后

23、兩個(gè)變坡點(diǎn)之間的水平距離坡度坡度坡段兩端變坡點(diǎn)之間的高程差除以坡段長(zhǎng)度坡段兩端變坡點(diǎn)之間的高程差除以坡段長(zhǎng)度坡度值符號(hào)規(guī)定：上坡取正值，下坡取負(fù)值坡度值符號(hào)規(guī)定：上坡取正值，下坡取負(fù)值 () 1000iiLHi 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：在平面設(shè)計(jì)一欄中，填入平面設(shè)計(jì)的資料，按縱斷面圖的在平面設(shè)計(jì)一欄中，填入平面設(shè)計(jì)的資料，按縱斷面圖的格式，繪制線路平面圖。格式，繪制線路平面圖。根據(jù)平面圖的等高線，將千（百）米標(biāo)及地形變化點(diǎn)點(diǎn)繪根據(jù)平面圖的等高線，將千（百）米標(biāo)及地形變化點(diǎn)點(diǎn)繪在縱斷面圖上，連成地面線。在縱斷面圖上，連成地面線。用直尺沿地面線上下移動(dòng)，使填挖方較小，從而定出坡段用直尺沿地面線上下移動(dòng)

24、，使填挖方較小，從而定出坡段長(zhǎng)度和坡度值。長(zhǎng)度和坡度值。以上為縱斷面設(shè)計(jì)的大致步驟，具體設(shè)計(jì)時(shí)，還包括確定最以上為縱斷面設(shè)計(jì)的大致步驟，具體設(shè)計(jì)時(shí)，還包括確定最大坡度、坡段長(zhǎng)度、坡段連接和坡度折減等一系列具體問題，大坡度、坡段長(zhǎng)度、坡段連接和坡度折減等一系列具體問題，需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)一步協(xié)調(diào)配合。需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)一步協(xié)調(diào)配合。 3.13.1線路的最大坡度線路的最大坡度首先必須明確首先必須明確限制坡度限制坡度、加力牽引坡度加力牽引坡度、地面平均自然坡度地面平均自然坡度等幾個(gè)概念。等幾個(gè)概念。最大坡度，在單機(jī)牽引的路段稱為最大坡度，在單機(jī)牽引的路段稱為限制坡度限制坡度；在兩臺(tái)及以上機(jī)車牽引的路

25、段稱為在兩臺(tái)及以上機(jī)車牽引的路段稱為加力牽引坡度加力牽引坡度。地面平均自然坡度地面平均自然坡度是指兩點(diǎn)之間地面高程與距離的比值。是指兩點(diǎn)之間地面高程與距離的比值。注意：注意：縱斷面的設(shè)計(jì)坡度不得大于最大坡度值。若超過了最大坡度，縱斷面的設(shè)計(jì)坡度不得大于最大坡度值。若超過了最大坡度，牽引質(zhì)量按限坡計(jì)算的貨物列車，在持續(xù)上坡道上，會(huì)低于牽引質(zhì)量按限坡計(jì)算的貨物列車，在持續(xù)上坡道上，會(huì)低于計(jì)算速度運(yùn)行，發(fā)生運(yùn)緩或途停事故。計(jì)算速度運(yùn)行，發(fā)生運(yùn)緩或途停事故。 .1限制坡度限制坡度限制坡度對(duì)工程和運(yùn)營(yíng)的影響限制坡度對(duì)工程和運(yùn)營(yíng)的影響輸送能力輸送能力由輸送能力計(jì)算公式可知，由輸送能力計(jì)算公

26、式可知，輸送能力取決于通過能力輸送能力取決于通過能力和牽引質(zhì)量。在牽引種類和牽引質(zhì)量。在牽引種類和機(jī)車類型一定的情況下，和機(jī)車類型一定的情況下，由牽引質(zhì)量計(jì)算公式可知，由牽引質(zhì)量計(jì)算公式可知，牽引質(zhì)量由限制坡度決定。牽引質(zhì)量由限制坡度決定。365NHGj C= (Mt/a) 106 工程數(shù)量工程數(shù)量 在在平原地區(qū)平原地區(qū)，限坡大小對(duì)工程數(shù)量影響不大。，限坡大小對(duì)工程數(shù)量影響不大。 在在丘陵和越嶺地區(qū)丘陵和越嶺地區(qū)，限坡對(duì)工程數(shù)量影響很大。在丘陵，限坡對(duì)工程數(shù)量影響很大。在丘陵地區(qū)采用大的限坡，可使線路標(biāo)高升降較快，更好地適應(yīng)地區(qū)采用大的限坡，可使線路標(biāo)高升降較快，更好地適應(yīng)地形起伏，從而避免較

