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1、第十三章第十三章 线路平面和纵断面线路平面和纵断面掌握掌握:1 1）线路平面和纵断面的）线路平面和纵断面的概念概念及其设计及其设计基本要求基本要求;2 2）外轨超高度的计算方法）外轨超高度的计算方法;3 3）h h,R R和和V V三者三者关系关系,曲线轨道上的超高限速曲线轨道上的超高限速V Vx x计算计算;大纲大纲要求要求:掌握要点：掌握要点：4 4）R Rminmin计算及计算及直直线、线、圆圆曲线曲线和和缓缓和曲线和曲线三者关系；三者关系；5)5)缓和曲线长度缓和曲线长度l l0 0的计算条件与标准的计算条件与标准；6)6)纵断面纵断面加加力力坡度坡度计算，计算，坡坡度度、坡段、坡段长
2、长度度和和竖曲竖曲线线三者之间的关系三者之间的关系;7)7)最大坡度最大坡度折减折减原因和方法原因和方法。1 1）外轨）外轨超高超高h h的作用及其设置方法；的作用及其设置方法；2 2）缓和曲线缓和曲线l l0 0的作用的作用.3 3）曲线半径、最大坡度及坡段设计对铁）曲线半径、最大坡度及坡段设计对铁路路工程工程和和运营运营的的影响影响；熟悉：熟悉：了解了解:1）外轨）外轨未被平衡未被平衡的超高、最大的超高、最大超高允许值超高允许值及超及超高的允许高的允许设置范围设置范围；2）缓缓和和曲曲线的线的几何特征几何特征、几何形位、几何形位条件条件及常用及常用线型；线型；3）线间距离线间距离及其及其加
3、宽加宽方法与标准；方法与标准；4）最大坡度折减的）最大坡度折减的原因原因5）桥）桥涵、涵、隧隧道、路道、路基基和和站站坪坪平纵面设计要求平纵面设计要求。第一节第一节 概概 述述 线路中心线线路中心线：路基横断面上距外轨：路基横断面上距外轨半个轨距半个轨距的铅垂的铅垂线线ABAB与路肩水平线与路肩水平线CDCD的交点的交点O O在纵向的连线。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。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 线路平面线路平面：线路中心线在水平面上的投影，表示线路中心线在水平面上的投影，
4、表示线路平面状况。线路平面状况。线路纵断面线路纵断面：是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、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，表示线路线路中心线的立面图，表示线路起伏起伏情况，情况，其高程为路其高程为路肩肩高程。高程。线路平纵面设计满足线路平纵面设计满足三个三个基本要求：基本要求：（1）：必须保证：必须保证行车行车安全和平顺。主要指：不脱安全和平顺。主要指：不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等车舒适等（2）：应力争：应力争节约节约资金。即既要力争减少工程数资金。即既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、
5、运营、维量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约修提供有利条件，节约运营运营支出。支出。（3）：既要满足各类：既要满足各类建筑物建筑物的技术要求，还要保的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。证它们协调配合、总体布置合理。第二节第二节 区间线路平面设计区间线路平面设计 一、平面组成和曲线要求一、平面组成和曲线要求 组成组成：直线、圆曲线直线、圆曲线、缓和曲线缓和曲线 概略概略定线时，仅绘出定线时，仅绘出未加设未加设缓和曲线的圆曲线。缓和曲线的圆曲线。要素：要素：a a、R R、TyTy、LyLy和外矢距和外矢距EyEy 12sec1802tanREyRLyRTy
