《选线设计》第3章(2)-铁路线路纵断面设计复习进程汇编 115页

《选线设计》第3章(2)-铁路(tiělù)线路纵断面设计第一页，共115页。 区间(qūjiān)线路纵断面坡段组成纵断面由长度不同、陡缓各异的坡段组成。坡段的特征用坡段长度和坡度(pōdù)值表示。LiiHi第二页，共115页。 区间线路(xiànlù)纵断面设计坡段特征(tèzhēng)LiiHi坡段长度：坡段两端变坡点间的水平(shuǐpíng)距离(m)坡度：i=(Hi/Li)×1000（‰）上坡为正，下坡为负变坡点：相邻两坡段的坡度变化点第三页，共115页。 区间(qūjiān)线路纵断面设计纵断面设计(shèjì)的主要内容最大坡度坡段长度坡段连接最大坡度折减第四页，共115页。 线路(xiànlù)最大坡度客运专线最大坡度机车(jīchē)（动车）功率确定的最大坡度值第五页，共115页。 线路(xiànlù)最大坡度客运专线最大坡度机车（动车）功率确定的最大坡度值例如，CRH3动车组以300km/h最高速度运行持续(chíxù)运行的最大坡度为：CRH3的吨均功率为21.05kW/t，单位基本阻力为w0＝0.66＋0.00245V＋0.000132V2＝0.66＋0.00245×300＋0.000132×3002＝13.275（N/kN）第六页，共115页。 线路(xiànlù)最大坡度客运专线最大坡度(pōdù)速度与坡度(pōdù)的适应性动车组最高速度(km/h)单位质量牵引功率(kw/t)速度(km/h)基本阻力(kw/t)牵引力(kN)剩余牵引力(N/kN)单位质量牵引功率(m/s2)均速运行坡度值(‰)CRH3/35019.6735017.7622.074.310.0404.3130013.3325.7512.420.11512.422509.5630.921.340.19821.34CRH2C/30019.6830013.3724.0710.700.09910.7028011.9025.7913.890.12913.892509.8728.8919.020.17619.022006.9336.1129.180.2729.18CRH1/20013.802008.0424.0015.960.1515.961806.8326.6719.840.1819.841605.7230.0024.280.2224.28CRH2/20013．342006.9324.4817.550.1617.551805.9127.1921.280.2021.281604.9930.6025.610.2425.61CRH5/20012．192007.7822.2814.50.13414.51806.6024.8518.250.16918.251605.4627.9622.500.20822.50第七页，共115页。 线路(xiànlù)最大坡度客运专线最大坡度国外最大坡度应用情况(qíngkuàng)法国高速铁路采用全高速模式，设计速度为300～350km/h，最大坡度为35‰。日本新干线采用全高速模式，JR东日本新干线标准坡度为25‰以下；不得已时，考虑到列车的动力发生装置、动力传动装置、行车装置及制动器装置的性能，可采用35‰以下的坡度。德国高速铁路采用客货共线运行模式时，最大坡度为20‰；采用全高速模式时，最大坡度为40‰。第八页，共115页。 线路(xiànlù)最大坡度客运专线最大坡度客运专线最大坡度选择以适应(shìyìng)地形、跨越高程障碍物为主注意与相邻线路的协调统一我国在12‰~30‰范围内选择是适宜的第九页，共115页。 线路(xiànlù)的最大坡度客货共线铁路的最大坡度限制(xiànzhì)坡度是单机牵引普通货物列车，在持续上坡道上，最终以机车计算速度等速运行的坡度；加力牵引坡度是两台及以上机车牵引规定牵引定数的普通货物列车，在持续上坡道上，最后以机车计算速度等速运行的坡度。第十页，共115页。 限制坡度(pōdù)最大值计算限制(xiànzhì)坡度第十一页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度【例3－1】客货共线铁路，韶山3型电力机车，牵引滚动轴承货车，求牵引质量为3500t时，设计线的最大限制(xiànzhì)坡度值。【解】查表2－1得：Vj＝48km/h，Fj＝317800N，P＝138t得：w0’＝(2.25＋0.019×48＋0.00032×482)＝3.899（N/kN）w0”＝(0.92＋0.0048×48＋0.000125×482)＝1.4384（N/kN）(‰)取ix＝6‰。第十二页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度影响限制坡度选择的因素(yīnsù)铁路等级铁路等级越高，则设计线的意义、作用和客货运量越大，更需要有良好的运营条件和较低的运输成本，因此宜采用较小的限制坡度。运输需求和机车类型输送能力与货物列车牵引吨数有关，而牵引吨数是由限制坡度值与机车类型决定的。所以限制坡度的选择，应根据运输任务，结合机车类型一并考虑。力争选定的限制坡度与平均自然纵坡相适应，不引起额外展线。同时选择恰当的机车类型，满足运输要求。第十三页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度影响限制坡度选择的因素地形条件地形条件是选择限制坡度的重要因素,限制坡度要和地形相适应。既不能选择过小的限制坡度,引起大人工展线；又不能选择过大的限制坡度,使该限坡得不到充分利用,节省工程的效果不显著,却给运营带来不良影响邻线的牵引定数若设计线与邻线的直通货运量很大，或者设计线在路网中联络分流的作用很显著，则选择限制坡度时，应考虑与邻线牵引定数相协调，尽量使其统一。这样，直通货物列车(lièchē)可避免在接轨站的甩挂作业，加速货物运送，降低运输成本。我国既有铁路干线的限制坡度，4‰者约占1/4，6‰者约占1/2，12‰者约占1/4，少数干线为9‰或10‰，全国路网基本形成了4‰、6‰与12‰的限制坡度系统。第十四页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度影响限制坡度选择的因素符合《线规》规定设计线选定(xuǎndìnɡ)的限制坡度，不应大于《线规》规定值限制坡度最大值（‰）限制坡度最小值，《线规》未作规定，但通常取为4‰。