专题线路平面和纵断面设计课件

专题专题 线路平面和纵断面设计线路平面和纵断面设计铁路选线设计铁路选线设计 1 1 概述概述2 2 区间线路平面设计区间线路平面设计3 3 区间线路纵断面设计区间线路纵断面设计1 1 概述概述设计目的：在满足主要技术标准的前提下，确定线路设计目的：在满足主要技术标准的前提下，确定线路在空间中的位置在空间中的位置 。术语定义：术语定义：线路中心线线路中心线：路基横断面上：路基横断面上O O点纵向连线。点纵向连线。O O点为距外点为距外 轨半个轨距的铅垂线轨半个轨距的铅垂线ABAB与路肩水平线与路肩水平线CDCD交点。交点。新线设计标高新线设计标高：均为路肩设计标高：均为路肩设计标高铁路线路平面定义：线路中心线在水平面上的投影组成要素：直线和曲线铁路线路的平面与纵断面铁路线路纵断面定义：线路中心线（曲线部分展直后）在垂直 面上的投影组成要素：平道和坡道 区间线路平面设计区间线路平面设计设计内容设计内容 区间线路纵断面设计区间线路纵断面设计 车站、桥梁、隧道地段的平、纵面设计车站、桥梁、隧道地段的平、纵面设计 线路的平面组成和曲线要素线路的平面组成和曲线要素 平面设计平面设计 直线、圆曲线、缓和曲线的设计直线、圆曲线、缓和曲线的设计 最大坡度最大坡度 坡段长度坡段长度 纵断面设计纵断面设计 坡段连接坡段连接 坡度折减坡度折减 满足满足铁路线路设计规范铁路线路设计规范要求要求设计要求设计要求 桥、隧、站和建筑物与线路的协调配合桥、隧、站和建筑物与线路的协调配合 工程造价省工程造价省 优化设计优化设计 有利于运营有利于运营 线路平面图线路平面图主要设计成果主要设计成果 线路纵断面图线路纵断面图 2 2 区间线路平面设计区间线路平面设计2.1平面组成和曲线要素平面组成和曲线要素 直线直线 线路平面线路平面 圆曲线圆曲线 曲线曲线 缓和曲线缓和曲线 公路平面线形要素和几何要素公路平面线形要素和几何要素 1 1、平面线形几何要素平面线形几何要素 1）平面线形定义：路线平面上的形状及特征。组成：包括直线、圆曲线和缓和曲线。2）汽车行驶轨迹及平面线形要素 汽车行驶轨迹特征汽车行驶轨迹特征轨迹线连续轨迹线曲率连续轨迹线曲率对里程或时间的变化率连续 平面线形要素平面线形要素当汽车转向角为0时，轨迹为直线；当汽车转向角为常数时，轨迹为圆曲线；当汽车转向角为变数时，轨迹为缓和曲线。曲线要素曲线要素 未加设缓和曲线的曲线未加设缓和曲线的曲线（概略定线）（概略定线）偏角偏角平面图上量得平面图上量得 半径半径 R R选配选配 切线长切线长 曲线长曲线长 加设缓和曲线的曲线加设缓和曲线的曲线（详细定线）（详细定线）曲线要素：偏角曲线要素：偏角，半径半径 R，缓和曲线长，缓和曲线长L。（选配）。（选配），切线长，曲线长切线长，曲线长内移距离内移距离切垂距切垂距缓和曲线角缓和曲线角 度度切线长切线长曲线长曲线长 曲线起终点里程的推算曲线起终点里程的推算 ZHZH里程：平面图上量取里程：平面图上量取 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。具体设计时：具体设计时：R R根据地形选配根据地形选配 用量角器量出用量角器量出 L L。根据线路等级和地形条件选配根据线路等级和地形条件选配 思考题：思考题：思考题：思考题：已知已知已知已知:JDiJDi，(Xi(Xi、Yi Yi、RiRi、lo)lo)如何编程计算曲线要素，推算线路中线里程。如何编程计算曲线要素，推算线路中线里程。如何编程计算曲线要素，推算线路中线里程。如何编程计算曲线要素，推算线路中线里程。