27、大的填挖方，減少橋梁高度，縮短地形起伏，從而避免較大的填挖方，減少橋梁高度，縮短隧道長(zhǎng)度，使工程數(shù)量減少，工程造價(jià)降低。隧道長(zhǎng)度，使工程數(shù)量減少，工程造價(jià)降低。不同限坡的起伏縱斷面 在在地面自然縱坡較陡的越嶺地段地面自然縱坡較陡的越嶺地段，若采用的，若采用的限坡小于地面自然縱坡，則線路要迂回展長(zhǎng)，限坡小于地面自然縱坡，則線路要迂回展長(zhǎng)，才能達(dá)到預(yù)定標(biāo)高，使得工程數(shù)量和造價(jià)大幅增加。才能達(dá)到預(yù)定標(biāo)高，使得工程數(shù)量和造價(jià)大幅增加。寶秦段不同最大坡度的線路方案示意圖運(yùn)營(yíng)費(fèi)用由前面的分析可知，采用大的限坡，則牽引質(zhì)量相應(yīng)減少。為了完成既定的運(yùn)輸任務(wù)，滿足輸送能力的需要，必須增加列車對(duì)數(shù)，使得通過能力加

28、大，機(jī)車臺(tái)數(shù)、車站數(shù)目、工作人員增多，從而使運(yùn)營(yíng)費(fèi)用大幅度增加。通常情況下，應(yīng)采用較小的限制坡度，但在地面自然縱坡陡峻地區(qū)，宜采用與地形相適應(yīng)的較大的限坡，可以縮短展線長(zhǎng)度，節(jié)省工程投資。 影響限坡選擇的因素限制坡度是影響鐵路全局的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，它對(duì)線路的走向、長(zhǎng)度、車站分布和工程投資，以及鐵路的輸送能力、運(yùn)營(yíng)指標(biāo)都有很大的影響，并且一經(jīng)修建就不易改動(dòng)。因此設(shè)計(jì)線的限制坡度應(yīng)根據(jù)鐵路等級(jí)和遠(yuǎn)期輸送能力的要求，結(jié)合地形條件、機(jī)車類型、鄰接線的牽引定數(shù)等情況，擬定不同的限坡方案，經(jīng)過比選確定。 影響限坡選擇的因素如下：鐵路等級(jí)鐵路等級(jí)高，則線路的意義、作用大，客貨運(yùn)量大，安全舒適性要求高，運(yùn)營(yíng)

29、條件要好，運(yùn)輸成本要低，因此宜采用較小的限制坡度。牽引種類和機(jī)車類型電力牽引比內(nèi)燃牽引的計(jì)算牽引力大，計(jì)算速度高，牽引定數(shù)大，滿足相同運(yùn)能要求時(shí)的限坡比內(nèi)燃牽引的大。大功率機(jī)車的牽引力大，牽引定數(shù)大，滿足相同運(yùn)能要求時(shí)的限坡比小功率機(jī)車的為大。 地形類別地形條件是限坡選擇的重要因素，限坡選擇要和地形條件相適應(yīng)。當(dāng)限坡適應(yīng)地形時(shí)，線路長(zhǎng)度短，工程投資省。否則需要額外增加展線，增大工程費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)。運(yùn)輸需求鐵路的輸送能力必須能完成規(guī)定的運(yùn)輸任務(wù)，當(dāng)其他條件相同時(shí)，客貨運(yùn)量大的線路要求較小的限制坡度。鄰線的牽引定數(shù)當(dāng)設(shè)計(jì)線與鄰接鐵路的直通貨流量大，或者在路網(wǎng)中聯(lián)絡(luò)分流的作用很顯著，則限坡選擇應(yīng)考慮使設(shè)

30、計(jì)線與鄰接線的牽引定數(shù)相協(xié)調(diào)，采用同一牽引定數(shù)。 統(tǒng)一牽引定數(shù)可避免列車換重作業(yè)，加速機(jī)車車輛的周轉(zhuǎn)，提高運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，并增加運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性。 線規(guī)的規(guī)定 限坡的最大值（） 限坡的最小值：通常取4 .2加力牽引坡度加力牽引坡度加力坡度：用兩臺(tái)或更多機(jī)車牽引的較陡坡度優(yōu)點(diǎn)：縮短線路長(zhǎng)度，大量減少工程，有利于降低 造價(jià)和縮短工期。缺點(diǎn)：增加了機(jī)車臺(tái)數(shù)，造成機(jī)力浪費(fèi)和運(yùn)輸管理的困難延長(zhǎng)了到發(fā)線有效長(zhǎng)度和增加部分整備設(shè)備增加了編組時(shí)挑選守車的作業(yè)和難度加力牽引坡度太大時(shí)，對(duì)下坡行車會(huì)產(chǎn)生不利影響 采用的注意事項(xiàng)加力牽引坡度應(yīng)集中使用加力牽引地段宜與區(qū)段站或其他有機(jī)務(wù)設(shè)備的 車站鄰接要減少與起