这是因为限制坡度若小于4‰，牵引质量受起动条件和到发线有效长度（一般最长取1050m）的限制而不能实现，而工程投资却可能有所增加。铁路等级ⅠⅡⅢ地形类别平原丘陵山区平原丘陵山区平原丘陵山区牵引电力6.012.015.06.015.020.09.018.025.0种类内燃6.09.012.06.09.015.08.012.018.0第十五页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度分方向选择限制坡度在具备一定条件的线路上，可以在重车方向设置较缓的限制坡度（上坡坡度），在轻车方向设置较陡的限制坡度（下坡坡度），称为分方向选择限制坡度。分方向选择限坡的条件轻重车方向货流显著不平衡且预计将来也不致发生巨大变化。轻车方向上升的平均自然(zìrán)纵坡较陡，而重车方向上升的平均自然(zìrán)纵坡较缓，分方向选择限制坡度，可以节省大量工程。技术经济比较证明分方向选择限制坡度是合理的。第十六页，共115页。 限制(xiànzhì)坡度分方向(fāngxiàng)选择限制坡度轻车方向(fāngxiàng)限制坡度的限制不大于重车方向(fāngxiàng)限制坡度的三机牵引坡度值；不大于根据Gq所计算的最大坡度，即λyFj-(Pw0’+Gq·w0(p)”)ixq=—————————————(‰)(P+Gq)·g第十七页，共115页。 加力牵引(qiānyǐn)坡度加力坡度采用原则应从设计线意义、地形条件以及节省工程和不利运营等方面全面分析，比选确定。采用加力坡度的注意事项加力牵引坡度应集中使用，使补机能在较长的路段上行驶(xíngshǐ)，提高其利用率。加力坡度的起讫站，宜有一个为区段站或其他有机务设备的车站，困难时也应尽量与这类车站接近，以利用其机务设备。与起讫站邻接的加力牵引区间的往返行车时分，要相应减少，以免限制通过能力。根据牵引质量及车钩强度有关，合理确定加力牵引是采用重联牵引或补机推送，重联牵引的车钩允许拉力Fc应大于列车工作拉力第十八页，共115页。 加力牵引坡度(pōdù)计算加力坡度加力坡度最大值内燃牵引(qiānyǐn)25‰电力牵引(qiānyǐn)30‰第十九页，共115页。 加力牵引坡度(pōdù)计算双机牵引地段(dìduàn)的加算坡度：λy∑λFj-(∑Pw0’+G·w0”)iJL=—————————————(‰)(P+G)·g(1+λ)λyFj-(2Pw0’+G·w0”)iJL=—————————————(‰)(2P+G)·g加力坡度加力坡度的计算(jìsuàn)多机牵引限制坡度上的牵引吨数，在加力牵引地段以机车计算(jìsuàn)速度做等速运行C=0。第二十页，共115页。 加力牵引坡度(pōdù)计算表3－13电力(diànlì)和内燃牵引的加力牵引坡度（‰）限制坡度（‰）双机牵引坡度三机牵引坡度电力内燃电力内燃4.09.08.514.013.05.011.010.516.515.56.013.012.519.018.57.014.514.521.521.08.016.516.024.023.59.018.518.026.525.010.020.020.029.011.022.021.530.012.024.023.513.025.525.014.027.515.029.016.030.0第二十一页，共115页。 最大坡度(pōdù)最大坡度对工程和运营(yùnyíng)的影响对输送能力的影响各种(ɡèzhǒnɡ)限制坡度的输送能力图365NH·GjC=————(Mt/a)106β第二十二页，共115页。 最大坡度(pōdù)最大坡度对工程和运营的影响对工程数量的影响平原地区(dìqū)：一般影响不大，但在有净空要求时影响引线长度和填挖量。丘陵地区(dìqū)：较大的坡度可使线路高程升降较快，能更好的适应地形起伏，使工程数量减少，工程造价降低。不同(bùtónɡ)限坡的起伏纵断面第二十三页，共115页。 最大坡度(pōdù)最大坡度对工程和运营的影响对工程数量的影响越岭地段(dìduàn)：小于自然纵坡的限制坡度会使线路迂回展长，工程数量和造价急剧增加（如下图）。线路翻越高大的分水岭时，采用不同的限制坡度，可能改变越岭垭口，从而影响线路的局部走向宝秦段不同最大坡度的线路(xiànlù)方案示意图第二十四页，共115页。 成昆线双福峨边间不同(bùtónɡ)限坡方案第二十五页，共115页。 最大坡度(pōdù)最大坡度对工程和运营的影响对工程数量的影响高速铁路(ɡāosùtiělù)：全封闭、高架、经行地区经济发达第二十六页，共115页。 最大坡度(pōdù)最大坡度对工程和运营的影响对运营的影响ix↑则Gx↑→运营支出增加，行车设备投资增加；困难地区，ix自然纵坡相适应，从而缩短线路长度(chángdù)，节省工程投资，并减少运营投入。一般来说，限制坡度大，对工程有利，对运营不利。第二十七页，共115页。 坡段长度坡段长度与工程(gōngchéng)、运营的关系采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程(gōngchéng)数量从列车运行的平稳性要求出发，纵断面坡段长度宜设计为较长的坡段客运专线铁路，为避免列车运营过程中的频繁起伏，提高舒适程度，不得连续采用“N”形短坡段。采用大坡度路段，宜避免采用“V”形纵断面第二十八页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制车钩强度限制的最小坡段长度坡段长度应保证列车通过变坡点时不致产生断钩事故客货共线铁路货车车钩强度允许的纵向力，拉伸力取980kN，压缩力取1960kN。经检算，在可能设置的最大坡度代数差和列车非稳态运行（如紧急制动、由缓解(huǎnjiě)到牵引）的不利工况下，设置或不设置分坡平段与缓和坡段，其最大纵向力均不会超过车钩强度限制值。客运专线铁路动车组采用密接式车钩,坡段长度不受此条件限制第二十九页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制列车运行平稳条件要求的最小坡段长度竖曲线上产生(chǎnshēng)的车辆垂向振动不致影响旅客舒适度第三十页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制列车运行平稳条件要求的最小坡段长度旅客列车不同时跨两个变坡点坡段长度应大于远期旅客列车长度中速动车组长度起控制(kòngzhì)作用旅客列车按16辆编组，动车平均长度取25.0m，并考虑列车两端15m的安全距离，则坡段长度宜大于450m。