2.22.2直线直线 平面设计时，先用有限条折线表示线路的大致位置，然后平面设计时，先用有限条折线表示线路的大致位置，然后再在相邻折线之间设置曲线。直线位置确定后，曲线位置再在相邻折线之间设置曲线。直线位置确定后，曲线位置就大致上定下来了。因此平面设计，主要是直线位置的确就大致上定下来了。因此平面设计，主要是直线位置的确定定。设计直线应遵循的原则：设计直线应遵循的原则：直线与曲线相互协调直线与曲线相互协调不要因设置直线而使工程量过大不要因设置直线而使工程量过大不要因节省工程量而使曲线半径过小，不要因节省工程量而使曲线半径过小，曲线长度过短，从而使运营条件变差曲线长度过短，从而使运营条件变差力争设置较长的直线段力争设置较长的直线段 好处：可缩短线路长度，改善运营条件好处：可缩短线路长度，改善运营条件力求减小交点偏角度数力求减小交点偏角度数 线路转弯急，总长增加线路转弯急，总长增加投资大投资大 偏角偏角大大 克服的阻力功增加克服的阻力功增加运营支出加大运营支出加大 每吨列车克服的曲线阻力功每吨列车克服的曲线阻力功 夹直线长度不应短于规定长度夹直线长度不应短于规定长度 夹直线夹直线前一曲线终点与后一曲线起点间所夹直线前一曲线终点与后一曲线起点间所夹直线 两相邻曲线，转向相同者为两相邻曲线，转向相同者为同向曲线同向曲线，转向相反者为转向相反者为反向反向曲线曲线。夹直线最小长度的确定夹直线最小长度的确定满足线路养护要求满足线路养护要求列车通过反向曲线路段时，频繁转向，车轮对钢轨的横向推列车通过反向曲线路段时，频繁转向，车轮对钢轨的横向推力加大。若夹直线太短，则正确位置不易保持，维修工作量力加大。若夹直线太短，则正确位置不易保持，维修工作量加大，危及行车安全，运费增加。加大，危及行车安全，运费增加。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。行车平稳要求行车平稳要求夹直线太短夹直线太短列车同时在相邻曲线上运行列车同时在相邻曲线上运行 R不同，超高不同不同，超高不同车辆左右摇摆车辆左右摇摆 要求：为保证行车平稳舒适，夹直线不短于要求：为保证行车平稳舒适，夹直线不短于2323节客车长，节客车长，即即5176.55176.5米米通过夹直线前后通过夹直线前后ZHZH、HZHZ点时，轮轨冲击点时，轮轨冲击转向架转向架 弹簧产生振动弹簧产生振动要求：为保证振动不叠加，旅客乘坐舒适，夹直线应足够要求：为保证振动不叠加，旅客乘坐舒适，夹直线应足够 长，客车通过夹直线的时间要大于弹簧振动消失的长，客车通过夹直线的时间要大于弹簧振动消失的 时间。时间。综合以上的考虑，综合以上的考虑，规范规范规定最小夹直线长度规定最小夹直线长度铁路等级铁路等级 一般地段一般地段 困难地段困难地段 80 40 60 30 50 25 客车通过夹直线的时间客车通过夹直线的时间t不小于弹簧振动消失的时间不小于弹簧振动消失的时间tz。由由ttz 得来得来式中：式中：取取1.5s，分别按，分别按、，120、100、80Km/h 客车全轴距，取客车全轴距，取20m 故故、级铁路分别为级铁路分别为70m、62m、54m。具体设计时，若夹直线长度不够，则要修改线路的平面位置。具体设计时，若夹直线长度不够，则要修改线路的平面位置。修改措施：修改措施：a a 减小减小R R或或l l。，使曲线长度变短。，使曲线长度变短b b 改移夹直线位置，延长转点间的直线长度和减小曲线偏角改移夹直线位置，延长转点间的直线长度和减小曲线偏角c c 用一个曲线代替几个同向曲线用一个曲线代替几个同向曲线 2.32.3圆曲线圆曲线设置目的：改变线路方向设置目的：改变线路方向机车驾驶室内没有方向盘，列车靠钢轨导向。