線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析

1、一、區(qū)間線路的縱斷面設(shè)計(jì)概述二、限制坡度三、加力牽引坡度四、坡段長(zhǎng)度五、坡段的連接六、最大坡度折減七、坡段設(shè)計(jì)對(duì)行車費(fèi)運(yùn)的影響九、線路平面和縱斷面圖八、其它地段平縱斷面設(shè)計(jì) 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 縱斷面設(shè)計(jì)是在平面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上拉坡定線的過程。其內(nèi)容包括：a 在初步設(shè)計(jì)階段確定最大坡度b 坡段長(zhǎng)度c 坡段連接d 坡度折減一、區(qū)間線路的縱斷面設(shè)計(jì)概述1 縱斷面設(shè)計(jì)線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1) 縱斷面坡段A、坡段長(zhǎng)：坡段兩端變坡點(diǎn)之間的水平距離LB、坡度：坡段兩端變坡點(diǎn)之間高差H與L之比2) 縱斷面坡度的連接A、坡度代數(shù)差B、豎曲線 2 縱斷面的設(shè)計(jì)分類線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析定義：是指在機(jī)車牽引貨物列車在

2、持續(xù)上坡道上最終能以計(jì)算速度運(yùn)行的坡度。3 線路的最大坡度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析線路的最大坡度的兩種情況：1) 在單機(jī)牽引地段即為限制坡度ix ；2) 在多機(jī)牽引區(qū)段即為加力牽引坡度iJL；注： 它們既是該區(qū)段內(nèi)的最大坡度，又是確定牽引質(zhì)量的條件。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2) ix的選擇對(duì)運(yùn)輸能力有很大的影響。3) 機(jī)車、乘務(wù)員、車輛、機(jī)務(wù)、能源一系列與行車有關(guān)的支出將大大增加。4) 縱斷面設(shè)計(jì)在選擇具體的坡度時(shí)余地大，更有利地適應(yīng)地形的起伏情況，從而減少了工程量。 二、限制坡度1 限制坡度的意義1) 限制坡度是單機(jī)牽引區(qū)段內(nèi)計(jì)算牽引質(zhì)量的依據(jù)。線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1) 線路等級(jí)2) 運(yùn)輸要求和牽

3、引動(dòng)力3) 地形條件4) 鄰線的牽引定數(shù)5) 符合規(guī)范規(guī)定。 2 影響坡度選擇的因素線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析分方向選擇限制坡度應(yīng)具備的條件：1）輕重車方向貨流選擇不平衡而且預(yù)計(jì)將來也不會(huì)有很大的改變；2) 輕車方向平均上坡自然坡度較陡，重車方向平均上坡自然坡度較緩 ；3) 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較認(rèn)為合理。 3 分方向選擇限制坡度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 一般在地形非常陡峻的越嶺地區(qū)或自然陡坡地段，若以單機(jī)牽引設(shè)計(jì)可能會(huì)引起大量的橋隧工程且線路嚴(yán)重展長(zhǎng)，則可考慮用雙機(jī)或多機(jī)牽引，適當(dāng)增大最大坡度以減少工程。 三、加力牽引坡度1 加力牽引坡度原因線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 加力牽引坡度的坡度值iJL，可根據(jù)限制坡

4、度上的牽引噸數(shù)、機(jī)車臺(tái)數(shù)和加力牽引方式，按下式計(jì)算。2 加力牽引坡度的計(jì)算線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1) 加力牽引地段的兩端應(yīng)有機(jī)車的整備作業(yè)和補(bǔ)機(jī)摘機(jī)作業(yè)；機(jī)車臺(tái)數(shù)增多一般有浪費(fèi)；（各機(jī)車操縱不一致）3) 應(yīng)集中使用加力坡段；4) 根據(jù)車鉤溫度和作業(yè)便利的考慮，可用雙機(jī)重聯(lián)或補(bǔ)機(jī)推送。 3 采用加力牽引應(yīng)注意的事項(xiàng)線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 相鄰兩坡段的坡度變化點(diǎn)稱為變坡點(diǎn)。相鄰兩變坡點(diǎn)間的水平距離稱為坡段長(zhǎng)度。 四、坡段長(zhǎng)度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析在符合地形的條件下工程量不大，越長(zhǎng)越好。2) 一般情況下，最小不應(yīng)當(dāng)短于半個(gè)遠(yuǎn)期貨物列車長(zhǎng)度。3) 應(yīng)保證坡段兩端所設(shè)的豎曲線不在坡段中間重疊。4) 保證不致產(chǎn)