第三十一页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制最小坡段长度限制相关标准不同速度下的最小坡段长度应满足下表的要求(yāoqiú)采用最小坡段长度值的坡段不宜连续使用两个以上表3－14最小坡段长度表（m）铁路类型客运专线客货共线铁路设计速度(km/h)300~350200~250200160≤140到发线有效长度(m)1050850750650最小坡段长度(m)900（600）800（600）600（400）400400350300250注：括号(kuòhào)内数字为困难条件下的最小坡段长度值。采用困难条件下的标准。第三十二页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制可采用200m坡段长度的情况：设计(shèjì)最高时速≤140km/h的客货共线铁路枢纽疏解引线范围内的线路纵坡凸形纵断面坡顶第三十三页，共115页。 坡段长度最小坡段长度限制可采用200m坡段长度的情况设计(shèjì)时速≤140km/h的客货共线铁路因最大坡度折减而形成的坡段在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和坡段长路堑内为排水而设置的人字坡段第三十四页，共115页。 坡段长度最大坡段长度(chángdù)限制客货共线铁路客货共线铁路的长大下坡道线路坡度超过6‰，长度(chángdù)为8km及其以上者；线路坡度超过12‰，长度(chángdù)为5km及其以上者；线路坡度超过20‰，长度(chángdù)为2km及其以上者应尽量减少长大下坡道的设置第三十五页，共115页。 坡段长度最大坡段长度限制客运专线铁路(tiělù)国外研究实践日本东海道新干线：最大坡度为15‰，其坡道长度可达到7km；坡道长度短于2.5km时，允许采用18‰的坡度；坡道长度不超过1km时，坡度可用道20‰等。日本山阳新干线规定：在10km路段内平均坡度不大于12‰时，最大坡度可采用15‰。法国规定：对于小于3km的坡段长度，其坡度值不应超过18‰；对于3～15km的长度，最大坡度不超过15‰。法国建议在实际应用中，上述坡度再降低2‰。对于坡度大于25‰的线路，最大坡长为4km。第三十六页，共115页。 坡段长度最大坡段长度限制客运专线铁路国外研究实践欧盟2001年的泛欧高速铁路互连互通(hùtōng)技术标准：在坡段方面规定，10km范围内坡度≤25‰，6km范围内,坡度≤35‰,40‰的坡度作为个案处理；第三十七页，共115页。 坡段长度仿真(fǎnɡzhēn)分析在15‰～30‰不同坡道上列车的运行速度可以达到设计速度目标值。最大坡道上的坡段长度可根据在一定初始速度下,以不低于设计速度的90%运行的坡段长度作为设计最大值采用第三十八页，共115页。 坡段长度最大坡段长度限制客运专线铁路仿真分析对最高速度为350、200km/h的动车组列车进行15‰、20‰和30‰的运行模拟,结果表明，在15‰～30‰不同坡道上列车的运行速度可以达到设计速度目标值在12‰～20‰的长大上坡道上，当列车以200km／h的初始速度进入，运行10km后的速度都高于100km／h的计算速度。因此(yīncǐ)，最大坡度坡段长度基本不受限制坡度(‰)初速(km／h)运行10km后的速度(km／h)12200173152001571820014220200134第三十九页，共115页。 坡段长度最大坡段长度限制客运专线铁路相关(xiāngguān)规定我国目前《高速暂规》建议，当采用最大坡度为12‰时，最大坡段长度不受限制；当采用最大坡度为15‰的坡度时，最大坡度地段的坡段长度不宜大于9km；当采用20‰的坡度时，最大坡度地段长度不宜大于5km。第四十页，共115页。 坡段连接(liánjiē)相邻坡段坡度差坡度差的表示(biǎoshì)以代数差的绝对值表示(biǎoshì)，即Δi=|i1-i2|(‰)例如，线路上有相邻两个坡度，i1为6‰的下坡，i2为4‰的上坡，则其相邻坡段的坡度差为：Δi=|i1-i2|=|(-6‰)-(+4‰)|=10‰第四十一页，共115页。 坡段连接(liánjiē)相邻坡段坡度差最大坡度差限制条件客运专线不受限制客货共线铁路，保证列车通过变坡点时，产生的纵向力不大于车钩强度，即保证列车不断钩：列车通过变坡点的纵向力变化规律①列车纵向力随变坡点坡度差值的增大而有所增大；②凸形纵断面列车纵向拉力增大，压力减小；凹形纵断面拉力减小，压力增大；③列车通过变坡点时的纵向力主要取决于列车牵引吨数（列车长度）、机车操纵工况和纵断面形式。动力检算结论最大坡度差可以(kěyǐ)达到2倍限制坡度值第四十二页，共115页。 坡段连接(liánjiē)相邻(xiānɡlín)坡段坡度差最大坡度差限制条件客货共线铁路，司机通视距离应不小于紧急制动距离：在凸形纵断面的坡顶，若坡度差过大，则司机的通视距离缩短，必要时加以检算。>紧急制动距离(jùlí)第四十三页，共115页。 远期到发线有效长度(m)1050850750650550最大坡度差一般810121520(‰)困难1012151825最大坡度(pōdù)差（‰）坡段连接(liánjiē)相邻坡段坡度差最大坡度差允许值列车牵引质量的大小对列车纵向(zònɡxiànɡ)力起决定作用列车的牵引质量在机车功率可变的情况下，主要决定于车站到发线有效长度故直接以远期到发线有效长度作为拟定坡度差的参数第四十四页，共115页。 坡段连接(liánjiē)竖曲线定义在线路纵断面变坡点处设置的与坡段线相切的曲线。线形抛物线形即用一定变坡率的20m短坡段连接起来的竖曲线；圆弧形竖曲线设置目的避免列车通过变坡点时脱钩，以保证行车安全(ānquán)和平顺第四十五页，共115页。 坡段连接(liánjiē)-竖曲线竖曲线半径竖曲线半径限制(xiànzhì)条件旅客舒适条件aSH，国外一般取0.15～0.6m/s2我国客货共线铁路取0.15、0.2m/s2，则，RSH≥0.5Vmax2和RSH≥0.4Vmax2高速客运专线aSH取0.4、0.5m/s2，则，RSH≥0.2Vmax2和RSH≥0.15Vmax2第四十六页，共115页。 