通过曲线时，机车驾驶室内没有方向盘，列车靠钢轨导向。通过曲线时，轮轨间产生很强的作用力。摇摆、振动、撞击、挤压主要与轮轨间产生很强的作用力。摇摆、振动、撞击、挤压主要与半径半径R R有关，而半径与工程量有很大关系有关，而半径与工程量有很大关系。2.3.12.3.1曲线半径对工程和运营的影响曲线半径对工程和运营的影响曲线限制速度曲线限制速度 曲线半径对工程的影响曲线半径对工程的影响小半径曲线的优点：小半径曲线的优点：更好地适应地形变化，减少路基、桥涵、隧道、更好地适应地形变化，减少路基、桥涵、隧道、挡墙的工程数量，降低工程造价。挡墙的工程数量，降低工程造价。小半径曲线的缺点：小半径曲线的缺点：增加线路长度增加线路长度 降低粘着系数降低粘着系数机车通过时，车轮在钢轨上的纵机车通过时，车轮在钢轨上的纵向、横向滑动加剧，粘着系数降向、横向滑动加剧，粘着系数降低，机车粘低，机车粘着牵引力下降着牵引力下降轨道需要加强轨道需要加强R R600600时，横向冲击力加大，时，横向冲击力加大，轨道要加强，要设置轨撑、轨轨道要加强，要设置轨撑、轨距杆或增加外侧道床的宽度距杆或增加外侧道床的宽度增加接触导线的支柱数量增加接触导线的支柱数量R R越小，中心线与接触导线的矢度越大，支柱间间距应该越小，中心线与接触导线的矢度越大，支柱间间距应该减小减小 曲线半径对运营的影响曲线半径对运营的影响增加轮轨磨耗增加轮轨磨耗轮轨间的纵向横向滑动轮轨间的纵向横向滑动、挤压，使磨耗增加。、挤压，使磨耗增加。半径越小，磨耗越大。半径越小，磨耗越大。维修工作量加大维修工作量加大小半径曲线地段，小半径曲线地段，轨距、方向容易错位轨距、方向容易错位行车费用增加行车费用增加小半径曲线限制列车速度小半径曲线限制列车速度 列车通过曲线时，需要减速、限速、加速，机车需要列车通过曲线时，需要减速、限速、加速，机车需要 额外做功，使得运行时分和行车费用增加。额外做功，使得运行时分和行车费用增加。小半径曲线使线路加长、总偏角加大，导致曲线阻力小半径曲线使线路加长、总偏角加大，导致曲线阻力 功加大，行车费用增加。功加大，行车费用增加。2.3.22.3.2最小曲线半径的选定最小曲线半径的选定意义：意义：铁路主要技术标准之一铁路主要技术标准之一对工程量和运营条件有重大影响对工程量和运营条件有重大影响最小曲线半径的计算式最小曲线半径的计算式 客车货车共线客车货车共线 客车：保证舒适条件客车：保证舒适条件 货车：不致引起轮轨严重磨耗货车：不致引起轮轨严重磨耗 旅客舒适条件旅客舒适条件列车以最高速度通过时，欠超高不能大于允许值列车以最高速度通过时，欠超高不能大于允许值 轮轨磨耗条件轮轨磨耗条件确定因素：行车速度，实设超高确定因素：行车速度，实设超高外轨超高外轨超高 均方根速度均方根速度客车速度客车速度VmaxVmax 欠超高欠超高允许值允许值货车速度货车速度VhVh 过超高过超高允许值允许值 取取 进整为进整为5050米的整倍数米的整倍数+选定最小曲线半径的影响因素选定最小曲线半径的影响因素路段设计速度路段设计速度最小曲线半径要满足各个路段的需要最小曲线半径要满足各个路段的需要货车通过速度货车通过速度坡度越陡，列车速度越慢。曲线上，外轨超高受允许过超高坡度越陡，列车速度越慢。