31、訖站鄰接的加力牽引區(qū)間的往返走 行時(shí)分根據(jù)車鉤強(qiáng)度確定采用重聯(lián)牽引還是補(bǔ)機(jī)推送加力牽引坡度的最大值制定的依據(jù) 滿足運(yùn)輸能力的需要 保證運(yùn)行安全的需要 上坡時(shí)車鉤不斷 下坡時(shí)制動(dòng)力充分 經(jīng)濟(jì)上合理綜合運(yùn)能、安全和經(jīng)濟(jì)各方面要求，各級(jí)鐵路電力 和內(nèi) 燃加力牽引坡度最大值分別取30和252 2加力坡度的最大值 加力牽引坡度的最大值受到不同牽引類型 ，機(jī)車種類的限制 滿足運(yùn)輸能力的需要制定的依據(jù) 保證運(yùn)行安全的需要 上坡時(shí)車鉤不斷 下坡時(shí)制動(dòng)力充分 經(jīng)濟(jì)上合理(1)蒸汽牽引最大加力牽引坡度 主要考慮到機(jī)車制動(dòng)時(shí)閘瓦之間的摩擦，以及能耗行車安全等因素，定為20。(2)內(nèi)燃牽引的最大加力牽引坡度內(nèi)燃牽引有

32、電阻制動(dòng)，較蒸汽機(jī)車好，故定為25。(3)電力牽引的最大加力牽引坡度 電力機(jī)車的電阻制動(dòng)力比內(nèi)燃牽引的大，僅用電阻制動(dòng)就可 控制下坡的速度，故定為30。3.23.2坡段長(zhǎng)度坡段長(zhǎng)度定義：一個(gè)坡段兩端變坡點(diǎn)之間的水平距離相鄰兩坡段的坡度變化點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。.1縱斷面坡段設(shè)計(jì)考慮因素縱斷面坡段設(shè)計(jì)考慮因素滿足行車安全和平穩(wěn)的要求考慮工程數(shù)量的影響 3、坡段長(zhǎng)度的限制 運(yùn)營(yíng)實(shí)踐證明，列車不宜同時(shí)跨越兩個(gè)以上的變坡點(diǎn)，即坡段長(zhǎng)度不宜短于半個(gè)列車長(zhǎng)度，以保證在變坡點(diǎn)處疊加后的附加應(yīng)力和局部加速度不致過大。故規(guī)范規(guī)定了設(shè)計(jì)坡段的最小長(zhǎng)度。 遠(yuǎn)期貨物列車長(zhǎng)度的一半（遠(yuǎn)期到發(fā)線有效長(zhǎng)減50m）遠(yuǎn)

33、期到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 050850750650550最小坡段長(zhǎng)度500400350300250minL.2最小坡段長(zhǎng)度的確定最小坡段長(zhǎng)度的確定200米最短坡段長(zhǎng)度的確定 確定理由：保證了相鄰兩豎曲線不互相重疊可避免同一列車下出現(xiàn)兩個(gè)以上變坡點(diǎn)坡段長(zhǎng)度在200米以下時(shí)，對(duì)減少工程量的作用已不顯著200米最短坡段長(zhǎng)度的采用情況坡度折減坡段 緩和坡段 分坡平段長(zhǎng)路塹內(nèi)的人字坡 3.33.3坡段連接坡段連接.1坡度代數(shù)差坡度代數(shù)差變坡點(diǎn)對(duì)列車運(yùn)行的影響 列車通過變坡點(diǎn)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)方向的改變而產(chǎn)生附加力，當(dāng)車鉤內(nèi)力大于車鉤的允許強(qiáng)度時(shí)，就有斷鉤的可能。列車通過變坡點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生

34、豎直方向的離心力和離心加速度，當(dāng)加速度超過一定限度時(shí)，將使旅客感覺不舒適或使貨物移位。列車通過凸形變坡點(diǎn)時(shí)，當(dāng)機(jī)車前輪懸空高度超過輪緣高度就有脫軌的可能。列車通過變坡點(diǎn)時(shí)，引起相鄰車輛的車鉤中心線上下錯(cuò)動(dòng)，當(dāng)錯(cuò)動(dòng)量超過限定數(shù)值時(shí)，有脫鉤的可能。.2豎曲線豎曲線定義：縱斷面變坡點(diǎn)處設(shè)立的豎向圓弧線型：拋物線，圓曲線豎曲線半徑的確定條件行車安全條件機(jī)車不脫軌旅客舒適條件行車平穩(wěn)設(shè)豎曲線可減少附加縱向力規(guī)范規(guī)定：、級(jí)鐵路豎曲線半徑為10000米，級(jí)鐵路豎曲線半徑為5000米。 豎曲線的幾何線型要素切線長(zhǎng)、級(jí)鐵路： 級(jí)鐵路：豎曲線長(zhǎng) 豎曲線縱距 外矢距 變坡點(diǎn)處的設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算標(biāo)高外矢距