确定原则竖曲线半径限制(xiànzhì)条件保证车轮不脱轨坡段连接(liánjiē)-竖曲线第四十七页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则假设此时列车进行制动(zhìdònɡ)，制动(zhìdònɡ)产生的列车纵向力为S，其向上的分力为Ssh，这两个力的合力△W对列车有减载作用，其值按下式计算：第四十八页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则竖曲线半径限制条件(tiáojiàn)保证车轮不脱轨由此产生的减载率为：根据日本资料，从运行安全考虑，列车运行在竖曲线上时产生的垂直方向的离心力使轴重减载率不大于10%，即△W/W≤0.1。若l取25m，S取50t，则从运营安全角度(jiǎodù)考虑的竖曲线半径应满足RSH≥0.08Vmax2第四十九页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径保证车轮不脱轨保证不脱轨的竖曲线半径根据(gēnjù)日本资料，从运行安全考虑，列车运行在竖曲线上时产生的垂直方向的离心力使轴重减载率不大于10%，即△W/W≤0.1。若l取25m，S取50t，则从运营安全角度考虑的竖曲线半径如左表：Vmax(km／h)Rsh(m)计算值建议值8050360021034694000230416045002504916500030070797500350963510000第五十页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则保证列车不脱钩条件高速列车车辆之间用密接式车钩联接，不存在(cúnzài)脱钩的问题普通列车Rv=(L+d)d/(2fR)(m)L——车辆两转向架中心距；d——转向架中心至车钩中心距；fR——车钩中心线上下位移允许值；车钩(chēgōu)错动示意图第五十一页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则保证列车不脱钩条件fR取值按规定：车钩中心水平线距轨顶高度，客车最大为890mm，最小为货车815、客车830mm，即相邻车钩允许的最大错动量为货车75mm，客车60mm可能产生的车钩水平上下错动的因素和错动量为在最不利条件下，由车辆(chēliàng)走行部分的机械原因引起的相邻车钩中心线上下位移值为：货车62mm，客车42mm因轨道水平误差引起的车钩上下位移，约为2mmfR取值：货车取11mm，客车取16mm将P13、D10、RW22、YZ25G、SYW25B的相关数据带入，得竖曲线半径分别为：1750m、2250m、2450m、2550m、2850m第五十二页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则附加纵向限制(xiànzhì)对客货共线铁路的货物列车仿真计算结果表明，当竖曲线半径增大到2000m后，列车以不同工况通过变坡点的最大纵向力各趋于该工况下的稳定值当竖曲线半径为10000m时，牵引吨数不大于5000t的货物列车，通过限坡或双机坡构成的凹、凸形变坡点，各种运行工况产生的列车纵向力均不大于车钩强度的允许值，说明竖曲线半径大于等于10000m，能保证附加纵向力的要求。高速客运专线的竖曲线半径不受此条件限制(xiànzhì)。第五十三页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径确定原则养护维修条件采用(cǎiyòng)大的竖曲线半径，可提高列车通过变坡点的运行平稳性和旅客舒适度；但当竖曲线半径大到一定程度时，养护维修很难达到其设置要求根据国外养护维修经验，最大竖曲线半径不宜大于40000m。第五十四页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径国外资料英国规定，竖曲线(qūxiàn)半径应根据允许速度而定，160km／h时建议采用20300m，最小允许半径6760m。法国铁路规定：在相邻两坡度代数差大于4‰时，要设置竖曲线(qūxiàn)，当速度为100～200km/h时，竖曲线(qūxiàn)半径为10000m；德国铁路规定,标准竖曲线(qūxiàn)=0.4Ｖmax2(m),最小竖曲线(qūxiàn)=550+20Vmax(m)第五十五页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径竖曲线半径标准最小竖曲线半径综合分析(fēnxī)限制竖曲线半径取值的各项因素可见,对竖曲线最小半径起控制作用的,是旅客舒适度条件,其值如下最大竖曲线半径竖曲线半径不应大于40000m铁路类型客运专线客货共线设计最高行车速度(km/h)350300250200200、160V≤140Rsh(m)2500020000150001500010000第五十六页，共115页。 坡段连接(liánjiē)-竖曲线竖曲线的几何要素竖曲线切线(qiēxiàn)长度当竖曲线半径RSH＝10000m时，TSH＝5i(m)；竖曲线长度KSH=2TSH第五十七页，共115页。 坡段连接(liánjiē)-竖曲线竖曲线的几何要素竖曲线纵距竖曲线上任意一点路基面的高程(施工高程),应根据该点的设计(shèjì)高程，减去(凸形变坡点)或加上(凹形变坡点)该点的纵距高度；路基填挖高度应根据路基面高程计算。因为(yīnwèi)：(RSH+y)2=RSH2+x22RSH·y=x2+y2x2略去微小量y2不计，得：y=———(m)2RSHTSH2变坡点处的纵距为：ESH=———(m)2RSH第五十八页，共115页。 坡段连接(liánjiē)-竖曲线竖曲线的几何要素【例3－2】某客货共线Ⅰ级铁路凸形变坡点A的地面高程为476.50m、设计高程为472.36m、相邻坡段坡度为i1＝6‰，i2＝－2‰，求A点的挖方高度(gāodù)。解：A点的坡度差i＝6－(－2)＝8（‰）A点的竖曲线切线长TSH＝＝5·i＝40mA点的竖曲线外矢距ESH＝＝0.08mA点的施工高程为472.36－0.08＝472.28mA点的挖方高度(gāodù)为476.50－472.28＝4.22m第五十九页，共115页。 