高速鐵路平、縱斷面課件

高速鐵路平、縱斷面高速鐵路平、縱斷面1高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述鐵路線路在空間的位置是用其中心線來表示的。如圖2-1所示，線路中心線是指距外軌半個軌距的鉛垂線AB與兩路肩邊緣水平連線CD交點O的縱向連線。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述鐵路線路在空間2高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述圖2-1鐵路線路橫斷面高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述圖2-1鐵路線3高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述線路中心線在水平面上的投影叫作鐵路線路的平面，其表明線路的直、曲變化狀態(tài)；線路中心線展直后在鉛垂面上的投影叫作鐵路線路的縱斷面，其表明線路的坡度變化。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述線路中心線在水4高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述高速鐵路線路的平（縱）斷面相對于普速鐵路最顯著的特點體現(xiàn)在：欠超高越來越小，允許坡度值越來越大。高速鐵路平（縱）斷面的設(shè)計標準要以提高線路的平順性為主，盡可能地降低列車的橫向和豎向加速度，減少列車各種振動疊加的可能性，從而提高旅客的乘坐舒適度；同時也要考慮到減小工程量，降低造價，便于施工、運營和維修等。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述高速鐵路線路的5高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最大超高緩和曲線線間距過超高最小曲線半徑欠超高635124高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最大超高緩和曲線6高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準一般采用式（2-1）計算曲線外軌的理論超高h。（2-1）式中，h為曲線外軌的理論超高（mm）;vm為通過曲線的各次列車的平均速度（km/h），設(shè)計新線時，一般采用vm=0.8vmax，vmax為列車設(shè)計最大速度（km/h）；R為外軌的半徑（m）。1.最大超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準一般采用式（2-7高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準日本新干線的實設(shè)最大超高允許值為180mm，日本東海道新干線的實設(shè)最大超高允許值為200mm(提速到270～280km/h)；德國ICE線和法國TGV線的實設(shè)最大超高允許值為180mm；我國的高速鐵路因考慮到要滿足不同條件的軌道結(jié)構(gòu)，故一般規(guī)定實設(shè)最大超高允許值采用170mm。1.最大超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準日本新干線的實設(shè)8高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準線路修建完成后，超高即為定值。速度較高的列車，因外軌超高不足(欠超高)而會產(chǎn)生未被平衡的離心加速度；速度較低的列車，因外軌超高過大(過超高)而會產(chǎn)生多余的向心加速度。未被平衡的超高，稱為欠超高和過超高。2.欠超高和過超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準線路修建完成后，9高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準在我國的既有客貨混運干線上，貨車的通過總重大于旅客列車，對曲線鋼軌的磨耗及對線路的破壞力較大，一般認為最大過超高遠小于最大欠超高。但考慮到客運專線運營模式以高速為主，重點在于保證高速列車的旅客舒適度，因此取過超高與欠超高的允許值相同。2.欠超高和過超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準在我國的既有客貨10高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最小曲線半徑是線路平面設(shè)計時允許選用的曲線半徑最小值，是限制列車最高速度的主要因素之一，對工程費和運營費都有很大影響。小半徑曲線限制了列車的運行速度，增加了輪軌磨耗，降低了輪軌間的黏著系數(shù)，增加了列車的運行阻力，增加了輪軌設(shè)備和軌道設(shè)備的維修工作量，增加了線路的長度。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最小曲線半徑是線11高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（1）只運行高速或快速列車的客運專線。對于只運行高速或快速列車的客運專線，最小曲線半徑取決于最大速度、實設(shè)超高與欠超高之和的允許值等因素。（2-2）式中，Rmin為最小曲線半徑（m）；vmax為列車設(shè)計最大速度（km/h）；h+hq為實設(shè)超高與欠超高之和的允許值（mm）。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（1）只運行高速12高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（2）高、中速旅客列車共線運行的線路。小曲線半徑主要取決于高速列車的最高運行速度、中速列車的運行速度、欠超高和過超高之和的允許值等因素。（2-3）式中，vmin為列車設(shè)計最小速度（km/h）；hq+hg為欠超高和過超高之和的允許值（mm）；其他符號含義同前。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（2）高、中速旅13高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準3.最小曲線半徑14高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①曲線半徑從無窮大逐漸減小到圓曲線的半徑R，或從圓曲線的半徑R逐漸增加到無窮大。②運行中列車的離心力逐漸增加或逐漸降低。③軌距加寬值逐漸增大或逐漸減小。④曲線外軌超高逐漸增大或逐漸減小。4.緩和曲線（1）緩和曲線的特點高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①曲線半徑從無窮15高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①平面。（2-4）式中，y為緩和曲線上任意點的縱坐標(m)；x為緩和曲線上任意點的橫坐標(m)；R為曲線半徑(m)；l0為實設(shè)超高(m)。4.緩和曲線（2）緩和曲線的線型高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①平面。4.緩和16高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準②立面。（2-5）式中，h為緩和曲線上任意點的高程坐標(m)；h0為緩和曲線長度(m)；其他符合含義同前。4.緩和曲線（2）緩和曲線的線型高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準②立面。4.緩和17高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準緩和曲線的長度l1應(yīng)滿足以下公式：（2-6）（2-7）式中，f為超高時變率；β為欠超高時變率；其他符號含義同前。4.緩和曲線（3）緩和曲線的長度高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準緩和曲線的長度l18高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準

