专题 线路平面和纵断面设计 铁路选线设计 1 概述 2 区间线路平面设计 3 区间线路纵断面设计 1 概述 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 。 术语定义： 线路中心线 ：路基横断面上 O点纵向连线。 O点为距外 轨半个轨距的铅垂线 AB与路肩水平线 CD交点。 新线设计标高 ：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 设计内容 区间线路纵断面设计 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 平面设计 直线、圆曲线、缓和曲线的设计 最大坡度 坡段长度 纵断面设计 坡段连接 坡度折减 满足 铁路线路设计规范 要求 设计要求 桥、隧、站和建筑物与线路的协调配合 工程造价省 优化设计 有利于运营 线路平面图 主要设计成果 线路纵断面图 2 区间线路平面设计 2.1平面组成和曲线要素 直线 线路平面 圆曲线 曲线 缓和曲线 公路平面线形要素和几何要素 1、 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 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 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 未加设缓和曲线的曲线 （概略定线） 偏角 平面图上量得 半径 R 选配 切线长 曲线长 )(2t a n* mRT y )(180 mRL y 加设缓和曲线的曲线 （详细定线） 曲线要素：偏角 ， 半径 R，缓和曲线长 L。（选配） ， 切线长，曲线长 内移距离 切垂距 缓和曲线角 度 切线长 曲线长 )(24 20 mRlp )(20 mlm Rl 0090mpRT 2ta n)( 00 2180)2( lRL 曲线起终点里程的推算 ZH里程：平面图上量取 HZ里程 ZH里程 L HY里程 ZH里程 l。 YH里程 HZ里程 l。 具体设计时： R 根据地形选配 用量角器量出 L。 根据线路等级和地形条件选配 思考题： 已知 : JDi， ( Xi 、 Yi 、 Ri、 lo ) 如何编程计算曲线要素，推算线路中线里程。 2.2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定 。 设计直线应遵循的原则： 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 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 力求减小交点偏角度数 线路转弯急，总长增加 投资大 偏角 大 克服的阻力功增加 运营支出加大 每吨列车克服的曲线阻力功 )/(5.10180*600* tJgRR gLA yrr 夹直线长度不应短于规定长度 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 同向曲线 ， 转向相反者为 反向曲线 。 夹直线最小长度的确定 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。 要求：不宜短于 5075米，最短不短于 25米。 行车平稳要求 夹直线太短 列车同时在相邻曲线上运行 R不同，超高不同 车辆左右摇摆 要求：为保证行车平稳舒适，夹直线不短于 23节客车长， 即 5176.5米 通过夹直线前后 ZH、 HZ点时，轮轨冲击 转向架 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 长，客车通过夹直线的时间要大于弹簧振动消失的 时间。 综合以上的考虑， 规范 规定最小夹直线长度 铁路等级 一般地段 困难地段 80 40 60 30 50 25 客车通过夹直线的时间 t不小于弹簧振动消失的时间 tz。 由 ttz 得来 式中： 取 1.5s，分别按 、 、 ， 120、 100、 80Km/h 客车全轴距，取 20m 故 、 、 级铁路分别为 70m、 62m、 54m。 zzJ LVtL 6.3m a xzZJ tVLL 6.3/m a xztzL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： a 减小 R或 l。，使曲线长度变短 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 c 用一个曲线代替几个同向曲线 2.3圆曲线 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，轮轨间产生很强的作用力。摇摆、振动、撞击、挤压主要与半径 R有关，而半径与工程量有很大关系 。 2.3.1曲线半径对工程和运营的影响 曲线限制速度 曲线半径对工程的影响 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、挡墙的工程数量，降低工程造价。 小半径曲线的缺点： 增加线路长度 )/(8.11 hkmRhhV QSH 降低粘着系数 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 低，机车粘 着牵引力下降 轨道需要加强 R 600时，横向冲击力加大， 轨道要加强，要设置轨撑、轨 距杆或增加外侧道床的宽度 增加接触导线的支柱数量 R越小，中心线与接触导线的矢度越大，支柱间间距应该减小 曲线半径对运营的影响 增加轮轨磨耗 轮轨间的纵向横向滑动 、挤压，使磨耗增加。 半径越小，磨耗越大。 维修工作量加大 小半径曲线地段， 轨距、方向容易错位 行车费用增加 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 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 功加大，行车费用增加。 2.3.2最小曲线半径的选定 意义： 铁路主要技术标准之一 对工程量和运营条件有重大影响 最小曲线半径的计算式 客车货车共线 客车：保证舒适条件 货车：不致引起轮轨严重磨耗 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 )(8.11)/(*8.112m a xm i n mhhVRhkmRhhVQQ 轮轨磨耗条件 确定因素：行车速度，实设超高 外轨超高 均方根速度 客车速度 Vmax 欠超高 允许值 货车速度 Vh 过超高 允许值 取 进整为 50米的整倍数 + )(8.11m i n2 mmRVh JFsh )/(2 hkmNGN G VVJF shQ hRVh m i n2m a x8.11m i n28.11RVhh HshG )()(8.11 22m a xm i n mh VVRQJF)()(8.11 22m i n mh VVRGHJF )()(8.11 22m a xm i n mhh VVRGQHmax minR 选定最小曲线半径的影响因素 路段设计速度 最小曲线半径要满足各个路段的需要 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的制约 地形条件 平原微丘 R宜大 山岳地区 R宜小 用足坡度地段 R越小，线路额外展长，工程费用增加 2.3.3曲线半径的选用 曲线半径系列 一般为 50或 100米的整倍数 特殊为 10米的整倍数 选用原则 因地制宜，由大到小合理选用 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， 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 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， 半径不宜过小 小半径曲线宜集中设置 2.3.4缓和曲线 保证行车平顺 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 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 心力逐渐增加 半径小于 350米时，轨距由标准轨距变动到加宽后的轨距 线型 直线型超高顺坡 的三次抛物线 长度 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 选用 结合半径、设计速度、地形选用，尽量选 用较长的。 两缓和曲线间圆曲线的最小长度 与夹直线相同 2.3.5线间距离 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 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 车辆撞击临近线路的建筑物和设备。 种类： 机车车辆限界 机车车辆不同部位宽度和高度的 最大轮廓尺寸线。 直线建筑接近限界 铁路两侧建筑物和设备在 任何情况下不得侵入的轮 廓尺寸线。 隧道建筑限界 桥梁建筑限界 区间直线地段的线距 第一、二线的线距 最小线距： 其中 1700 机车车辆的限界半宽 100 信号限界宽 400 不限速会车的安全量 第二、三线的线距 取为 5.3m 其中 2440 直线建筑接近限界半宽 410 信号机最大宽度 mm400040010017002