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1、1 1）外轨超高h h的作用及其设置方法；2 2）缓和曲线l l0 0的作用.3 3）曲线半径、最大坡度及坡段设计对铁路工程和运营的影响；熟悉：第1页/共96页了解:1）外轨未被平衡的超高、最大超高允许值及超高的允许设置范围；2）缓和曲线的几何特征、几何形位条件及常用线型；3）线间距离及其加宽方法与标准；4）最大坡度折减的原因5）桥涵、隧道、路基和站坪平纵面设计要求。第2页/共96页第一节第一节 概概 述述线路中心线：路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线ABAB与路肩水平线CDCD的交点O O在纵向的连线。线路的线路的空间位置空间位置是由它的是由它的平面和纵断面平面和纵断面决定的。决定的。第3页
2、/共96页线路的空间位置是由它的平面和纵断面决定的线路平面：线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面状况。线路纵断面：是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程为路肩高程。第4页/共96页第5页/共96页线路平纵面设计满足三个基本要求：（1）：必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等（2）：应力争节约资金。即既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。（3）：既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。第6页/共96页第二节第二节 区间线路平面
3、设计区间线路平面设计一、平面组成和曲线要求组成：直线、圆曲线、缓和曲线概略定线时，仅绘出未加设缓和曲线的圆曲线。要素：a a、R R、TyTy、LyLy和外矢距EyEy 第7页/共96页 详细定线,加设缓和曲线的曲线。要素：a、R、l0、T、L和E。第8页/共96页纸上定平面的方法纸上定平面的方法：相邻直线间用曲线连接，由大到小合理选用适当的曲线半径。地势开阔，先直线后曲线。曲线毗邻，先曲线后直线注意夹直线问题。选定曲线半径后，量出偏角，再计算曲线要素和起讫点里程。第9页/共96页 以下，将分别以平面（a）直线、（b）圆曲线、（c）缓和曲线以及非单线线路设计时（d）线间距离几个方面来讨论平面设
4、计的问题。第10页/共96页二、直线二、直线1.直线与曲线相互协调2.设置较长直线，减少交点个数3.力求减少交点转角的度数4.夹直线：前曲线HZ1与后曲线ZH2间的直线第11页/共96页最小夹直线长度应满足养护、行车平稳等要求我国规范规定夹直线应满足的以下最小长度表13-1纸上定线，仅绘出圆曲线，相邻YZ点ZY点间直线段应满足：第12页/共96页1 1）减小曲线半径，2 2）选用较短的缓和曲线长度，3 3）改移夹直线位置,4 4）合并同向曲线调整夹直线长度的方法：第13页/共96页三、圆曲线三、圆曲线讨论以下几个问题：（一）曲线外轨超高-P55P55（二）曲线半径对工程和运营的影响（三）最小曲
5、线半径R Rminmin的选定 -此为主要技术标准的确定（四）曲线半径的选用 此为设计时每个曲线的参数第14页/共96页(一一)曲线轨道曲线轨道外轨超高外轨超高-P55工程节约,运营条件良好直线折线曲线 离心加速度:人体承受0.30.50.30.5m/sm/s2 2 当V=120Km/h R=3000mV=120Km/h R=3000m V=300Km/h R=20000m V=300Km/h R=20000m安全、舒适 超高第15页/共96页1.1.外轨超高的外轨超高的作用作用及其设置及其设置方法方法定义：外轨超高是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。见P55 P55 图2-112-11设
6、置原因：列车在曲线上运动产生惯性离心力，第16页/共96页设置作用：抵消惯性离心力的作用，达到内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路稳定性和安全性。设置方法：主要有外轨提高法和线路中心高度不变法 1 1）外轨提高法：保持内轨高程不变而只是抬高外轨，是我国铁路普遍使用的方法。2 2）线路中心高度不变法：内外轨分别各降低和抬高超高值的一半而保证线路中心标高不变。在建筑限界受到限制时才采用。第17页/共96页2.2.外轨超高度的外轨超高度的计算计算计算简化：将车体视为一个平面。车体重量轨道反力向心力轨头中心线距离外轨超高ABCABCEDOEDO由于h h很小,可取:则:（3-6