5、生斷鉤事故。5）凸形縱斷面坡頂為緩和坡度差而設(shè)置的分坡平段，其長(zhǎng)度宜為200m。凹形縱斷面坡頂為緩和坡度差而設(shè)置的分坡平段，其長(zhǎng)度取值與遠(yuǎn)期到發(fā)線有效長(zhǎng)度有關(guān)。坡段長(zhǎng)度的設(shè)置原則：線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析6) 在下列特殊情況下若有必要，坡度的長(zhǎng)度可縮短至200 m： 因最大坡度折減而形成的坡段。 兩個(gè)同向坡段之間或者平坡與上下坡之間為緩和而設(shè)置的緩和地段。 路塹內(nèi)代替分坡平段的人字坡段，以利側(cè)溝排水。線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1) i=|i1-i2|；2) 對(duì)線路的影響；3) 確定i允許值；4) 如果縱斷面設(shè)計(jì)超限，則應(yīng)予以調(diào)整。 五、坡段的連接1 坡度的代數(shù)差線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 為什么設(shè)豎曲線：A、

6、車輛振動(dòng)、局部加速度增大，旅客不適。B、 蒸汽機(jī)車導(dǎo)致導(dǎo)軌懸空。C、 車鉤上下錯(cuò)動(dòng)，可能會(huì)引起脫鉤。D、 不能保證司機(jī)通視良好，可能撞人。 2 豎曲線線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 設(shè)置豎曲線需要考慮的條件A、 舒適度B、 運(yùn)行安全條件 列車通過凸形豎曲線時(shí)，產(chǎn)生向上的豎直離心力，使車輛有上浮車輛傾向，上浮車輛在橫向力作用下容易產(chǎn)生脫軌事故。C、 線規(guī)規(guī)定。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 豎曲線的幾何要素A、 豎曲線切線長(zhǎng)、級(jí)鐵路：級(jí)鐵路： 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析TSHKSHRSHB、豎曲線長(zhǎng)度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析C、 豎曲線縱距式中x為切線上計(jì)算點(diǎn)至豎曲線起點(diǎn)的距離。線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析D 豎曲線外矢距 線路縱

7、斷面設(shè)計(jì)和分析縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)標(biāo)高未設(shè)豎曲線的計(jì)算標(biāo)高豎曲線縱距y 設(shè)計(jì)標(biāo)高線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 豎曲線的設(shè)置條件 A、滿足線路等級(jí)條件和坡度差，才設(shè)豎曲線。B、 豎曲線不與緩和曲線重疊。 豎曲線范圍內(nèi)，軌面高程以一定的曲率變化；緩和曲線范圍內(nèi)，外軌高程以一定的超高順坡變化。如兩者重疊，一方面在軌道鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)時(shí)，外軌高程不易控制；另一方面外軌的直線形超高順坡和圓形豎曲線，都要改變形狀，影響行車的平穩(wěn)。為了保證豎曲線不與緩和曲線重疊，縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，變坡點(diǎn)離開緩和曲線起終點(diǎn)的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長(zhǎng)。C、 豎曲線不應(yīng)設(shè)在明橋面上。 在明橋(無碴橋)面上設(shè)置豎曲線時(shí)，其曲率要用木枕高度調(diào)整，每

8、根木枕厚度都不同，若要按固定位置順序鋪設(shè)，給施工、養(yǎng)護(hù)帶來困難。為了保證豎曲線不設(shè)在明橋面上，變坡點(diǎn)距明橋面端點(diǎn)的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長(zhǎng)。D、 豎曲線不應(yīng)與道岔重疊。 道岔的尖軌和轍叉應(yīng)位于同平面上，如將其設(shè)在豎曲線的曲面上，則道岔的鋪設(shè)與轉(zhuǎn)換都有困難；同時(shí)道岔的導(dǎo)曲線和豎曲線重合，列車通過道岔的平穩(wěn)性降低。 為了保證豎曲線不與道岔重疊，變坡點(diǎn)與車站站坪端點(diǎn)的距離。不應(yīng)小于豎曲線的切線長(zhǎng)。線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 在必須用足最大坡度的地段，由于曲線或隧道附加阻力的影響，而不能用足最大坡度稱為最大坡度折減。 六、最大坡度折減1 原因線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 曲線地段的最大坡度折減就是使實(shí)際坡度與曲