兩相鄰曲線間的夾直線與兩緩和曲線間的圓曲線的最小長度應(yīng)符合表2-3的規(guī)定。4.緩和曲線（4）緩和曲線間的夾直線與圓曲線的最小長度高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準19高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準

線間距是指相鄰兩股線路中心線之間的最短距離。線間距主要受列車交會運行時氣動力作用的控制。區(qū)間正線線間距應(yīng)符合表24的規(guī)定，曲線地段可不加寬。5.線間距高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準20高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

坡度是一段坡道兩端點的高差與水平距離之比，用i‰表示。在一定自然條件下，線路的最大坡度與設(shè)計線的輸送能力、牽引質(zhì)量、工程數(shù)量和運營質(zhì)量有著密切的關(guān)系，有時甚至?xí)绊懢€路的走向。高1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準坡21高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

平原地區(qū)的坡度大小對工程造價的影響不大。例如，曾對京滬客運專線寧滬段8‰、12‰、15‰和20‰最大坡度的工程做經(jīng)濟比較，結(jié)果是四種不同坡度的工程造價差別為：8‰比12‰增加工程費1.22億元，15‰、20‰分別比12‰增加0.25億元和0.27億元，15‰和20‰比12‰的投資差額不及總造價的0.5％。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準平22高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

丘陵和低山區(qū)采用不同的坡度，工程造價明顯不同。例如，法國東南線采用35‰大坡，線路順低山區(qū)地形起伏爬行，沒有出現(xiàn)一座隧道，橋梁也只占全線長的2.8％，大幅減少了工程數(shù)量。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準23高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

德國高速鐵路采用客貨共線運行模式，已投入運營的客貨共線高速鐵路的最大坡度為12.5‰，高速客運專線的最大坡度為40‰。日本高速鐵路采用全高速模式，日本新干線的最大坡度多為15‰。但也有例外，如北陸新干線在高崎—輕井澤(34km)區(qū)段中約有20km采用了連續(xù)30‰的長大坡。受列車制動性能的限制，在長大下坡道區(qū)段，列車的限制速度定為160km/h，并且專用E2系高速列車(8輛編組，交直交牽引傳動，再生制動與電氣指令式空氣制動共同作用)。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準24高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

區(qū)間正線最大坡度應(yīng)根據(jù)牽引種類和工程情況，經(jīng)牽引計算和比選后確定?！陡咚勹F路設(shè)計規(guī)范》（TB10621—2014）規(guī)定正線的最大坡度不宜大于20‰，困難條件下經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，不應(yīng)大于30‰；動車組走行線的最大坡度不應(yīng)大于35‰。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準25

高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準兩個坡段的連接點，即坡度變化點，稱為變坡點。一個坡段兩端變坡點間的水平距離稱為坡段長度。2.最小坡段長度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準兩個坡段的連26高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10621—2014），最小坡段長度應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）正線宜設(shè)計為較長的坡段。最小坡段長度一般條件下不應(yīng)小于900m，困難條件下不應(yīng)小于600m，列車全部停站的車站兩端不應(yīng)小于400m。（2）最小坡段長度不宜連續(xù)采用，困難條件下不應(yīng)連續(xù)采用。（3）動車組走行線最小坡段長度不宜小于200m，且豎曲線不應(yīng)重疊。2.最小坡段長度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準27高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準豎曲線半徑的計算公式為（2-8）式中，Rsh為豎曲線半徑(m)；vmax為線路確定的最大行車速度(km/h)；ash為離心加速度(m/s2)。3.豎曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準豎曲線半徑的計28高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