35、 )(2000mRTishsh)(5),(10000mTmRishsh)(5 . 2),(5000mTmRishsh)(2mTKshsh)(22mRxysh)(22mRTEshshsh豎曲線的設(shè)置條件、級(jí)鐵路： 級(jí)鐵路： 豎曲線設(shè)置的限制條件豎曲線不應(yīng)與緩和曲線重疊豎曲線不應(yīng)設(shè)在明橋面上豎曲線不應(yīng)與道岔重疊 3i4i線路縱斷面設(shè)計(jì)最大坡度折減最大坡度折減最大坡度折減 折減目的 線路縱斷面設(shè)計(jì)時(shí),縱斷面上需要用足最大坡度的地段，當(dāng)平面上出現(xiàn)曲線或遇到長(zhǎng)于400m的隧道時(shí)，因?yàn)榍€附加阻力和隧道附加阻力增加,粘著系數(shù)降低,需要將最大坡度值減緩,以保證線路上任何一處的加算坡度均不超過線路允許的最大坡

36、度，以保證列車以不低于該地段的計(jì)算速度或規(guī)定速度運(yùn)行;此項(xiàng)工作稱為最大坡度折減. 需要考慮最大坡度折減的線路地段需要考慮最大坡度折減的線路地段 曲線地段，長(zhǎng)度大于400m的隧道地段 最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減 設(shè)計(jì)坡度設(shè)計(jì)坡度 在曲線地段,貨物列車受到的附加阻力包括坡道阻力和曲線附加阻力;為保證列車以不低于計(jì)算速度運(yùn)行,相應(yīng)的加算坡度應(yīng)滿足: ij=i+iR imax ()所以線路的設(shè)計(jì)坡度應(yīng)為: i= imax -iR ()式中imax 最大坡度值（）； iR 曲線阻力的相應(yīng)坡度減緩值（）。 最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減 曲線地段最大

37、坡度減緩的注意事項(xiàng)曲線地段最大坡度減緩的注意事項(xiàng) 縱斷面設(shè)計(jì)坡度值+曲線當(dāng)量坡度最大坡度時(shí)，才進(jìn)行曲線坡度減緩； 既要保證必要的減緩值，又不要折減過多，以免損失高程，使線路額外展長(zhǎng)。 折減時(shí)涉及的曲線長(zhǎng)度是未加設(shè)緩和曲線前的圓曲線長(zhǎng)度；設(shè)計(jì)的貨物列車長(zhǎng)度應(yīng)是近期貨物列車長(zhǎng)度。 減緩坡段長(zhǎng)度應(yīng)不短于、且盡量接近于圓曲線長(zhǎng)度，取為50m的整倍數(shù)，且不短于200m。所取坡段長(zhǎng)度不宜大于貨物列車長(zhǎng)度。 減緩后的設(shè)計(jì)坡度值，取小數(shù)點(diǎn)后一位。最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減 曲線地段最大坡度折減方法曲線地段最大坡度折減方法 兩圓曲線間不小于200m的直線段，可設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，按最大

38、坡度設(shè)計(jì)，不予折減； 例如:將曲線前后長(zhǎng)度不小于200m的兩直線段,分別設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度200m和長(zhǎng)度350m的坡段,坡度不予減緩,按限制坡度12設(shè)計(jì)。最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減 曲線地段最大坡度折減方法曲線地段最大坡度折減方法 長(zhǎng)度不小于貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，可設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，曲線阻力的坡度減緩值為： 600 iR= () R 例如：將例子中長(zhǎng)度大于近期貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，坡段長(zhǎng)度取500m，設(shè)計(jì)坡度為： 600 600 i=ix - = 12 - = 11.25 (), 取為11.2 R 800最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減 曲線地段最大坡度折減方法曲線地段最大坡度折減方法 長(zhǎng)度小于貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段坡度減緩值為：Li 設(shè)計(jì)坡段長(zhǎng)度，當(dāng)坡段長(zhǎng)大于貨物列車長(zhǎng)度時(shí)，取貨物列車長(zhǎng)。 10.5 iR= () Li在上例中：將長(zhǎng)度小于近期貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，坡段長(zhǎng)度取300m，設(shè)計(jì)坡度為： 10.5 10.526.4 i=ix - = 12 - = 11.08 (),取11.0 Li 300最大坡度折減曲線地段的最大坡度折減曲線地段的最大坡度折