铁路线路平面图和纵面图.docx

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铁路线路平面图和纵面图

铁路线路的平面和纵断面之答禄夫天创作

创作时间：

二零二一年六月三十日

一、铁路线路的平面及平面图

一条铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线暗示的.中心线点的位置是在路肩连线CD的中点O,如图2-1-2所示.

图2-1-2　铁路线路中心线点的位置

（一）铁路线路平面的组成要素

线路中心线在水平面上的投影,叫做铁路线路的平面；线路中心线（展直后）在垂直面上的投影,叫做铁路线路的纵断面.

从运营的观点来看,最理想的线路是既直又平的线路.可是天然空中情况复杂多变（有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物）,如果把铁路修得过于平直,就会造成工程数量和工程费用年夜,且工期长,这样既不经济,又分歧理,有时也不现实.从工程的角度来看,铁路线路最好是随自然地形起伏变动,这样,既可以减少工程数量、降低造价,甚至可以缩长工期.可是这会给列车运营造成很年夜困难,甚至影响铁路行车的平安与平稳.

选定铁路线路的空间位置,应该综合考虑工程和运营的要求,通过方案比力,在满足运营基本要求的前提下,尽量减少工程量,降低造价.如某条铁路经过A、B、C三点（图2-1-3）,如果把AB和BC分别用直线连接起来,那么在AB之间要建筑两座桥梁,在BC之间要开凿一座隧道.在工程上是分歧理、不经济的,而应分别用折线ADB和BEC来取代.在折线的转角处,则用曲线来连接.因此,直线和曲线就成为线路平面的组成要素.

图2-1-3　铁路线路绕避地形障碍示意图

（二）曲线附加阻力与曲线半径

列车在线路上运行,总会受到各种阻力.阻力方向与列车运行方向相反.归纳起来,阻力主要有两年夜类.

1.基本阻力

基本阻力是指列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力.包括车轴与轴承之间的摩擦阻力、轮轨之间的摩擦阻力,以及钢轨接头对车轮的撞击阻力等.基本阻力在列车运行时总是存在的.

2.附加阻力

附加阻力是列车在线路上运行时,除基本阻力外所受到的额外阻力.如坡道阻力、曲线阻力、起动阻力等.附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定.

线路平面上有了曲线（弯道）后,给列车运行造成阻力增年夜和限制列车速度等不良影响.列车通过曲线时,由于离心力的作用,使外侧车轮轮缘和外轨内侧的挤压摩擦增年夜；同时还由于曲线外轨长于内轨,内侧车轮在轨面上滚动时发生相对滑动,从而给运行中的列车造成一种附加阻力,称为曲线阻力.曲线阻力的年夜小,我国通经常使用下面的试验公式来计算,即：

式中　ωr——单元曲线阻力（牛/千牛）,即列车每一吨重量所摊曲线附加阻力值；

R——曲线半径（米）；

600——根据试验数据得出的常数.

这一公式适用于曲线长度年夜于或即是列车长度的情况.从式中可知,曲线阻力与曲线半径成反比.曲线半径越小,曲线阻力越年夜,运营条件就越差,说明采纳年夜半径曲线对列车运行的影响较小.而小半径曲线亦具有容易适应困难地形的优点,对工程条件有利.因此,在设计铁路线时必需根据铁路所允许的旅客列车的最高运行速度,由年夜到小合理的选用曲线半径.为了测设、施工和养护的方便,曲线半径一般应取50米、100米的整数倍,即12000米、10000米、8000米、7000米、6000米、5000米、4500米、4000米、3500米、3000米、2800米、2500米、2000米、1800米、1600米、1400米、1200米、1000米、800米、700米、600米、550米、500米、450米、400米、350米；特殊困难条件下,可采纳上列半径间10米整数倍的曲线半径.为了保证线路的通过能力,并有一个良好的运营条件,还应对区间线路的最小曲线半径做具体规定.