坡段连接(liánjiē)-竖曲线设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的最小坡度代数差保证车轮不脱轨SS4型机车产生的悬空(xuánkōng)值最大，其重心至前转向架第一轮中心的距离为5.6m，磨耗型踏面轮缘为25mm，则保证不脱轨的△i为4.5‰。第六十页，共115页。 设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的最小坡度代数差轨道自然柔顺条件根据(gēnjù)运营实践，普通轨道在纵距为10mm左右而不设竖曲线时，在施工、养护中变坡度点处轨面也能自动形成竖曲线。因此，不设竖曲线的坡度代数差为：坡段连接(liánjiē)-竖曲线Rsh(m)25000200001500010000imin1.82.02.32.8第六十一页，共115页。 设置竖曲线(qūxiàn)的限制条件设置竖曲线(qūxiàn)的最小坡度代数差不断钩条件仿真分析和现场试验均表明，当坡度差小于或等于4.0‰时，列车通过变坡点产生的纵向力与列车在平道上运行产生的纵向力基本上相等，说明在坡度差小于等于4.0‰，可以不设竖曲线(qūxiàn)。坡段连接(liánjiē)-竖曲线第六十二页，共115页。 设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的最小坡度代数差国内研究与实践我国广深圳准高速铁路考虑到时速200km/h行车对轨道的平顺性要求较高，一般要求在2.5m～5m弦长范围内铺设精度达2～3mm(方向(fāngxiàng)、高低、水平)，只有在坡度差≤l‰时,不设竖曲线,轨道的高低差才能满足要求。坡段连接(liánjiē)-竖曲线第六十三页，共115页。 设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的最小坡度代数差国外研究与实践日本新干线规定，所有变坡点均应设置竖曲线；法国高速铁路设竖曲线的起始坡度代数差为4‰；德国高速铁路设竖曲线的起始坡度代数差为1‰；美国(měiɡuó)铁路设竖曲线的起始坡度代数差为4‰；前苏联高速铁路设竖曲线的起始坡度代数差为4‰。坡段连接(liánjiē)-竖曲线第六十四页，共115页。 设置竖曲线的限制条件设置竖曲线的最小坡度(pōdù)代数差相关规定设计速度为160km/h及以上的区段，按相邻坡段的坡度(pōdù)差i≥1‰时，设置竖曲线；设计速度小于160km/h的区段，按相邻坡段坡度(pōdù)差，Ⅰ、Ⅱ铁路i>3‰，Ⅲ级铁路i>4‰时设置曲线；在路基面上做出竖曲线线形。竖曲线长度不宜小于25m坡段连接(liánjiē)-竖曲线第六十五页，共115页。 竖曲线(qūxiàn)半径设置竖曲线的限制条件竖曲线不与缓和曲线重叠设置竖曲线不宜与平面圆曲线重叠设置竖曲线不应设置在明桥面桥上竖曲线不应与道岔重叠竖曲线不应与无缝线路的温度(wēndù)伸缩调节器重叠第六十六页，共115页。 线路纵断面设计(shèjì)——最大坡度折减最大坡度折减折减目的客货共线铁路纵断面设计时,纵断面上需要用足最大坡度的地段，当平面上出现(chūxiàn)曲线或遇到长于400m的隧道时，因为曲线附加阻力和隧道附加阻力增加，粘着系数降低，需要将最大坡度值减缓，以保证线路上任何一处的加算坡度均不超过线路允许的最大坡度，以保证列车以不低于该地段的计算速度或规定速度运行;此项工作称为最大坡度折减.需要考虑最大坡度折减的线路地段曲线地段，长度大于400m的隧道地段第六十七页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度(pōdù)折减设计坡度(pōdù)在曲线地段,货物列车受到的附加阻力包括坡道阻力和曲线附加阻力;为保证列车以不低于计算速度运行,相应的加算坡度(pōdù)应满足:ij=i+iR≤imax(‰)曲线(qūxiàn)地段设计坡度:i=imax-iR(‰)式中imax最大坡度值（‰）；iR曲线阻力的相应坡度减缓值（‰）。第六十八页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度折减曲线地段最大坡度减缓的注意事项纵断面设计坡度值+曲线当量坡度>最大坡度时，才进行曲线坡度减缓。既要保证必要的减缓值，又不要折减过多，以免损失高程，使线路额外展长。折减时涉及的曲线长度(chángdù)是未加设缓和曲线前的圆曲线长度(chángdù)；设计的货物列车长度(chángdù)应是近期货物列车长度(chángdù)。减缓坡段长度(chángdù)应不短于、且尽量接近于圆曲线长度(chángdù)，取为50m的整倍数，且不短于200m。所取坡段长度(chángdù)不宜大于货物列车长度(chángdù)。减缓后的设计坡度值，取小数点后一位。第六十九页，共115页。 α－27°50′R－1200Ly－582.94①②α－15°50′R－1000Ly－276.46α－9°17′R－800Ly－129.62③α－12°39′R－800Ly－176.63④22536617812122001235012最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度(pōdù)折减例3-3两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，按最大坡度(pōdù)设计，不予折减；例如:将曲线(qūxiàn)②前后长度不小于200m的两直线段,分别设计为长度200m和长度350m的坡段,坡度不予减缓,按限制坡度12‰设计。12第七十页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度折减长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力(zǔlì)的坡度减缓值为：600ΔiR=———(‰)R例如：将例子(lìzi)中长度大于近期货物列车长度的圆曲线①，设计为一个坡段，坡段长度取500m，设计坡度为：600600i=ix-——=12-——=11.5(‰),取为11.5‰R1200α－27°50′R－1200Ly－582.94①②α－15°50′R－1000Ly－276.46α－9°17′R－800Ly－129.62③α－12°39′R－800Ly－176.63④2253661781250011.5122001235012第七十一页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度折减长度(chángdù)小于货物列车长度(chángdù)的圆曲线，设计为一个坡段坡度减缓值为：Li——设计坡段长度，当坡段长大于货物(huòwù)列车长度时，取货物(huòwù)列车长。