6、00lHZYHlZHHYLZHHZZH里程里程里程里程里程里程里程，在平面图上量得算：曲线各起讫点里程的推mpRT2tan)(0001802180)2(lRlRLRpRE2sec)(RlRlRlp2426882420340202240202300lRllmRl0090详细详细定线定线,加设加设缓和曲线缓和曲线的曲线。的曲线。要素：要素：a、R、l0、T、L和和E。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，相邻直线间用曲线连接，由大到小由大到小合理选用适当的合理选用适当的曲线半径。曲线半径。地势开阔，地势开阔，先直线后曲线。先直线后曲线。曲线毗邻，曲线毗邻，先曲线后直线先曲线后直线
7、注意注意夹直线夹直线问题。问题。选定曲线选定曲线半径半径后，量出后，量出偏角偏角，再计算曲线，再计算曲线要素要素和起和起讫点讫点里程里程。以下，将分别以平面（以下，将分别以平面（a）直直线、线、（b）圆圆曲线、曲线、（c）缓缓和曲线以和曲线以及非单线线路设计时（及非单线线路设计时（d）线间距线间距离几个方面来讨论平面设计的问离几个方面来讨论平面设计的问题。题。二、直线二、直线1.直线与曲线相互直线与曲线相互协调协调2.设置较设置较长长直线，减直线，减少少交点个数交点个数3.力求减少交点转角的力求减少交点转角的度度数数4.夹直线夹直线：前曲线：前曲线HZ1与后曲线与后曲线ZH2间的直线间的直线最
8、小夹直线长度应满足最小夹直线长度应满足养护、行车平稳养护、行车平稳等要求等要求 我国规范规定夹直线应满足的以下我国规范规定夹直线应满足的以下最小长度最小长度表表13-1 纸上定线，仅绘出圆曲线，相邻纸上定线，仅绘出圆曲线，相邻YZ点点ZY点点间直线段应满足：间直线段应满足：)(2/2/02min01mlLlljj1 1）减小减小曲线半径，曲线半径，2 2）选用较）选用较短短的缓和曲线长度，的缓和曲线长度，3 3）改）改移移夹直线位置夹直线位置,4 4）合并合并同向曲线同向曲线调整调整夹直线长度的夹直线长度的方法方法：三、圆曲线三、圆曲线 讨论以下几个问题：讨论以下几个问题：（一）（一）曲线曲线
9、外轨超高外轨超高-P55P55（二）曲线半径对（二）曲线半径对工程和运营工程和运营的影响的影响（三）（三）最小最小曲线半径曲线半径R Rminmin的的选选定定 -此为主要技术标准的确定此为主要技术标准的确定（四）曲线（四）曲线半径半径的的选选用用 此为设计时每个曲线的参数此为设计时每个曲线的参数(一一)曲线轨道曲线轨道外轨超高外轨超高-P55工程节约工程节约,运营条件良好运营条件良好直线直线折线折线曲线曲线 离心加速度离心加速度:人体承受人体承受0.30.50.30.5m/sm/s2 2 当当V=120Km/h R=3000mV=120Km/h R=3000m V=300Km/h R=200
10、00m V=300Km/h R=20000m安全、舒适安全、舒适 超高超高RVa1)6.3(21.1.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 定义定义：外轨超高是指曲线：外轨超高是指曲线外轨顶面与内轨顶面外轨顶面与内轨顶面水平水平高高度之差度之差。见。见P55 P55 图图2-112-11 设置原因设置原因：列车在曲线上：列车在曲线上运动产生惯性离心力，运动产生惯性离心力，设置作用设置作用：抵消抵消惯性惯性离心力离心力的作用，的作用，达到内外两股钢轨达到内外两股钢轨受力均匀受力均匀和垂直和垂直磨耗均等磨耗均等，满足旅客舒适，满足旅客舒适感，提高线路稳定性和安全性。感，提高线路稳定
11、性和安全性。设置方法设置方法：主要有外轨提高法和线路中心高度不变法主要有外轨提高法和线路中心高度不变法 1 1）外轨提高法外轨提高法：保持：保持内轨内轨高程高程不变不变而只是抬高外轨，而只是抬高外轨，是是我国我国铁路普遍铁路普遍使用使用的方法。的方法。2 2）线路中心高度不变法线路中心高度不变法：内外轨内外轨分别分别各各降降低和低和抬抬高高超高值的超高值的一一半半而保证线路而保证线路中心标高不变中心标高不变。在建筑在建筑限界限界受到限制受到限制时才采用。时才采用。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。计算简化：将车体视为一个平面。车体重量车体重量轨道反力轨道反