列车在曲线上行驶速度越快,所发生的离心力也就越年夜,为保证列车运行平安、平稳和舒适,必需限制列车通过曲线时的速度.然而,曲线半径分歧,允许通过曲线的最年夜速度也就分歧.客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最小曲线半径,见表2-1-2.

表2-1-2　客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最小曲线半径

客运专线铁路区间线路最小曲线半径,见表2-1-3.

表2-1-3　客运专线铁路区间线路最小曲线半径

（三）圆曲线与缓和曲线

在平面图上,铁路曲线包括圆曲线和缓和曲线.在列车运行中不能从直线直接进入圆曲线,因此,在铁路线路上,直线和圆曲线也不是直接相连的,它们之间需要拔出一段缓和曲线,缓和曲线是一段曲率连续变动的曲线.它通常设置在直线与圆曲线或分歧半径圆曲线之间.缓和曲线能使列车平安、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线.缓和曲线设置位置,如图2-1-4所示.

图2-1-4　缓和曲线示意图

缓和曲线的作用：

1.在缓和曲线范围内,曲线半径由无限年夜渐变到即是它所衔接的圆曲线半径（或相反）,从而使车辆发生的离心力逐渐增加（或减少）,有利于行车平稳；

2.在缓和曲线范围内,外轨超高由零递增到需要的超高量（或相反）,使向心力与离心力相配合；

3.当曲线半径小于350米,轨距需要加宽时,在缓和曲线范围内,可由标准轨距逐步加宽到圆曲线需要的加宽量（或相反）.

（四）铁路线路平面图

用一定比例尺,把线路中心线及其两侧的空中情况投影到水平面上,就是铁路线路平面图,如图2-1-5所示（见书末插页）.

线路平、纵断面图是铁路设计的基本文件.在各个设计阶段都要编制要求分歧、用途分歧的各种平面图.从书中的平面图上可以看到线路的中心线和里程标,以及沿线的车站、桥隧建筑物等的数量和位置；同时还可以看到用等高线（空中上高程相等各点的连线）暗示的沿线地形和地物等情况.

二、铁路线路的纵断面及纵断面图

（一）铁路线路纵断面的组成要素

为了适应空中的起伏,线路上除平道以外,还修成份歧的坡道.因此,平道与坡道就成了线路纵断面的组成要素.

坡道的陡与缓经常使用坡度来暗示.坡度是一段坡道两端点的高差h与水平距离L之比,如图2-1-6所示.坡道坡度的年夜小通常是用千分率来暗示.

图2-1-6　坡度与坡道阻力示意图

式中　i——坡度值（‰）；

α——坡道段线路中心线与水平夹角（°）.

若L为2000米,h为8米,则AB坡道的坡度为4‰.

（二）坡道附加阻力

由于有了坡道,就给列车运行带来了不良的影响.列车在坡道上运行时,会受到一种由坡道引起的阻力,这一阻力称之为坡道附加阻力.从图2-1-6中可以看出,机车车辆所受的重力Qg（牛）可以分解为垂直于坡道的分力F1和平行于坡道的分力F2.前一个分力F1由轨道的反作用力所抵消,后一个分力F2就成为坡道附加阻力.

F2=Qg·sinα≈Qgtanα=Qg·i‰（牛）

列车平均每单元质量所受到的坡道阻力,叫做单元坡道阻力（ωi）.因此,

这就是说,机车车辆每单元质量,上坡时所受的单元坡道附加阻力（牛顿数）,即是用千分率暗示的这一坡道坡度数.

列车上坡时,单元坡道附加阻力规定为“＋”,而当下坡时,单元坡道附加阻力规定为“-”.

由上可见,坡度越年夜,列车上坡时坡道阻力也就越年夜,同一台机车（在列车运行速度相同的条件下）所能牵引的列车重量也就越小.

（三）限制坡度

每一铁路区段都是由许多平道和分歧坡度的坡道组成的.坡道的坡度分歧,它们对列车重量的影响也就分歧.