10.5αΔiR=———(‰)Li10.5α10.5×15.83i=ix-———=12-—————=11.45(‰),取11.4‰Li300α－27°50′R－1200Ly－582.94①②α－15°50′R－1000Ly－276.46α－9°17′R－800Ly－129.62③α－12°39′R－800Ly－176.63④2253661781250011.51220011.43001235012第七十二页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度折减曲线地段最大坡度折减方法若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线(zhíxiàn)长度小于200m，可将小于200m的直线(zhíxiàn)段分开，并入两端曲线进行减缓；也可将两个曲线合并进行折减，设计坡段不宜大于货物列车长度，坡度减缓值为：Li—设计坡段长度,当坡段长大(chánɡdà)于货物列车长度时,取货物列车长。10.5∑αΔiR=————(‰)Li第七十三页，共115页。 曲线地段的最大坡度折减在上例中：将长度小于近期货物列车长度的圆曲线③、④，连同中间小于200m的直线段，划分为长度各为250m的两个坡段进行(jìnxíng)折减，设计坡度分别为：最大坡度(pōdù)折减α－27°50′R－1200Ly－582.94①②α－15°50′R－1000Ly－276.46α－9°17′R－800Ly－129.62③α－12°39′R－800Ly－176.63④2253661781250011.51220011.43001235011.625011.42501210.5α10.5×9.28i=ix-———=12-—————=11.61(‰),取11.6‰Li25010.5α10.5×12.65i=ix-———=12-—————=11.47(‰),取11.4‰Li250第七十四页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减曲线地段的最大坡度(pōdù)折减曲线地段最大坡度(pōdù)折减方法当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线转角度数，应按两个坡段上曲线的比例计算；相应的曲线坡度(pōdù)减缓值按分配的曲线长度折减。α2=30×(1356+942.48-900-800)/942.48=19.05°10.5α10.5×19.05i=ix-———=12-—————=11.67(‰),取11.6‰Li6001356α-30°R=1800Ly=942.4809003.060080011.6第七十五页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减小半径曲线地段的最大坡度减缓原因在小半径曲线上，粘着系数降低，从而导致粘着牵引力降低；为了保证货物列车以不低于计算速度运行(yùnxíng)，若粘着降低后的粘着牵引力小于计算牵引力，还需要进行曲线粘降的坡度折减。最大坡度计算值在位于长大坡道的小半径曲线地段，当需要用足最大坡度设计时，其设计坡度为：i=imax-ΔiR-Δiμ（‰）第七十六页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减小半径曲线地段的最大坡度减缓小半径曲线粘降减缓值电力牵引(qiānyǐn)“粘降坡度减缓值”表（表3-18）小半径曲线范围粘降坡度减缓范围当所取坡段长度因取50m整数而大于曲线长度时，应将整个坡段按Δiμ减缓。imax（‰）R（m）46912152025304500.200.250.350.450.550.700.901.054000.350.500.650.851.051.351.651.953500.500.701.001.251.502.002.452.903000.700.901.301.652.002.603.203.80第七十七页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减隧道内的最大坡度折减影响折减的因素隧道空气附加阻力；内燃牵引时，为防止油烟、废气进入(jìnrù)司机室，要提高列车通过隧道的速度。隧道内粘着系数降低；提高内燃机车过洞速度，避免因散热条件不良，而引起柴油机功率；为了简化计算，隧道内的最大坡度折减值is，可换算为最大坡度系数s。折减地段位于长大坡道上且隧道长度大于400m的地段，最大坡度应进行折减。第七十八页，共115页。 最大坡度(pōdù)折减隧道内的最大坡度折减隧道折减地段的设计(shèjì)坡度值i=βsimax（‰）βs为隧道内的最大坡度系数折减范围仅限于隧道长度内，并随折减坡段取值，进整为50m的倍数。牵引类型隧道长度（m）电力牵引内燃牵引400500m）大桥（500>桥长>100m)中桥(100m>桥长>20m)小桥（桥长20m及以下）涵洞孔经一般在0.75~6.0m。桥涵地段的平面设计小桥和涵洞:无特殊要求特大桥、大桥地段：一般大中桥宜设在直线(zhíxiàn)上，困难条件下必须设在曲线上时，宜采用较大曲线半径。明桥面桥应设在直线(zhíxiàn)上；明桥面桥不应设在反向曲线上。桥梁上采用的曲线半径，应不限制桥梁跨度的合理选用。第八十六页，共115页。 桥涵、隧道(suìdào)、路基地段的平纵断面设计常用定型梁的允许(yǔnxǔ)最小曲线半径值梁的类型钢筋混凝土梁预应力钢筋混凝土梁钢筋混凝土板梁与板梁结合梁普通低高度跨度（m）≤420≤2023.824.031.732.03240允许最小曲线半径（m）一般情况350400600400600300500特殊情况250300300450第八十七页，共115页。 桥涵、隧道(suìdào)、路基地段的平纵断面设计桥涵地段的平纵断面设计桥涵地段的纵断面涵洞和道碴桥面桥：无特殊要求明桥面桥宜设在平道上；若设在坡道上，坡度(pōdù)不宜大于4‰明桥面桥上不应设置竖曲线；纵断面设计时，应使变坡点距明桥面两端不小于竖曲线切线长。