曲线上，外轨超高受允许过超高的制约的制约地形条件地形条件平原微丘平原微丘R R宜大宜大山岳地区山岳地区R R宜小宜小用足坡度地段用足坡度地段R R越小，线路额外展长，工程费用增加越小，线路额外展长，工程费用增加 2.3.32.3.3曲线半径的选用曲线半径的选用曲线半径系列曲线半径系列一般为一般为5050或或100100米的整倍数米的整倍数特殊为特殊为1010米的整倍数米的整倍数选用原则选用原则因地制宜，由大到小合理选用因地制宜，由大到小合理选用结合纵断面特点合理选用结合纵断面特点合理选用坡度平缓地段和凹形纵断面坡底，列车速度高，坡度平缓地段和凹形纵断面坡底，列车速度高，半径宜大半径宜大长大坡道、凸形纵断面的坡顶及双方向均需停车的长大坡道、凸形纵断面的坡顶及双方向均需停车的 大站两端，半径可以小一些大站两端，半径可以小一些足坡长大坡道顶部和进站前用足坡度上坡的地段，足坡长大坡道顶部和进站前用足坡度上坡的地段，半径不宜过小半径不宜过小小半径曲线宜集中设置小半径曲线宜集中设置 2.3.42.3.4缓和曲线缓和曲线保证行车平顺保证行车平顺作用作用缓和曲线地段，半径由无穷大变到一个定值，离心力逐渐缓和曲线地段，半径由无穷大变到一个定值，离心力逐渐 增加增加缓和曲线地段，外轨超高由零变动到圆曲线上的超高，向缓和曲线地段，外轨超高由零变动到圆曲线上的超高，向 心力逐渐增加心力逐渐增加半径小于半径小于350350米时，轨距由标准轨距变动到加宽后的轨距米时，轨距由标准轨距变动到加宽后的轨距线型线型直线型超高顺坡直线型超高顺坡的三次抛物线的三次抛物线长度长度保证超高顺坡不致使车轮脱轨保证超高顺坡不致使车轮脱轨保证超高时变率不致影响旅客舒适保证超高时变率不致影响旅客舒适保证欠超高时变率不致影响旅客舒适保证欠超高时变率不致影响旅客舒适 取三个计算值中的较大者取三个计算值中的较大者选用选用结合半径、设计速度、地形选用，尽量选结合半径、设计速度、地形选用，尽量选 用较长的。用较长的。两缓和曲线间圆曲线的最小长度两缓和曲线间圆曲线的最小长度与夹直线相同与夹直线相同 2.3.52.3.5线间距离线间距离限界限界定义：对机车车辆和接近线路的建筑物和设备所规定的不定义：对机车车辆和接近线路的建筑物和设备所规定的不 允许超过的轮廓尺寸线。允许超过的轮廓尺寸线。作用：确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车作用：确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车 车辆撞击临近线路的建筑物和设备。车辆撞击临近线路的建筑物和设备。种类：种类：机车车辆限界机车车辆限界机车车辆不同部位宽度和高度的机车车辆不同部位宽度和高度的 最大轮廓尺寸线。最大轮廓尺寸线。直线建筑接近限界直线建筑接近限界铁路两侧建筑物和设备在铁路两侧建筑物和设备在 任何情况下不得侵入的轮任何情况下不得侵入的轮 廓尺寸线。廓尺寸线。隧道建筑限界隧道建筑限界桥梁建筑限界桥梁建筑限界 区间直线地段的线距区间直线地段的线距第一、二线的线距第一、二线的线距最小线距：最小线距：其中其中 17001700机车车辆的限界半宽机车车辆的限界半宽 100100信号限界宽信号限界宽 400400不限速会车的安全量不限速会车的安全量第二、三线的线距第二、三线的线距 取为取为5.3m5.3m 其中其中 24402440直线建筑接近限界半宽直线建筑接近限界半宽 410410信号机最大宽度信号机最大宽度 区间曲线地段线距加宽区间曲线地段线距加宽加宽原因加宽原因车体长车体长转向架中心距转向架中心距曲线半径为曲线半径为R R车辆在曲线上时，车辆中部向内凸车辆在曲线上时，车辆中部向内凸W1W1，两端向外凸，两端向外凸W2 W2 曲线上设有外轨超高，使车体向内侧倾斜曲线上设有外轨超高，使车体向内侧倾斜W3W3 加宽值计算加宽值计算 时，时，时，外侧车体的内倾量大于内侧时，外侧车体的内倾量大于内侧 3 3 