鐵路線路平面圖和縱面圖

1、鐵路線路的平面和縱斷面一、鐵路線路的平面及平面圖 一條鐵路線路在空間的位置是用它的線路中心線表示的。中心線點(diǎn)的位置是在路肩連線CD的中點(diǎn)O，如圖2-1-2所示。 圖2-1-2鐵路線路中心線點(diǎn)的位置（一）鐵路線路平面的組成要素 線路中心線在水平面上的投影，叫做鐵路線路的平面；線路中心線（展直后）在垂直面上的投影，叫做鐵路線路的縱斷面。 從運(yùn)營(yíng)的觀點(diǎn)來(lái)看，最理想的線路是既直又平的線路。但是天然地面情況復(fù)雜多變（有山、水、沙漠、森林、礦區(qū)、城鎮(zhèn)等障礙物和建筑物），如果把鐵路修得過(guò)于平直，就會(huì)造成工程數(shù)量和工程費(fèi)用大，且工期長(zhǎng)，這樣既不經(jīng)濟(jì)，又不合理，有時(shí)也不現(xiàn)實(shí)。從工程的角度來(lái)看，鐵路線路最好是隨自

2、然地形起伏變化，這樣，既可以減少工程數(shù)量、降低造價(jià)，甚至可以縮短工期。但是這會(huì)給列車(chē)運(yùn)營(yíng)造成很大困難，甚至影響鐵路行車(chē)的安全與平穩(wěn)。 選定鐵路線路的空間位置，應(yīng)該綜合考慮工程和運(yùn)營(yíng)的要求，通過(guò)方案比較，在滿足運(yùn)營(yíng)基本要求的前提下，盡量減少工程量，降低造價(jià)。如某條鐵路經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)（圖2-1-3），如果把AB和BC分別用直線連接起來(lái)，那么在AB之間要建筑兩座橋梁，在BC之間要開(kāi)鑿一座隧道。在工程上是不合理、不經(jīng)濟(jì)的，而應(yīng)分別用折線ADB和BEC來(lái)代替。在折線的轉(zhuǎn)角處，則用曲線來(lái)連接。因此，直線和曲線就成為線路平面的組成要素。 圖2-1-3鐵路線路繞避地形障礙示意圖（二）曲線附加阻力與曲線半徑

3、 列車(chē)在線路上運(yùn)行，總會(huì)受到各種阻力。阻力方向與列車(chē)運(yùn)行方向相反。歸納起來(lái)，阻力主要有兩大類(lèi)。 1.基本阻力 基本阻力是指列車(chē)在空曠地段沿平、直軌道運(yùn)行時(shí)所受到的阻力。包括車(chē)軸與軸承之間的摩擦阻力、輪軌之間的摩擦阻力，以及鋼軌接頭對(duì)車(chē)輪的撞擊阻力等?；咀枇υ诹熊?chē)運(yùn)行時(shí)總是存在的。 2.附加阻力 附加阻力是列車(chē)在線路上運(yùn)行時(shí)，除基本阻力外所受到的額外阻力。如坡道阻力、曲線阻力、起動(dòng)阻力等。附加阻力隨列車(chē)運(yùn)行條件或線路平、縱斷面情況而定。 線路平面上有了曲線（彎道）后，給列車(chē)運(yùn)行造成阻力增大和限制列車(chē)速度等不良影響。列車(chē)通過(guò)曲線時(shí)，由于離心力的作用，使外側(cè)車(chē)輪輪緣和外軌內(nèi)側(cè)的擠壓摩擦增大；同時(shí)還

4、由于曲線外軌長(zhǎng)于內(nèi)軌，內(nèi)側(cè)車(chē)輪在軌面上滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而給運(yùn)行中的列車(chē)造成一種附加阻力，稱(chēng)為曲線阻力。曲線阻力的大小，我國(guó)通常用下面的試驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，即： 式中 r單位曲線阻力（牛/千牛），即列車(chē)每一噸重量所攤曲線附加阻力值； R曲線半徑（米）； 600根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的常數(shù)。 這一公式適用于曲線長(zhǎng)度大于或等于列車(chē)長(zhǎng)度的情況。從式中可知，曲線阻力與曲線半徑成反比。曲線半徑越小，曲線阻力越大，運(yùn)營(yíng)條件就越差，說(shuō)明采用大半徑曲線對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響較小。而小半徑曲線亦具有容易適應(yīng)困難地形的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)工程條件有利。因此，在設(shè)計(jì)鐵路線時(shí)必須根據(jù)鐵路所允許的旅客列車(chē)的最高運(yùn)行速度，由大到小合理的選用曲線