第八十八页，共115页。 桥涵、隧道、路基地(jīdì)段的平纵断面设计客运专线铁路(tiělù)跨越其他铁路(tiělù)、公（道）路时，纵断面设计高程应满足其净高要求；跨越客运专线的立交桥，其桥下净高不应小于7.25m。客运专线下穿既有立交桥时，经技术经济比选，可采用较低的净高。穿越通航河流的桥梁纵断面设计除应满足水文条件、桥梁结构要求外，还应满足通航净空的要求。因跨越道路或地质条件较差地段而设置的高架线路，桥式主要采用跨度不大于32m的简支梁或等跨连续箱梁，其高度一般不应大于15m。第八十九页，共115页。 桥涵(qiáohán)、隧道、路基地段的平纵断面设计隧道地段的平纵面设计隧道地段的线路平面隧道宜设在直线上；困难条件下必须设在曲线上时，宜将曲线设在洞口附近；隧道不宜设在反向曲线上；困难条件下必须设在反向曲线上时，其夹直线长度(chángdù)不宜小于44m。当直线隧道外的曲线接近洞口时，应使直缓点或缓直点与洞门的距离不小于25m，以免引起洞口和洞口的衬砌加宽。第九十页，共115页。 桥涵(qiáohán)、隧道、路基地段的平纵断面设计隧道地段(dìduàn)的平纵面设计隧道地段(dìduàn)的线路纵断面隧道地段(dìduàn)的线路纵断面可设置为单面坡或人字坡。需要用足最大坡度路段的隧道，为了争取高度，一般应设计为单面坡。越岭隧道，当地下水发育且地形条件允许时，应设计为人字坡。隧道内的坡度不宜小于3‰；严寒地区且地下水发育的隧道，可适当加大坡度，以减少冬季排水结冰堆积的影响。第九十一页，共115页。 桥涵、隧道、路基地(jīdì)段的平纵断面设计路基对线路纵断面的要求大中桥的桥头引线、水库地区和低洼地带的路基，其路肩设计高程应保证:路肩设计高程≥设计水位+雍水高度+波浪侵袭高度+0.5m小桥涵洞附近的路基，应保证：路肩设计高程≥设计水位+雍水高度+0.5m长路堑内的设计坡度不宜小于2‰客货共线铁路(tiělù)当路堑长度在400m以上且位于凸形纵断面的坡顶时，可设计为坡度不小于2‰、坡长不小于200m的人字坡。路、桥分界高度应根据路堤地基条件、填料性质及来源、当地土地资源、城镇交通要求等，通过技术经济比较综合确定。第九十二页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪长度站坪长度LZ=远期到发线有效(yǒuxiào)长度+2×道岔咽喉区长度=Lyx+2×Lyh客货共线铁路站坪长度可采用不小于下表所列的数值。车站种类车站布置形式远期到发线有效长度（m）1050850750650单线双线单线双线单线双线单线会让站、越行站横列式1450170012501500115014001050中间站横列式1600200014001800130017001200区段站横列式2000250018002300170022001600纵列式3500400031003600290034002600第九十三页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪长度客运专线铁路站坪长度可采用不小于下表所列的数值。站坪两端变坡点的坡度差大于设竖曲线(qūxiàn)的条件时，变坡点应设在站坪端点外侧不短于竖曲线(qūxiàn)切线长之处。第九十四页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面表3－23客运专线中间站坪长度表（m）无工区岔线有工区岔线图型站坪长度(m)图型站坪长度(m)220023201800180019201350第九十五页，共115页。 站坪的线路平面车站正线平面标准为了作业安全和方便，站坪应设在直线上；但在特殊困难条件下，若受地形条件限制，设在直线上可能会引起大量(dàliàng)工程时，允许将站坪设在曲线上，但曲线半径应符合相应技术条件确定的最小半径值的要求。站坪的平面(píngmiàn)和纵断面第九十六页，共115页。 路段旅客列车设计行车速度（km/h）16014012010080区段站16001200800中间站、会让站、越行站一般200016001200800600困难16001200800600600站坪的线路平面车站正线平面标准客货共线铁路设计时速为200km/h的线路，站内曲线半径宜符合区间正线标准。困难条件下，可通过列车速度确定曲线半径，但不得小于1000m。区段站应设在直线(zhíxiàn)上，特殊困难条件下，如有充分依据可设在曲线上，其曲线半径不得小于表3－23所列数值；站坪的平面(píngmiàn)和纵断面第九十七页，共115页。 站坪的线路平面(píngmiàn)车站正线平面(píngmiàn)标准客货共线铁路区段站应设在直线上，特殊困难条件下，如有充分依据可设在曲线上，其曲线半径不得小于表3－23所列数值；中间站、会让站、越行站宜设在直线上；困难条件下需设在曲线上时，应采用较小的曲线转角和较大的曲线半径，最小圆曲线半径应不小于表3－23所列数值的规定。以保证远期旅客列车可以按设计速度通过车站。站坪的平面(píngmiàn)和纵断面第九十八页，共115页。 站坪的线路平面车站正线平面标准客运专线车站应设在直线上。困难条件下，经技术经济比选，可将车站设在曲线上，但站内正线最小曲线半径应结合设计速度合理确定。所有列车均停站的车站，其最小曲线半径不得小于1000m。车站设在曲线上时应满足下列要求：1）宜采用较小的曲线偏角及曲线长度。2）在渡线及跨线旅客列车联络线等出岔地段，正线上缓和(huǎnhé)曲线与道岔前后接缝间的直线段长度应符合表3－24的规定：站坪的平面(píngmiàn)和纵断面第九十九页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面表3－24站坪范围缓和曲线与道岔前后接缝(jiēfénɡ)间的直线段最小长度（m）设计最高行车速度(km/h)350300250200直线段长度(m)一般210180150120困难14012010080第一百页，共115页。 站坪的线路平面站坪设置在反向曲线上的规定客货共线铁路横列式车站不应设在反向曲线上，以免更加恶化瞭望条件，降低效率，影响作业安全(ānquán)。纵列式车站如设在反向曲线上时，则每一运行方向的到发线有效长度范围内，不应有反向曲线。客运专线车站不应设在反向曲线上。