区间线路纵断面设计区间线路纵断面设计基本概念及设计过程基本概念及设计过程最大坡度最大坡度坡段长度坡段长度坡段连接坡段连接坡度折减坡度折减坡段设计对行车费用的影响坡段设计对行车费用的影响 重要概念：坡段长度，坡度重要概念：坡段长度，坡度坡段长度坡段长度坡段前后两个变坡点之间的水平距离坡段前后两个变坡点之间的水平距离坡度坡度坡段两端变坡点之间的高程差除以坡段长度坡段两端变坡点之间的高程差除以坡段长度坡度值符号规定：上坡取正值，下坡取负值坡度值符号规定：上坡取正值，下坡取负值 ()设计步骤：设计步骤：在平面设计一栏中，填入平面设计的资料，按纵断面图的格在平面设计一栏中，填入平面设计的资料，按纵断面图的格式，绘制线路平面图。式，绘制线路平面图。根据平面图的等高线，将千（百）米标及地形变化点点绘在根据平面图的等高线，将千（百）米标及地形变化点点绘在纵断面图上，连成地面线。纵断面图上，连成地面线。用直尺沿地面线上下移动，使填挖方较小，从而定出坡段长用直尺沿地面线上下移动，使填挖方较小，从而定出坡段长度和坡度值。度和坡度值。以上为纵断面设计的大致步骤，具体设计时，还包括确定最大以上为纵断面设计的大致步骤，具体设计时，还包括确定最大坡度、坡段长度、坡段连接和坡度折减等一系列具体问题，需坡度、坡段长度、坡段连接和坡度折减等一系列具体问题，需要在设计过程中进一步协调配合。要在设计过程中进一步协调配合。3.13.1线路的最大坡度线路的最大坡度首先必须明确首先必须明确限制坡度限制坡度、加力牵引坡度加力牵引坡度、地面平均自然坡度地面平均自然坡度等几个概念。等几个概念。最大坡度，在单机牵引的路段称为最大坡度，在单机牵引的路段称为限制坡度限制坡度；在两台及以上机车牵引的路段称为在两台及以上机车牵引的路段称为加力牵引坡度加力牵引坡度。地面平均自然坡度地面平均自然坡度是指两点之间地面高程与距离的比值。是指两点之间地面高程与距离的比值。注意：注意：纵断面的设计坡度不得大于最大坡度值。若超过了最大坡度，纵断面的设计坡度不得大于最大坡度值。若超过了最大坡度，牵引质量按限坡计算的货物列车，在持续上坡道上，会低于牵引质量按限坡计算的货物列车，在持续上坡道上，会低于计算速度运行，发生运缓或途停事故。计算速度运行，发生运缓或途停事故。3.1.13.1.1限制坡度限制坡度限制坡度对工程和运营的影响限制坡度对工程和运营的影响输送能力输送能力由输送能力计算公式可知，由输送能力计算公式可知，输送能力取决于通过能力输送能力取决于通过能力和牵引质量。在牵引种类和牵引质量。在牵引种类和机车类型一定的情况下，和机车类型一定的情况下，由牵引质量计算公式可知，由牵引质量计算公式可知，牵引质量由限制坡度决定。牵引质量由限制坡度决定。365NHGj C=(Mt/a)106 工程数量工程数量 在在平原地区平原地区，限坡大小对工程数量影响不大。，限坡大小对工程数量影响不大。在在丘陵和越岭地区丘陵和越岭地区，限坡对工程数量影响很大。在丘陵，限坡对工程数量影响很大。在丘陵地区采用大的限坡，可使线路标高升降较快，更好地适应地区采用大的限坡，可使线路标高升降较快，更好地适应地形起伏，从而避免较大的填挖方，减少桥梁高度，缩短地形起伏，从而避免较大的填挖方，减少桥梁高度，缩短隧道长度，使工程数量减少，工程造价降低。隧道长度，使工程数量减少，工程造价降低。不同限坡的起伏纵断面 在在地面自然纵坡较陡的越岭地段地面自然纵坡较陡的越岭地段，若采用的，若采用的限坡小于地面自然纵坡，则线路要迂回展长，限坡小于地面自然纵坡，则线路要迂回展长，才能达到预定标高，使得工程数量和造价大幅增加。才能达到预定标高，使得工程数量和造价大幅增加。