5、半徑。為了測(cè)設(shè)、施工和養(yǎng)護(hù)的方便，曲線半徑一般應(yīng)取50米、100米的整數(shù)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；特殊困難條件下，可采用上列半徑間10米整數(shù)倍的曲線半徑。為了保證線路的通過(guò)能力，并有一個(gè)良好的運(yùn)營(yíng)條件，還應(yīng)對(duì)區(qū)間線路的最小曲線半徑做具體規(guī)定。 列車(chē)在曲線上行駛速度越快，所產(chǎn)生的離心力也就越大，為保證列車(chē)運(yùn)行安全、平穩(wěn)和

6、舒適，必須限制列車(chē)通過(guò)曲線時(shí)的速度。然而，曲線半徑不同，允許通過(guò)曲線的最大速度也就不同。客貨共線、級(jí)鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑，見(jiàn)表2-1-2。 表2-1-2客貨共線、級(jí)鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑 客運(yùn)專(zhuān)線鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑，見(jiàn)表2-1-3。 表2-1-3客運(yùn)專(zhuān)線鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑 （三）圓曲線與緩和曲線 在平面圖上，鐵路曲線包括圓曲線和緩和曲線。在列車(chē)運(yùn)行中不能從直線直接進(jìn)入圓曲線，因此，在鐵路線路上，直線和圓曲線也不是直接相連的，它們之間需要插入一段緩和曲線，緩和曲線是一段曲率連續(xù)變化的曲線。它通常設(shè)置在直線與圓曲線或不同半徑圓曲線之間。緩和曲線能使列車(chē)安全、平順、舒適地由直線過(guò)渡

7、到圓曲線。緩和曲線設(shè)置位置，如圖2-1-4所示。 圖2-1-4緩和曲線示意圖緩和曲線的作用： 1.在緩和曲線范圍內(nèi)，曲線半徑由無(wú)限大漸變到等于它所銜接的圓曲線半徑（或相反），從而使車(chē)輛產(chǎn)生的離心力逐漸增加（或減少），有利于行車(chē)平穩(wěn)； 2.在緩和曲線范圍內(nèi)，外軌超高由零遞增到需要的超高量（或相反），使向心力與離心力相配合； 3.當(dāng)曲線半徑小于350米，軌距需要加寬時(shí)，在緩和曲線范圍內(nèi)，可由標(biāo)準(zhǔn)軌距逐步加寬到圓曲線需要的加寬量（或相反）。 （四）鐵路線路平面圖 用一定比例尺，把線路中心線及其兩側(cè)的地面情況投影到水平面上，就是鐵路線路平面圖，如圖2-1-5所示（見(jiàn)書(shū)末插頁(yè)）。 線路平、縱斷面圖是鐵路

8、設(shè)計(jì)的基本文件。在各個(gè)設(shè)計(jì)階段都要編制要求不同、用途不同的各種平面圖。從書(shū)中的平面圖上可以看到線路的中心線和里程標(biāo)，以及沿線的車(chē)站、橋隧建筑物等的數(shù)量和位置；同時(shí)還可以看到用等高線（地面上高程相等各點(diǎn)的連線）表示的沿線地形和地物等情況。 二、鐵路線路的縱斷面及縱斷面圖 （一）鐵路線路縱斷面的組成要素 為了適應(yīng)地面的起伏，線路上除了平道以外，還修成不同的坡道。因此，平道與坡道就成了線路縱斷面的組成要素。 坡道的陡與緩常用坡度來(lái)表示。坡度是一段坡道兩端點(diǎn)的高差h與水平距離L之比，如圖2-1-6所示。坡道坡度的大小通常是用千分率來(lái)表示。 圖2-1-6坡度與坡道阻力示意圖式中i坡度值（）；坡道段線路中

9、心線與水平夾角（°）。 若L為2000米，h為8米，則AB坡道的坡度為4。 （二）坡道附加阻力 由于有了坡道，就給列車(chē)運(yùn)行帶來(lái)了不良的影響。列車(chē)在坡道上運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到一種由坡道引起的阻力，這一阻力稱(chēng)之為坡道附加阻力。從圖2-1-6中可以看出，機(jī)車(chē)車(chē)輛所受的重力Q g （牛）可以分解為垂直于坡道的分力F 1 和平行于坡道的分力F 2 。前一個(gè)分力F 1 由軌道的反作用力所抵消，后一個(gè)分力F 2 就成為坡道附加阻力。 F 2=Q g·sinQ gtan=Q g·i（牛） 列車(chē)平均每單位質(zhì)量所受到的坡道阻力，叫做單位坡道阻力（ i ）。因此， 這就是說(shuō)，機(jī)車(chē)車(chē)輛每單位質(zhì)