车站咽喉区的平面要求车站咽喉区的正线应设在直线上站坪的平面(píngmiàn)和纵断面第一百零一页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪的线路(xiànlù)平面第一百零二页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪坡度设计一般情况站坪宜设在平道上困难条件下必须把站坪设在坡道上时，坡度一般不宜大于1.0‰，以保证站内调车的安全与方便。在特殊困难条件下客运专线允许(yǔnxǔ)将中间站设在不大于2.5‰的坡道上，越行站可设在不大于6‰的坡道上；客货共线铁路允许(yǔnxǔ)将会让站、越行站设在不陡于6‰的坡道上但两个相邻的车站不应连续设置陡于6‰的坡道。第一百零三页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪坡度(pōdù)设计列车起动坡度(pōdù)λyFq-(Pwq’+G·wq”)·giq(max)=—————————————(‰)(P+G)·gwq’—机车单位起动(qǐdònɡ)阻力，电力、内燃取5(N/kN)wq”—车辆单位起动阻力，滚动轴承的货车取3.5(N/kN)；滑动轴承的货车wq”=(3.0+0.4iq)(N/kN)，wq”的计算值小于5N/kN时，取50N/kN。第一百零四页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面例：设计线ix＝6‰，采用DF4B型机车（Fq＝442.2kN，P＝138t，Lj＝21.2m），G＝3870t，列车(lièchē)长度为700m。某会让站的站坪平、纵断面如右图所示，检算安装滚动轴承的货物列车(lièchē)在图示的最不利位置时，能否顺利起动。第一百零五页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面λyFq-(Pwq’+G·wq”)iq(max)=———————————(P+G)·g442200×0.9-(138×9.81+3870×3.5)×9.81=————————————————————=6.57(‰)（138+3870)×9.811.5×40010.5×15ij=————+—————=1.08(‰)700700因为平均加算坡度小于最大起动坡度，故列车(lièchē)能顺利起动。第一百零六页，共115页。 站坪的平面(píngmiàn)和纵断面站坪的坡段站坪范围内，一般设计为一个坡段。为了减少工程，也可将站坪设计在不同的坡段上。车站道岔咽喉区的正线坡度宜与站坪坡度相同。特殊困难条件下，可将咽喉区设在限制坡度减2‰的坡道上，这是因为咽喉区的道岔附加阻力大约(dàyuē)为2(N/kN)。但区段站、客运站不得大于2.5‰，中间站、会让站、越行站不得大于10‰。旅客乘降所旅客乘降所允许设在旅客列车能够起动的坡道上，但不宜大于8‰，在特殊困难条件下，有充分技术经济依据时，可设在大于8‰的坡道上。第一百零七页，共115页。 站坪两端(liǎnɡduān)的线路平面和纵断面线路平、纵面设计标准客货共线铁路车站两端正线的线路设计标准，应与区间线路相同客运专线一般条件下，应与区间线路相同特殊条件下，可按下列(xiàliè)条件设计：全部高速列车停车的车站两端加、减速地段，可采用与行车速度相适应的技术标准。部分高速列车停车、部分高速列车通过的车站两端，应根据线路所经地区的地形条件、城市环保要求、该站高速列车的停站比例等，经综合技术经济比选确定设计速度，并按相应速度的标准设计。第一百零八页，共115页。 站坪两端的线路(xiànlù)平面和纵断面竖曲线(qūxiàn)和缓和曲线(qūxiàn)设置在纵断面上,竖曲线(qūxiàn)不应伸入站坪。站坪端点至站坪外变坡点的距离不应小于竖曲线(qūxiàn)的切线长度Tsh,如下图右端所示；在平面上,缓和曲线(qūxiàn)不应伸入站坪。站坪端点至站坪外曲线(qūxiàn)交点的距离不应小于曲线(qūxiàn)的切线长度T1,如下图左端所示；第一百零九页，共115页。 站坪两端(liǎnɡduān)的线路平面和纵断面竖曲线和缓和曲线设置若站坪两端(liǎnɡduān)的线路，在平面上有曲线，在纵断面上有竖曲线，则应考虑竖曲线不与缓和曲线重叠的要求，如下图右端所示，曲线交点距站坪端点的距离不应小于2Tsh＋T2。第一百一十页，共115页。 竖曲线和缓和曲线设置客运专线站外缓和曲线与道岔前后接缝间的直线段长度应符合下列规定：1）渡线及跨线旅客列车联络线等出岔地段，应满足表3-24的规定。2）位于大型车站两端减、加速以及利用既有铁路(tiělù)等限速路段，站坪端点至站坪外曲线交点的距离不应小于：一般条件下L≥0.6V困难条件下L≥0.4V式中L——站外缓和曲线起迄点至道岔前后接缝间的直线段长度，m；V——计算路段的设计速度，km/h；站坪两端(liǎnɡduān)的线路平面和纵断面第一百一十一页，共115页。 站坪两端(liǎnɡduān)的线路平面和纵断面客货共线铁路进站起动缓坡设置目的进站列车在进站信号机前临时停车后能顺利起动。限制条件电力牵引时，在限制坡度上均可起动；内燃牵引时，限制坡度小于或等于6‰的铁路，编组站、区段站和接轨站进站信号机前的线路坡度不能保证(bǎozhèng)货物列车顺利起动时，应设置起动缓坡，除地形困难者外，其他车站也宜设置。加速缓坡地段的坡度按列车最大起动坡度公式计算确定；加速缓坡地段的坡段长度不短于远期到发线有效长度。第一百一十二页，共115页。 站坪两端的线路(xiànlù)平面和纵断面客货共线铁路出站加速缓坡设置目的车站前方(qiánfāng)有长大上坡道且地形条件允许时，在站坪外上坡端设计一段坡度较缓的坡段，以使列车出站后能较快加速，缩短运行时分。设置条件判断绘制速度距离曲线进行检查，判断列车尾部进入限制坡道上时，是否能达到计算速度，如未达到计算速度，则需设置加速缓坡，以免列车运行困难。目前我国电力和内燃机车牵引的铁路，不需要专门设置加速缓坡第一百一十三页，共115页。 站坪两端的线路(xiànlù)平面和纵断面站坪与区间纵断面的配合站坪尽可能设在两端坡度较缓、升高不大(bùdà)的凸形纵断面顶部，以利于列车进站减速和出站加速。第一百一十四页，共115页。 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持(zhīchí)，我们努力做得更好！谢谢第一百一十五页，共115页。