宝秦段不同最大坡度的线路方案示意图运营费用由前面的分析可知，采用大的限坡，则牵引质量相应减少。为了完成既定的运输任务，满足输送能力的需要，必须增加列车对数，使得通过能力加大，机车台数、车站数目、工作人员增多，从而使运营费用大幅度增加。通常情况下，应采用较小的限制坡度，但在地面自然纵坡陡峻地区，宜采用与地形相适应的较大的限坡，可以缩短展线长度，节省工程投资。影响限坡选择的因素限制坡度是影响铁路全局的主要技术标准之一，它对线路的走向、长度、车站分布和工程投资，以及铁路的输送能力、运营指标都有很大的影响，并且一经修建就不易改动。因此设计线的限制坡度应根据铁路等级和远期输送能力的要求，结合地形条件、机车类型、邻接线的牵引定数等情况，拟定不同的限坡方案，经过比选确定。影响限坡选择的因素如下：铁路等级铁路等级高，则线路的意义、作用大，客货运量大，安全舒适性要求高，运营条件要好，运输成本要低，因此宜采用较小的限制坡度。牵引种类和机车类型电力牵引比内燃牵引的计算牵引力大，计算速度高，牵引定数大，满足相同运能要求时的限坡比内燃牵引的大。大功率机车的牵引力大，牵引定数大，满足相同运能要求时的限坡比小功率机车的为大。地形类别地形条件是限坡选择的重要因素，限坡选择要和地形条件相适应。当限坡适应地形时，线路长度短，工程投资省。否则需要额外增加展线，增大工程费和运营费。运输需求铁路的输送能力必须能完成规定的运输任务，当其他条件相同时，客货运量大的线路要求较小的限制坡度。邻线的牵引定数当设计线与邻接铁路的直通货流量大，或者在路网中联络分流的作用很显著，则限坡选择应考虑使设计线与邻接线的牵引定数相协调，采用同一牵引定数。统一牵引定数可避免列车换重作业，加速机车车辆的周转，提高运营指标，并增加运输的机动性。线规的规定 限坡的最大值（）限坡的最小值：通常取4 3.1.23.1.2加力牵引坡度加力牵引坡度加力坡度：用两台或更多机车牵引的较陡坡度优点：缩短线路长度，大量减少工程，有利于降低 造价和缩短工期。缺点：增加了机车台数，造成机力浪费和运输管理的困难延长了到发线有效长度和增加部分整备设备增加了编组时挑选守车的作业和难度加力牵引坡度太大时，对下坡行车会产生不利影响 采用的注意事项加力牵引坡度应集中使用加力牵引地段宜与区段站或其他有机务设备的 车站邻接要减少与起讫站邻接的加力牵引区间的往返走 行时分根据车钩强度确定采用重联牵引还是补机推送加力牵引坡度的最大值制定的依据 满足运输能力的需要 保证运行安全的需要 上坡时车钩不断 下坡时制动力充分 经济上合理综合运能、安全和经济各方面要求，各级铁路电力 和内 燃加力牵引坡度最大值分别取30和252 2加力坡度的最大值 加力牵引坡度的最大值受到不同牵引类型，机车种类的限制 满足运输能力的需要制定的依据 保证运行安全的需要 上坡时车钩不断 下坡时制动力充分 经济上合理(1)蒸汽牵引最大加力牵引坡度 主要考虑到机车制动时闸瓦之间的摩擦，以及能耗行车安全等因素，定为20。(2)内燃牵引的最大加力牵引坡度内燃牵引有电阻制动，较蒸汽机车好，故定为25。(3)电力牵引的最大加力牵引坡度 电力机车的电阻制动力比内燃牵引的大，仅用电阻制动就可 控制下坡的速度，故定为30。3.23.2坡段长度坡段长度定义：一个坡段两端变坡点之间的水平距离相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。3.2.13.2.1纵断面坡段设计考虑因素纵断面坡段设计考虑因素满足行车安全和平稳的要求考虑工程数量的影响 3、坡段长度的限制 运营实践证明，列车不宜同时跨越两个以上的变坡点，即坡段长度不宜短于半个列车长度，以保证在变坡点处叠加后的附加应力和局部加速度不致过大。