10、量，上坡時(shí)所受的單位坡道附加阻力（牛頓數(shù)），等于用千分率表示的這一坡道坡度數(shù)。 列車(chē)上坡時(shí)，單位坡道附加阻力規(guī)定為“”，而當(dāng)下坡時(shí)，單位坡道附加阻力規(guī)定為“-”。 由上可見(jiàn)，坡度越大，列車(chē)上坡時(shí)坡道阻力也就越大，同一臺(tái)機(jī)車(chē)（在列車(chē)運(yùn)行速度相同的條件下）所能牽引的列車(chē)重量也就越小。 （三）限制坡度 每一鐵路區(qū)段都是由許多平道和不同坡度的坡道組成的。坡道的坡度不同，它們對(duì)列車(chē)重量的影響也就不同。 在一個(gè)區(qū)段上，決定一臺(tái)某一類(lèi)型機(jī)車(chē)所能牽引的貨物列車(chē)重量（最大值）的坡度，叫做限制坡度i x （）。在一般情況下，限制坡度的數(shù)值往往和區(qū)段內(nèi)陡長(zhǎng)上坡道的最大坡度值相當(dāng)。 如果在坡道上又有曲線，那么這一坡道

11、的坡道阻力值和曲線阻力值之和，不能大于該區(qū)段規(guī)定的限制坡度的阻力值，即： i ri x 限制坡度的大小，影響一個(gè)區(qū)段甚至全鐵路線的運(yùn)輸能力。限制坡度小，列車(chē)重量可以增加，運(yùn)輸能力就大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用就越省。但限制坡度過(guò)小時(shí)，就不容易適應(yīng)地面的天然起伏，特別是在地形變化很大的地段，使工程量增大，造價(jià)提高。因此，限制坡度的選定是一個(gè)很重要的問(wèn)題，要經(jīng)過(guò)仔細(xì)綜合研究，才能得出合理結(jié)論。我國(guó)鐵路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定的最大限制坡度的數(shù)值見(jiàn)表2-1-4。 表2-1-4客貨共線、級(jí)鐵路區(qū)間線路最大限制坡度 在個(gè)別線路的越嶺地段，由于地形障礙顯著而集中，若仍采用表2-1-4所規(guī)定的限制坡度，實(shí)際上有困難或工程造價(jià)太高時(shí)

12、，在經(jīng)過(guò)詳盡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，允許采用最大限制坡度的加力牽引坡度。加力牽引坡度是指在大于限制坡度的坡道地段，為了統(tǒng)一全區(qū)段的列車(chē)重量標(biāo)準(zhǔn)，保證必要的線路通過(guò)能力，而進(jìn)行多機(jī)牽引的坡度。內(nèi)燃牽引的可用至25，電力牽引的可用至30。 （四）變坡點(diǎn) 平道與坡道、坡道與坡道的交點(diǎn)，叫做變坡點(diǎn)。列車(chē)經(jīng)過(guò)變坡點(diǎn)時(shí)，由于坡度的突然變化，車(chē)鉤內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力；坡度變化越大，附加應(yīng)力越大，容易造成斷鉤事故。為了保證列車(chē)的運(yùn)行安全和平穩(wěn)，我國(guó)鐵路規(guī)定，在、級(jí)線路上相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于3、級(jí)鐵路大于4時(shí)，應(yīng)以豎曲線連接。如圖2-1-7所示。 圖2-1-7豎曲線示意圖豎曲線是縱斷面上的圓曲線。豎曲線的半徑，、級(jí)鐵路

13、為10000米，級(jí)鐵路為5000米。根據(jù)鐵道部鐵路200250公里/小時(shí)既有線技術(shù)管理暫行辦法中規(guī)定，相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于1時(shí)，須設(shè)置圓曲線型豎曲線，豎曲線最小長(zhǎng)度不宜小于25米。豎曲線半徑不得小于15000米。 （五）鐵路線路縱斷面圖 用一定的比例尺，把線路中心線（展直后）投影到垂直面上，并標(biāo)明平面、縱斷面各項(xiàng)有關(guān)資料的圖紙，叫線路縱斷面圖，見(jiàn)圖2-1-8。 鐵路線路縱斷面圖的上部是圖的部分，主要表明了線路中心線（即路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高的連線）、地面線、橋隧建筑物資料（包括橋梁、涵洞的孔徑、類(lèi)型、中心里程和隧道長(zhǎng)度等）、車(chē)站資料（包括站名、車(chē)站中心里程和相鄰車(chē)站間的距離）及其他有關(guān)情況。 鐵路線路縱斷面圖的下部是表格部分，其中主要是路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高（在變坡點(diǎn)處和百米標(biāo)、加標(biāo)處都標(biāo)出路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高）和設(shè)計(jì)坡度（每個(gè)坡段分別標(biāo)出）。同時(shí)，用公里標(biāo)、百米標(biāo)和加標(biāo)（在