根據(jù)國外高速鐵路的經(jīng)驗，當(dāng)旅客舒適度所允許的豎向離心加速度ash取0.4m/s2時，由式（2-8）可得豎曲線半徑為當(dāng)正線相鄰坡段的坡度差大于或等于1‰時，應(yīng)采用圓曲線型豎曲線連接，最小豎曲線半徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計速度按表2-5和表2-6選用。3.豎曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準29高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準3.豎曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準3.豎曲線半徑30謝謝觀看謝謝觀看31高速鐵路平、縱斷面高速鐵路平、縱斷面32高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述鐵路線路在空間的位置是用其中心線來表示的。如圖2-1所示，線路中心線是指距外軌半個軌距的鉛垂線AB與兩路肩邊緣水平連線CD交點O的縱向連線。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述鐵路線路在空間33高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述圖2-1鐵路線路橫斷面高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述圖2-1鐵路線34高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述線路中心線在水平面上的投影叫作鐵路線路的平面，其表明線路的直、曲變化狀態(tài)；線路中心線展直后在鉛垂面上的投影叫作鐵路線路的縱斷面，其表明線路的坡度變化。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述線路中心線在水35高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述高速鐵路線路的平（縱）斷面相對于普速鐵路最顯著的特點體現(xiàn)在：欠超高越來越小，允許坡度值越來越大。高速鐵路平（縱）斷面的設(shè)計標準要以提高線路的平順性為主，盡可能地降低列車的橫向和豎向加速度，減少列車各種振動疊加的可能性，從而提高旅客的乘坐舒適度；同時也要考慮到減小工程量，降低造價，便于施工、運營和維修等。高速鐵路平、縱斷面1.1高速鐵路平、縱斷面概述高速鐵路線路的36高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最大超高緩和曲線線間距過超高最小曲線半徑欠超高635124高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最大超高緩和曲線37高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準一般采用式（2-1）計算曲線外軌的理論超高h。（2-1）式中，h為曲線外軌的理論超高（mm）;vm為通過曲線的各次列車的平均速度（km/h），設(shè)計新線時，一般采用vm=0.8vmax，vmax為列車設(shè)計最大速度（km/h）；R為外軌的半徑（m）。1.最大超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準一般采用式（2-38高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準日本新干線的實設(shè)最大超高允許值為180mm，日本東海道新干線的實設(shè)最大超高允許值為200mm(提速到270～280km/h)；德國ICE線和法國TGV線的實設(shè)最大超高允許值為180mm；我國的高速鐵路因考慮到要滿足不同條件的軌道結(jié)構(gòu)，故一般規(guī)定實設(shè)最大超高允許值采用170mm。1.最大超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準日本新干線的實設(shè)39高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準線路修建完成后，超高即為定值。速度較高的列車，因外軌超高不足(欠超高)而會產(chǎn)生未被平衡的離心加速度；速度較低的列車，因外軌超高過大(過超高)而會產(chǎn)生多余的向心加速度。未被平衡的超高，稱為欠超高和過超高。2.欠超高和過超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準線路修建完成后，40高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準在我國的既有客貨混運干線上，貨車的通過總重大于旅客列車，對曲線鋼軌的磨耗及對線路的破壞力較大，一般認為最大過超高遠小于最大欠超高。但考慮到客運專線運營模式以高速為主，重點在于保證高速列車的旅客舒適度，因此取過超高與欠超高的允許值相同。2.欠超高和過超高高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準在我國的既有客貨41高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最小曲線半徑是線路平面設(shè)計時允許選用的曲線半徑最小值，是限制列車最高速度的主要因素之一，對工程費和運營費都有很大影響。小半徑曲線限制了列車的運行速度，增加了輪軌磨耗，降低了輪軌間的黏著系數(shù)，增加了列車的運行阻力，增加了輪軌設(shè)備和軌道設(shè)備的維修工作量，增加了線路的長度。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準最小曲線半徑是線42高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（1）只運行高速或快速列車的客運專線。對于只運行高速或快速列車的客運專線，最小曲線半徑取決于最大速度、實設(shè)超高與欠超高之和的允許值等因素。（2-2）式中，Rmin為最小曲線半徑（m）；vmax為列車設(shè)計最大速度（km/h）；h+hq為實設(shè)超高與欠超高之和的允許值（mm）。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（1）只運行高速43高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（2）高、中速旅客列車共線運行的線路。小曲線半徑主要取決于高速列車的最高運行速度、中速列車的運行速度、欠超高和過超高之和的允許值等因素。（2-3）式中，vmin為列車設(shè)計最小速度（km/h）；hq+hg為欠超高和過超高之和的允許值（mm）；其他符號含義同前。3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準（2）高、中速旅44高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準3.最小曲線半徑高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準3.最小曲線半徑45高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①曲線半徑從無窮大逐漸減小到圓曲線的半徑R，或從圓曲線的半徑R逐漸增加到無窮大。②運行中列車的離心力逐漸增加或逐漸降低。③軌距加寬值逐漸增大或逐漸減小。④曲線外軌超高逐漸增大或逐漸減小。4.緩和曲線（1）緩和曲線的特點高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①曲線半徑從無窮46高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①平面。（2-4）式中，y為緩和曲線上任意點的縱坐標(m)；x為緩和曲線上任意點的橫坐標(m)；R為曲線半徑(m)；l0為實設(shè)超高(m)。4.緩和曲線（2）緩和曲線的線型高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準①平面。4.緩和47高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準②立面。（2-5）式中，h為緩和曲線上任意點的高程坐標(m)；h0為緩和曲線長度(m)；其他符合含義同前。4.緩和曲線（2）緩和曲線的線型高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準②立面。4.緩和48高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準緩和曲線的長度l1應(yīng)滿足以下公式：（2-6）（2-7）式中，f為超高時變率；β為欠超高時變率；其他符號含義同前。4.緩和曲線（3）緩和曲線的長度高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準緩和曲線的長度l49高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準