9、線當(dāng)量之和不超過最大坡度。 2 曲線地段的最大坡度折減線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1）折減原則 時(shí)不用折減； 既要考慮必要的折減，又不能折減過多，以免損失高度、展長(zhǎng)線路； a 折減范圍應(yīng)當(dāng)是未加緩和曲線前的圓曲線范圍； b 折減后求得的坡度值保留一位小數(shù)，第二位舍去。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 大于200m的直線段可設(shè)為一個(gè)坡段，按最大坡度設(shè)計(jì)，不予折減； 長(zhǎng)度不小于近期貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線可設(shè)為一個(gè)坡段；2）折減方法線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 長(zhǎng)度小于貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，曲線阻力的坡度減緩值為：式中曲線轉(zhuǎn)角（）；Ly圓曲線長(zhǎng)度(m)；R圓曲線半徑(m)；Li減緩坡段長(zhǎng)度(m)，當(dāng)坡長(zhǎng)大于貨物列車長(zhǎng)度時(shí)，取貨

10、物列車長(zhǎng)度。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 連續(xù)若干各長(zhǎng)度小于貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，其間直線段長(zhǎng)度又小于200m，可把小于200m的直線段分開，并入曲線兩端進(jìn)行折減；條件：線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 連續(xù)若干各長(zhǎng)度小于貨物列車長(zhǎng)度的圓曲線，其間直線段長(zhǎng)度又小于200m，也可把連續(xù)的小曲線合并成一個(gè)折減坡度，條件：線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 當(dāng)一個(gè)曲線位于兩個(gè)坡段上時(shí)，每個(gè)坡度上分配的偏角度應(yīng)按兩個(gè)坡度上曲線長(zhǎng)度的比例計(jì)算。線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析3 例 設(shè)計(jì)線為電力牽引，限制坡度為12，近期貨物列車長(zhǎng)度為400m。線路平面如圖所示，該地段需用足限制坡度上坡，路段設(shè)計(jì)速度為100 kmh，試設(shè)計(jì)其縱斷面。2251211

11、.2121211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=1824R=550Ly=176.633661786.89m線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2251211.2121211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=1824R=550Ly=176.633661786.89m10解：設(shè)計(jì)縱斷面坡度折減方法如下：(1)將長(zhǎng)度大于近期貨物列車的

12、圓曲線，設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，坡段長(zhǎng)度取500m，設(shè)計(jì)坡度為400m線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析(2)將號(hào)曲線前長(zhǎng)度不小于200 m的直線段，設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度200 m的坡段，坡度不予減緩，按限制坡度12設(shè)計(jì)。2251211.2121211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=1824R=550Ly=176.633661786.89m1015線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析400m(3)將長(zhǎng)度小于近期貨物列車長(zhǎng)度的號(hào)圓曲線，設(shè)計(jì)為一個(gè)坡段，坡段長(zhǎng)度取300m，設(shè)計(jì)坡度為2251211.21

13、21211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=1824R=550Ly=176.633661786.89m10158.54線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析(4)將號(hào)曲線后長(zhǎng)度不小于200 m的直線段，設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度350 m的坡段，坡度不予減緩，按限制坡度12設(shè)計(jì)。2251211.2121211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=182

14、4R=550Ly=176.633661786.89m10158.547.46線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2251211.2121211.411.011.212500200300350250250=3436R=800Ly=483.11=2624R=600Ly=276.46=1330R=550Ly=129.59=1824R=550Ly=176.633661786.89m1015(5)將長(zhǎng)度小于近期貨物列車的、兩圓曲線，連同中間小于200m的直線段，劃分為長(zhǎng)度各為250 m兩個(gè)坡度進(jìn)行減緩，設(shè)計(jì)坡度分別為65.05112.958.32線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2251211.2121211.411.011.212

15、500200300350250250=3436R=800Ly=2624R=600Ly=1330R=550Ly=1824R=550Ly366178第一坡段第二坡段第三坡段第四坡段第五坡段第六坡段線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 在小半徑曲線上，除了曲線阻力應(yīng)進(jìn)行最大坡折減外，還由于粘著牽引力降低應(yīng)進(jìn)行粘降折減（i）。 在小半徑曲線上總折減為：4 小半徑曲線的最大坡度折減線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析折減原因隧道空氣附加阻力；蒸汽、內(nèi)燃機(jī)車的煙進(jìn)入司機(jī)室，采取通過提高過洞速度的辦法，（長(zhǎng)大隧道采取通風(fēng)設(shè)備解決）；軌面潮濕油污產(chǎn)生粘降； 內(nèi)燃機(jī)車散熱不良，功率降低，功率修正； 5 隧道內(nèi)最大坡度折減線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2