故规范规定了设计坡段的最小长度。远期货物列车长度的一半（远期到发线有效长减50m）远期到发线有效长度1 050850750650550最小坡段长度5004003503002503.2.23.2.2最小坡段长度的确定最小坡段长度的确定200米最短坡段长度的确定 确定理由：保证了相邻两竖曲线不互相重叠可避免同一列车下出现两个以上变坡点坡段长度在200米以下时，对减少工程量的作用已不显著200米最短坡段长度的采用情况坡度折减坡段 缓和坡段 分坡平段长路堑内的人字坡 3.33.3坡段连接坡段连接3.3.13.3.1坡度代数差坡度代数差变坡点对列车运行的影响 列车通过变坡点时，由于运动方向的改变而产生附加力，当车钩内力大于车钩的允许强度时，就有断钩的可能。列车通过变坡点时，产生竖直方向的离心力和离心加速度，当加速度超过一定限度时，将使旅客感觉不舒适或使货物移位。列车通过凸形变坡点时，当机车前轮悬空高度超过轮缘高度就有脱轨的可能。列车通过变坡点时，引起相邻车辆的车钩中心线上下错动，当错动量超过限定数值时，有脱钩的可能。3.3.23.3.2竖曲线竖曲线定义：纵断面变坡点处设立的竖向圆弧线型：抛物线，圆曲线竖曲线半径的确定条件行车安全条件机车不脱轨旅客舒适条件行车平稳设竖曲线可减少附加纵向力规范规定：、级铁路竖曲线半径为10000米，级铁路竖曲线半径为5000米。竖曲线的几何线型要素切线长、级铁路：级铁路：竖曲线长 竖曲线纵距 外矢距 变坡点处的设计标高计算标高外矢距 竖曲线的设置条件、级铁路：级铁路：竖曲线设置的限制条件竖曲线不应与缓和曲线重叠竖曲线不应设在明桥面上竖曲线不应与道岔重叠 线路纵断面设计最大坡度折减最大坡度折减最大坡度折减 折减目的 线路纵断面设计时,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 最大坡度折减曲线地段的最大坡度折减曲线地段的最大坡度折减 设计坡度设计坡度 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,相应的加算坡度应满足:ij=i+iR imax()所以线路的设计坡度应为:i=imax-iR()式中imax 最大坡度值（）；iR 曲线阻力的相应坡度减缓值（）。最大坡度折减曲线地段的最大坡度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是未加设缓和曲线前的圆曲线长度；设计的货物列车长度应是近期货物列车长度。减缓坡段长度应不短于、且尽量接近于圆曲线长度，取为50m的整倍数，且不短于200m。所取坡段长度不宜大于货物列车长度。减缓后的设计坡度值，取小数点后一位。最大坡度折减曲线地段的最大坡度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曲线地段最大坡度折减方法 两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，按最大坡度设计，不予折减；例如:将曲线前后长度不小于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。