12、力向心力向心力轨头中心线距离轨头中心线距离外轨超高外轨超高ABCABCEDOEDO由于由于h h很小很小,可取可取:则则:CBACDOEO1SABCB1ShPnF（3-63-6）（1 1）超高）超高公式公式车体作曲线运动产生的车体作曲线运动产生的离心力离心力为：为：gRPVJ2g-g-重力加速度；重力加速度；v-v-行车速度；单位取行车速度；单位取m/sm/s时用时用v v，取，取km/hkm/h时用时用V V；R-R-曲线半径。曲线半径。为为保证内外两股钢轨受力相等保证内外两股钢轨受力相等，令，令JFn则有：则有：gRvSh21取取,/8.9,150021smgmmS得：得：)(8.112m
13、mRVh 当当V V取各次列车的平均速度时，则：取各次列车的平均速度时，则：)(8.112mmRVhp单位换算单位换算 （2 2）如何计算平均速度）如何计算平均速度?方法方法1 1.全面考虑每一次列车的速度和质量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加权平均速度：pVNPNPVVp2N-N-每昼夜通过的相同速度和牵引质量的列车次数每昼夜通过的相同速度和牵引质量的列车次数P-P-列车牵引质量列车牵引质量上式计算的平均速度适用于上式计算的平均速度适用于客货客货混混运运的的既有既有铁路铁路。均方根速度法均方根速度法
14、（2-11）需要记忆！需要记忆！方法方法2.2.在在新线新线设计和施工设计和施工时，采用时，采用简化简化方法计算方法计算pVmax8.0 VVp相应的超高值按下式计算：相应的超高值按下式计算：RVh2max6.7maxV-预计该地段的最大行车速度，以预计该地段的最大行车速度，以km/hkm/h计。计。曲线曲线超高应在整个缓和曲线内完成超高应在整个缓和曲线内完成 P P6464困难条件下困难条件下2 2）当计算值大于）当计算值大于22时，按时，按22设置。设置。1 1）顺坡坡度一般应）顺坡坡度一般应)7/(1maxV)9/(1maxV3.3.外轨外轨未被平衡未被平衡的超高的超高 原因原因：当当V
15、=V=VpVp时，时，惯性力惯性力与超高提供的与超高提供的向心力向心力正好正好相等相等；两股钢轨承受两股钢轨承受相同相同荷载，荷载，旅客旅客没有没有不舒适感；不舒适感；当当V VpV Vp，离心力离心力 向心力，超高不足，称为向心力，超高不足，称为欠超高欠超高；外外轨承受偏载，旅客感觉不舒适。轨承受偏载，旅客感觉不舒适。当当VVVpVp，离心力离心力 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。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
16、直线段的线间距线段的线间距3.3.加宽方法加宽方法第二节第二节 区间线路区间线路纵断面纵断面设计设计 纵断面的基本概念纵断面的基本概念组成组成：纵断面由长度不同、陡缓各异的：纵断面由长度不同、陡缓各异的坡坡段段组成。坡段的特征用坡段组成。坡段的特征用坡段长长度和度和坡坡度值度值表示表示变坡点变坡点坡段长度坡段长度坡坡度度值值上坡取上坡取正正，下坡取，下坡取负负1000iiLHi（）纵断面设计纵断面设计内容内容 线路最大线路最大坡度坡度 限坡、加力坡限坡、加力坡 坡段坡段长长度度 坡段坡段连接连接坡度差、竖曲线坡度差、竖曲线 坡段坡度折减坡段坡度折减曲曲线地段、线地段、小半径小半径曲线曲线地段、地段、隧道隧道地段。地段。一、线路的最大坡度一、线路的最大坡度imax 一条铁路所限定的一条铁路所限定的设计坡度设计坡度的的最大值最大值。单单机牵引地段为机牵引地段为限制限制坡度坡度 ix G,以以vJ 等速等速运行的持续运行的持续上上坡道坡道坡度坡度 多多机牵引地段为机牵引地段为加力加力牵引坡度牵引坡度 两台及以上机车牵引两台及以上机车牵引G,以以vJ等速运行等速运行 其中其中G 设计要求：设计