兩相鄰曲線間的夾直線與兩緩和曲線間的圓曲線的最小長度應(yīng)符合表2-3的規(guī)定。4.緩和曲線（4）緩和曲線間的夾直線與圓曲線的最小長度高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準50高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準

線間距是指相鄰兩股線路中心線之間的最短距離。線間距主要受列車交會運行時氣動力作用的控制。區(qū)間正線線間距應(yīng)符合表24的規(guī)定，曲線地段可不加寬。5.線間距高速鐵路平、縱斷面1.2高速鐵路線路平面標準51高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

坡度是一段坡道兩端點的高差與水平距離之比，用i‰表示。在一定自然條件下，線路的最大坡度與設(shè)計線的輸送能力、牽引質(zhì)量、工程數(shù)量和運營質(zhì)量有著密切的關(guān)系，有時甚至?xí)绊懢€路的走向。高1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準坡52高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

平原地區(qū)的坡度大小對工程造價的影響不大。例如，曾對京滬客運專線寧滬段8‰、12‰、15‰和20‰最大坡度的工程做經(jīng)濟比較，結(jié)果是四種不同坡度的工程造價差別為：8‰比12‰增加工程費1.22億元，15‰、20‰分別比12‰增加0.25億元和0.27億元，15‰和20‰比12‰的投資差額不及總造價的0.5％。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準平53高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

丘陵和低山區(qū)采用不同的坡度，工程造價明顯不同。例如，法國東南線采用35‰大坡，線路順低山區(qū)地形起伏爬行，沒有出現(xiàn)一座隧道，橋梁也只占全線長的2.8％，大幅減少了工程數(shù)量。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準54高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準

德國高速鐵路采用客貨共線運行模式，已投入運營的客貨共線高速鐵路的最大坡度為12.5‰，高速客運專線的最大坡度為40‰。日本高速鐵路采用全高速模式，日本新干線的最大坡度多為15‰。但也有例外，如北陸新干線在高崎—輕井澤(34km)區(qū)段中約有20km采用了連續(xù)30‰的長大坡。受列車制動性能的限制，在長大下坡道區(qū)段，列車的限制速度定為160km/h，并且專用E2系高速列車(8輛編組，交直交牽引傳動，再生制動與電氣指令式空氣制動共同作用)。1.區(qū)間正線最大坡度高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準55高速鐵路平、縱斷面1.3高速鐵路線路縱斷面標準