16、）折減系數(shù) 電力牽引：僅有附加阻力折減； 內(nèi)燃和蒸汽機(jī)車還應(yīng)考慮過洞速度； 注意隧道應(yīng)先進(jìn)行隧道折減，再進(jìn)行曲線折減線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析3）折減范圍 實(shí)際上從機(jī)車進(jìn)入隧道開始起，到車尾出隧道為止都應(yīng)進(jìn)行折減，但簡(jiǎn)化后，隧道內(nèi)隨折減坡度取值。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2) 內(nèi)燃機(jī)車、蒸汽機(jī)車牽引時(shí)，若隧道長(zhǎng)度所要求的過洞速度高于機(jī)車計(jì)算速度時(shí)，則應(yīng)在隧道上坡進(jìn)洞前方設(shè)置加速緩坡。3）計(jì)算（略） 1) 內(nèi)燃機(jī)車、蒸汽機(jī)車，若折減后驗(yàn)證進(jìn)洞速度低于規(guī)定，應(yīng)設(shè)加速緩坡。6 加速緩坡加算線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1)坡度大費(fèi)用高，坡度小費(fèi)用低2) 縱斷面的組合影響 七、坡段設(shè)計(jì)對(duì)行車費(fèi)運(yùn)的影響1 坡度對(duì)行車費(fèi)的影

17、響線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1）陡長(zhǎng)下坡道，借助重力下滑。速度增加，即需制動(dòng)，一則損失動(dòng)能，二則增加摩擦，為有害坡度。2) 陡短坡緩坡，下坡惰行，不會(huì)超限速，不損失動(dòng)能，二則不增加摩擦，為無害坡度。3) 有害無害與i、L、v0有關(guān)。（坡度大小、坡段長(zhǎng)度和列車進(jìn)入該坡段的初速）4) 若某個(gè)坡度無論多大，下坡惰行，也不會(huì)超限速，最后能以限速作勻速運(yùn)行稱為無害速度 2 有害坡度與無害坡度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1)克服高度為線路上上升的高度，應(yīng)分上下行分別計(jì)算。2) 克服高度對(duì)行車影響很大。3) 原則：既適應(yīng)地形起伏，又盡量克服高度，不可偏廢一者。 3 克服高度線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析八、其它地段平縱斷面設(shè)計(jì) 前

18、面介紹了區(qū)間線路平縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求，但橋涵、隧道、路基的特殊性，對(duì)平縱斷面有特殊的要求。 1） 橋的分類 小橋 20米 中橋 (20，100 大橋 （100，500） 特大橋 500米以上。1 橋涵平縱斷面設(shè)計(jì)線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 小橋與涵洞無特殊要求； 大中橋宜設(shè)在直線上，因困難條件要設(shè)在曲線上時(shí)，宜采用較大的半徑； 曲線橋的缺點(diǎn)： a 橋梁結(jié)構(gòu)和施工困難； b 維修困難； c 線路位置的變形會(huì)造成較大的偏心，對(duì)墩臺(tái)受力不利； d 曲線制動(dòng)限速和行車搖擺，對(duì)橋梁本身的安全不利。2）橋涵處的平面線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 明橋面應(yīng)設(shè)在直線上； 同一座橋上應(yīng)盡量避免設(shè)置反向曲線，迫不得已時(shí)，應(yīng)采用

19、較大的半徑； 橋上采用的半徑應(yīng)不限制橋垮的合理選用。 線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析 涵洞和道碴橋面可設(shè)在任何坡道上； 明橋面： a 應(yīng)盡量設(shè)在平道上 b 必須設(shè)在坡道上時(shí)，坡度不宜大于4； c 跨度大于40米，長(zhǎng)度大于100米的明橋面i4時(shí)應(yīng)有充分根據(jù)； d 明橋面上不宜設(shè)置豎曲線。 橋涵處的路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高 a 不應(yīng)低于構(gòu)造要求的最低高度 b 水文條件 c 橋下用于交通：在橋上設(shè)置凸形縱斷面。 3）橋涵處的線路縱斷面線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析1）隧道分類 一般隧道：2000米以下； 長(zhǎng)隧道：2000，4000） 特大隧道：4000米。4 隧道的平縱斷面線路縱斷面設(shè)計(jì)和分析2）平面要求 一般宜設(shè)在直線上，必須設(shè)在曲線上時(shí)，應(yīng)采用較大的半徑。且不宜設(shè)在反向曲線上。 如果在曲線上； a 應(yīng)盡量將曲線放在洞口附近 b 反向曲線上時(shí)，兩端的曲線避免加寬重疊（夾直線長(zhǎng)度不宜小于44m）。 c 直線隧道外的曲線，ZH或HZ點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離隧道口25米以外，以免洞口和洞口襯砌加寬。 線路縱