在一个区段上,决定一台某一类型机车所能牵引的货物列车重量（最年夜值）的坡度,叫做限制坡度ix（‰）.在一般情况下,限制坡度的数值往往和区段内陡长上坡道的最年夜坡度值相当.

如果在坡道上又有曲线,那么这一坡道的坡道阻力值和曲线阻力值之和,不能年夜于该区段规定的限制坡度的阻力值,即：

i＋ωr≤ix

限制坡度的年夜小,影响一个区段甚至全铁路线的运输能力.限制坡度小,列车重量可以增加,运输能力就年夜,运营费用就越省.但限制坡渡过小时,就不容易适应空中的天然起伏,特别是在地形变动很年夜的地段,使工程量增年夜,造价提高.因此,限制坡度的选定是一个很重要的问题,要经过仔细综合研究,才华得出合理结论.我国《铁路技术管理规程》规定的最年夜限制坡度的数值见表2-1-4.

表2-1-4　客货共线Ⅰ、Ⅱ级铁路区间线路最年夜限制坡度

在个别线路的越岭地段,由于地形障碍显著而集中,若仍采纳表2-1-4所规定的限制坡度,实际上有困难或工程造价太高时,在经过详尽的技术经济比力后,允许采纳最年夜限制坡度的加力牵引坡度.加力牵引坡度是指在年夜于限制坡度的坡道地段,为了统一全区段的列车重量标准,保证需要的线路通过能力,而进行多机牵引的坡度.内燃牵引的可用至25‰,电力牵引的可用至30‰.

（四）变坡点

平道与坡道、坡道与坡道的交点,叫做变坡点.列车经过变坡点时,由于坡度的突然变动,车钩内发生附加应力；坡度变动越年夜,附加应力越年夜,容易造成断钩事故.为了保证列车的运行平安和平稳,我国铁路规定,在Ⅰ、Ⅱ级线路上相邻坡段的坡度代数差年夜于3‰、Ⅲ级铁路年夜于4‰时,应以竖曲线连接.如图2-1-7所示.

图2-1-7　竖曲线示意图

竖曲线是纵断面上的圆曲线.竖曲线的半径,Ⅰ、Ⅱ级铁路为10000米,Ⅲ级铁路为5000米.根据铁道部《铁路200～250公里/小时既有线技术管理暂行法子》中规定,相邻坡段的坡度代数差年夜于1‰时,须设置圆曲线型竖曲线,竖曲线最小长度不宜小于25米.竖曲线半径不得小于15000米.

（五）铁路线路纵断面图

用一定的比例尺,把线路中心线（展直后）投影到垂直面上,并标明平面、纵断面各项有关资料的图纸,叫线路纵断面图,见图2-1-8.

铁路线路纵断面图的上部是图的部份,主要标明了线路中心线（即路肩设计标高的连线）、空中线、桥隧建筑物资料（包括桥梁、涵洞的孔径、类型、中心里程和隧道长度等）、车站资料（包括站名、车站中心里程和相邻车站间的距离）及其他有关情况.

铁路线路纵断面图的下部是表格部份,其中主要是路肩设计标高（在变坡点处和百米标、加标处都标前途肩设计标高）和设计坡度（每个坡段分别标出）.同时,用公里标、百米标和加标（在桥涵中心位置等需要地址都设置加标,并标明加标和前后百米标之间的距离）标明线路上各个坡段和设备的位置.另外,还有空中标高等.

图　2-1-8

图2-1-8　铁路线路纵断面图

在铁路线路纵断面图上,还附有线路平面情况,以便和线路纵断面情况相对比,看清线路平、纵断面的全貌.

铁路线路平面图和纵断面图是全面、正确反映线路主要技术条件的重要文件,无论在铁路的勘测设计阶段或指导施工阶段,以及铁路线路交付运营之后,仍需要使用的技术资料.

创作时间：

二零二一年六月三十日