7、3-6）（1 1）超高公式第18页/共96页车体作曲线运动产生的离心力为：g-g-重力加速度；v-v-行车速度；单位取m/sm/s时用v v，取km/hkm/h时用V V；R-R-曲线半径。第19页/共96页为保证内外两股钢轨受力相等，令则有：取得：当V V取各次列车的平均速度时，则：单位换算第20页/共96页 （2 2）如何计算平均速度?方法1 1.全面考虑每一次列车的速度和质量 平均速度取每昼夜通过该曲线列车牵引质量的加权平均速度：N-N-每昼夜通过的相同速度和牵引质量的列车次数P-P-列车牵引质量上式计算的平均速度适用于客货混运的既有铁路。均方根速度法（2-11）需要记忆！第21页/共9
8、6页方法2.2.在新线设计和施工时，采用简化方法计算相应的超高值按下式计算：-预计该地段的最大行车速度，以km/hkm/h计。曲线超高应在整个缓和曲线内完成 P P6464困难条件下2 2）当计算值大于2 2时，按2 2设置。1 1）顺坡坡度一般应第22页/共96页3.3.外轨外轨未被平衡未被平衡的超高的超高原因：当V=VpV=Vp时，惯性力与超高提供的向心力正好相等；两股钢轨承受相同荷载，旅客没有不舒适感；当V VpV Vp，离心力 向心力，超高不足，称为欠超高；外轨承受偏载，旅客感觉不舒适。当VVpVVp，离心力 内侧曲线实设超高内侧曲线实设超高2.2.加宽值计算加宽值计算不同曲线半径的线
9、间距离加宽值，可以在不同曲线半径的线间距离加宽值，可以在线规线规中查得。中查得。第59页/共96页1 1）加长内侧加长内侧曲线的曲线的缓和缓和曲线长度曲线长度2 2）加宽加宽两端夹两端夹直直线段的线间距线段的线间距3.3.加宽方法加宽方法第60页/共96页第二节第二节 区间线路区间线路纵断面纵断面设计设计 第61页/共96页纵断面的基本概念纵断面的基本概念组成：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值表示变坡点坡段长度坡度值上坡取正，下坡取负（）第62页/共96页纵断面设计纵断面设计内容内容线路最大坡度 限坡、加力坡坡段长度坡段连接坡度差、竖曲线坡段坡度折减曲线地段、
10、小半径曲线地段、隧道地段。第63页/共96页一、线路的最大坡度一、线路的最大坡度imax 一条铁路所限定的设计坡度的最大值。单机牵引地段为限制坡度 ix G,以vJ 等速运行的持续上坡道坡度多机牵引地段为加力牵引坡度 两台及以上机车牵引G,以vJ等速运行其中G设计要求：ijs=isj+iR+iSimax第64页/共96页(一)限制坡度ix1 1.ix对工程和运营的影响：一般，ix大，对工程有利，对运营不利。ipz陡峻地区，应采用与其相适应的较大的ix2 2.影响ix选择的因素铁路等级；C C和机车类型;地形条件;邻线G G第65页/共96页图1318 宝秦段不同最大坡度的线路方案示意图图131
11、7 不同限坡的起伏纵断面第66页/共96页线规规定：表13-4 13-4 ix最大值最小限制坡度：通常取443 3.分方向选择ix条件：货流显著不平衡且将来不致变化；自然纵坡；经过技术经济比较铁路铁路等级等级地形地形类别类别平原平原丘陵丘陵山区山区平原平原丘陵丘陵山区山区平原平原丘陵丘陵山区山区牵引牵引电力电力6.012.015.06.015.020.09.018.025.0种类种类内燃内燃6.09.012.06.09.015.08.012.018.0第67页/共96页（二）加力牵引坡度（二）加力牵引坡度iJL计算计算（某些越岭地段）（某些越岭地段）双机牵引地段的加力坡度，由公式12-57注意
12、：机务设备；摘挂机作业时分；车钩强度；下坡安全；集中使用规范规定：表13-5第68页/共96页二、坡段长度二、坡段长度L Li iL Li i较长对运营有利，对工程不利。L Li i较短可以节约工程数量，但对运营不利。最短L Li i 应保证两端竖曲线不在坡段中间重叠L Li i 保证不断钩。工程条件许可情况下，坡段长度应尽可能长些，不短于表13-6数值，且为50m整倍数。远远期到发线有效长度期到发线有效长度(m)1050850 750 650 550以下以下最小坡段长度最小坡段长度400350 300 250200第69页/共96页1 1）凸形凸形纵断面纵断面坡顶坡顶为缓和坡为缓和坡度代数差