最大坡度折减曲线地段的最大坡度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曲线地段最大坡度折减方法 长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力的坡度减缓值为：600 iR=()R 例如：将例子中长度大于近期货物列车长度的圆曲线，设计为一个坡段，坡段长度取500m，设计坡度为：600 600 i=ix-=12-=11.25 (),取为11.2 R 800最大坡度折减曲线地段的最大坡度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曲线地段最大坡度折减方法 长度小于货物列车长度的圆曲线，设计为一个坡段坡度减缓值为：Li 设计坡段长度，当坡段长大于货物列车长度时，取货物列车长。10.5 iR=()Li在上例中：将长度小于近期货物列车长度的圆曲线，设计为一个坡段，坡段长度取300m，设计坡度为：10.5 10.526.4 i=ix-=12-=11.08(),取11.0 Li 300最大坡度折减曲线地段的最大坡度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，其间直线长度小于200m，可将小于200m的直线段分开，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,当坡段长大于货物列车长度时,取货物列车长。10.5 iR=()Li在上例中：将长度小于近期货物列车长度的圆曲线、，连同中间小于200m的直线段，划分为长度各为250m的两个坡段进行折减，设计坡度分别为：10.5 10.513.5 i=ix-=12-=11.43(),取11.4 Li 250 10.5 10.518.4 i=ix-=12-=11.23(),取11.2 Li 250最大坡度折减曲线地段的最大坡度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曲线地段最大坡度折减方法 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；相应的曲线坡度减缓值按分配的曲线长度折减。2=30(1356+942.48-900-800)/942.48=19.05 10.5 10.519.05 i=ix-=12-=11.67(),取11.6 Li 6001356-30 R=1800 Ly=942.4809003.060080011.6最大坡度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，而引起柴油机功率下降；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。坡段设计对行车费用的影响坡度大小对行车费用的影响 坡度大小的影响 牵引质量一定时，若设计坡度较大，则上坡时每公里的能耗较多，行车时分加长；下坡时制动限速越低，轮箍闸瓦的磨耗越严重，行车费用增多。右图1为当限制坡度为12时，三种主要机型牵引的货物列车，在各种坡度上每万吨公里的行车费用，其值随坡度增大而增加。坡度大小与行车费用关系 坡段设计对行车费用的影响坡度大小对行车费用的影响 纵断面型式的影响 凸型纵断面的车站，列车出站为下坡有利于列车加速，减少能量消耗；进站为上坡有利于列车减速，减少制动的轮箍闸瓦磨耗；并且区间的平均走行速度也较高。而凹型纵断面的车站则相反。所以行车费用凹型纵断面高于凸型纵断面，故车站宜设在纵断面的凸起部位。凸形、凹形区间纵断面 坡段设计对行车费用的影响有害坡段与无害坡段 有害坡段 列车在其上运行时因受下坡限速限制而需施行制动的下坡坡段。无有害坡段 列车在其上运行时不需施行制动可使运行速度不超过下坡限速限的下坡坡段。最大无有害坡段 无论坡道多长，列车在其上惰行时，最后能以限制速度作等速运行而无需制动的下坡坡段。其值可用下式计算。