13、而设度代数差而设置的置的分坡平段分坡平段2 2）因）因最大坡度最大坡度折减折减 而形成的坡段而形成的坡段(a)(a)3 3）在两个同向坡段）在两个同向坡段 之间为了缓和坡之间为了缓和坡度差而设置的度差而设置的缓和缓和坡段坡段(b)(b)4 4）长路堑内为）长路堑内为排排水水而设置的而设置的人字人字坡段坡段(c)(c)3.3.可采用可采用200m200m坡段长度坡段长度L Li i的情况的情况（凹形凹形纵断纵断面面底部底部仍应仍应满足最小坡满足最小坡段长要求段长要求)第70页/共96页三、坡段连接三、坡段连接 （一）相邻坡段（一）相邻坡段坡度差坡度差 i以相邻坡段以相邻坡段坡度代数差坡度代数差绝
14、对值绝对值表示，表示，i i1i2 (4)(2)6 6 坡度代数差坡度代数差 i1i2，正，凹正，凹形坡，形坡，负，凸负，凸形坡形坡保证安全、平稳、保证安全、平稳、不断钩不断钩、通视距离、通视距离坡度差应应规范规定的容许值（表规范规定的容许值（表13-713-7）铁路铁路 等级等级、远期远期 到发到发 线长线长(m)1050 850750 650 1050 850 750 650 550最大最大 坡度坡度一一般般81012151012151820差差()困困难难101215181215182025第71页/共96页1.1.设置设置条件条件：线规线规：I I、II II级铁路级铁路i33、III
15、III级级44，相邻坡，相邻坡段应以段应以圆曲线型圆曲线型竖曲线竖曲线连接。连接。2.2.竖曲线竖曲线半径半径：线规线规：I I、II II级级1 10000m0000m，IIIIII级级5000m5000m。（二）（二）竖曲线竖曲线保证保证舒适舒适度度 保证保证不脱轨不脱轨 保证保证不断钩不断钩变坡点处把折线断面平顺连接起来的曲线。变坡点处把折线断面平顺连接起来的曲线。第72页/共96页1 1）切线切线长度长度TSHI I、II II级铁路级铁路:IIIIII级铁路级铁路:2 2）竖）竖曲线曲线长度长度3 3）竖曲线）竖曲线纵距纵距变坡点变坡点处的处的矢距矢距 3.3.竖曲线的竖曲线的几何几
16、何要素要素第73页/共96页当坡度差当坡度差i不大时，矢距值不大时，矢距值E ESHSH很小，路基面不很小，路基面不易作出竖曲线线形，易作出竖曲线线形，设计高程设计高程按折线断面计算，按折线断面计算，铺轨时，轨面自然圆顺成竖曲线。铺轨时，轨面自然圆顺成竖曲线。当当i大时，才在路基面上作出竖曲线线形。大时，才在路基面上作出竖曲线线形。设计时不画出曲线，只画折线，标注要素。设计时不画出曲线，只画折线，标注要素。竖曲线上任意一点竖曲线上任意一点路基面高程路基面高程（施工高程施工高程），应根据该点的应根据该点的设计设计高程，减去（凸形变坡点）高程，减去（凸形变坡点）或加上（凹形变坡点）该点的或加上（凹
17、形变坡点）该点的纵距纵距高度；高度；路基路基填挖高度填挖高度应根据路基面高程计算。应根据路基面高程计算。详细掌握例详细掌握例13-113-1第74页/共96页（1 1）竖竖曲线不应与曲线不应与缓缓和曲线和曲线重叠重叠（2 2）竖竖曲线不应设置在曲线不应设置在明桥面明桥面上上 （3 3）竖竖曲线不应与道曲线不应与道岔岔重叠重叠4.4.设置竖曲线的设置竖曲线的限制限制条件条件第75页/共96页四、最大坡度四、最大坡度折减折减折减折减原因原因：折减折减地段地段：纵断面上需要：纵断面上需要用足用足最大坡度的地段，最大坡度的地段，当平面上出现当平面上出现曲线曲线或遇到长于或遇到长于400m400m的的隧
18、道隧道时，时，进行最大坡度折减。进行最大坡度折减。折减折减目的目的：保证线路上任何一处的：保证线路上任何一处的加算坡度加算坡度不超不超过线路允许的过线路允许的最大坡度最大坡度，以保证列车以，以保证列车以不低于不低于该该地段的地段的计算速度计算速度或或规定速度规定速度运行运行。iJs=isj+iR+iSimax第76页/共96页（一）（一）曲线曲线地段的最大坡度减缓地段的最大坡度减缓1.注意事项:只有当isj+iRimax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；曲线长度是ZY-YZ点间长度；列车长度应是近期；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，
19、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。末位舍去第77页/共96页2.2.曲曲线地段最大坡度折减线地段最大坡度折减方法方法1）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；2）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：3)长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线阻力坡度减缓值为：第78页/共96页4）连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，夹直线短于200m.a.可以分直线并入两端曲线折减；按公式13-24 b.或者合并为ll 的一个坡段按下式计算减缓值：5）一个曲线跨两个坡段时，按比
20、例将曲线度数分到两个坡段上。看成2个曲线，按公式13-24第79页/共96页【例13-2】设计线为电力牵引，限制坡度为12，近期货物列车长度为400m，线路平面如下图所示，该地段需用足限制坡度上坡，路段设计速度为100km/h，试设计其纵断面。第80页/共96页 1.1.原因原因：粘粘着系数着系数降降低，从而导致粘着低，从而导致粘着牵引力降低牵引力降低 2.2.设计坡度设计坡度计算值计算值：查表查表13-913-9（二）（二）小半径小半径曲线地段的最大坡度减缓曲线地段的最大坡度减缓电力电力R500m500m、大桥、大桥100100500m500m、中桥、中桥20 20 100m100m、小桥、
21、小桥20m20m。涵洞孔。涵洞孔径径0.756.0m0.756.0m。（一）桥涵（一）桥涵平面平面设计设计 小桥和涵洞小桥和涵洞 特大桥、大桥特大桥、大桥宜宜直线，大直线，大R R 明桥面桥明桥面桥 应应直线直线 (二二)桥涵桥涵纵断纵断面面 涵洞和道碴桥面桥涵洞和道碴桥面桥 明桥面明桥面宜宜平道平道 ，4 4，不应不应 竖曲竖曲 净空要求净空要求第87页/共96页（一）隧道地段（一）隧道地段平平面面 隧道宜设在直线上，曲线隧道宜将曲线设在洞口，并用较大R R；不宜设在反向曲线上。（二）隧道地段（二）隧道地段纵纵断面断面 隧道内宜设为单面坡或人字坡；利于争取高程、通风排气、排水出碴；坡度不宜小
22、于33。二、二、隧隧道地段的平纵面设计道地段的平纵面设计第88页/共96页 大大中中桥桥的的桥桥头头引引线线、水水库库地地区和低洼地带区和低洼地带 路肩设计高程路肩设计高程设计水位设计水位壅水高度波浪侵袭高度壅水高度波浪侵袭高度0.5m0.5m。小桥小桥涵洞附近涵洞附近 路肩设计高程应路肩设计高程应设计水位设计水位+壅水高度壅水高度0.5m0.5m。路堑长大于路堑长大于400m400m以上且位于以上且位于凸凸形纵断面的坡形纵断面的坡顶顶时，可设计为时，可设计为不小于不小于2 2、坡长、坡长不小于不小于200m200m的的人字坡人字坡。利于利于排水排水三、路基对线路纵断面的要求三、路基对线路纵断
23、面的要求第89页/共96页第五节、站坪的平面和纵断面第五节、站坪的平面和纵断面站坪长度站坪长度=远远期期L Lyxyx+2*2*L Lyhyh站坪站坪长度长度确定确定 查表查表上表为单机牵引到站坪长度，双机或多机牵引应相应增大上表为单机牵引到站坪长度，双机或多机牵引应相应增大第90页/共96页站坪的线路平面站坪的线路平面 1.1.了望了望 2.2.启动启动站坪线路纵断面站坪线路纵断面1.1.坡度坡度保证停放的车辆保证停放的车辆不致溜逸不致溜逸和站内和站内调车调车作业作业安全安全2.2.坡度坡度保证停站列车顺利保证停站列车顺利起动起动第91页/共96页1.1.竖曲线和缓和曲线不进站坪竖曲线和缓和
24、曲线不进站坪 （如下图）（如下图）2.2.进站进站起动缓坡起动缓坡 （内燃）（内燃）3.3.出站出站加速缓坡加速缓坡 （电力）（电力）4.4.站坪与区间纵断面的站坪与区间纵断面的配合配合 凸形凸形站坪站坪两端两端的线路平面和纵断面的线路平面和纵断面第92页/共96页本章知识盘点平面:直线，圆曲线（半径，超高）缓和曲线，线间距及其加宽纵断面：坡度（限坡，加力坡），坡长，坡段连接-竖曲线，坡度折减（曲，小，隧），拔起桥涵，路基，隧道，车站第93页/共96页需要记忆的公式曲线要素，2组超高2-9,11,12限速2-20,21缓和曲线2-30,32圆曲线13-7,8竖曲线13-18,19,20,21坡度折减 13-22,23,24,25,26,30第94页/共96页作业3-6,7,8(R=1000m)9-4,6,8,113-4,5,9-1,2,3,5,7,10,1216第95页/共96页谢谢您的观看！第96页/共96页