典型工作任務(wù)1 線路平面要素分析

1、典型工作任務(wù)1 線路平面要素分析 4.1.1 工作任務(wù)（1）基本掌握圓曲線的基本要素，分析設(shè)置緩和曲線和夾直線的原因。（2）了解曲線附加阻力產(chǎn)生原因。（3）讀懂線路平面圖。 4.1.2 知識鏈接鐵路線路在空間的位置是用它的中心線表示的。線路中心線是指距外軌半個軌距的鉛垂線AB與兩路肩邊緣水平連線CD交點O的縱向連線,如圖4-1所示。圖4-1線路橫斷面線路中心線在水平面上的投影，叫線路平面。它表明線路的直、曲變化狀態(tài)。線路的平面不但確定了線路在平面的位置，同時也為直線、曲線及站場等其他設(shè)備的設(shè)置提供依據(jù)，對鐵路通過能力及輸送能力的大小都有直接影響。從鐵路運營角度考慮，鐵路線路最好筆直的，這樣可提

2、高列車運行速度，司乘人員瞭望條件好，增大牽引重量，節(jié)省運營費用。但由于地物和地質(zhì)條件等的限制，如將線路設(shè)計成筆直的，勢必會增大土石方工程量和造價。所以,鐵路線路平面必須按線路等級和鐵路線路設(shè)計規(guī)范規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合線路的具體情況來設(shè)計。線路平面由直線、圓曲線以及連接直線與圓曲線的緩和曲線組成。在線路平面設(shè)計時，為縮短線路長度和改善運營條件，應(yīng)盡可能設(shè)計較長的直線段，但當(dāng)線路遇到地形、地物等障礙時，為減少工程造價和運營支出，應(yīng)設(shè)置曲線。1.曲線 鐵路線路在轉(zhuǎn)向處所設(shè)的曲線為圓曲線，其基本要素有：曲線半徑R，曲線轉(zhuǎn)角a，曲線長度L，切線長度T，如圖4-2所示。在線路設(shè)計時，一般是先設(shè)計出a和R，

3、再按下式計算出T及L：(m)(m)圖4-2 圓曲線要素曲線轉(zhuǎn)角的大小由線路走向，繞過障礙物的需要等因素確定。圓曲線半徑的大小，反映了曲線彎曲度的大小。圓曲線半徑愈小，彎曲度愈大。一般情況下，曲線半徑愈大，行車速度可以愈高，但工程量愈大，工程費用愈高。因此，正確地選用曲線半徑就顯得十分必要。我國鐵路技術(shù)管理規(guī)程提出客貨共線、級鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑規(guī)定見表4-1?？瓦\專線鐵路區(qū)間線路曲線半徑規(guī)定見表4-2。表4-1 客貨共線、級鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑（m） 鐵 路 等 級路段設(shè)計行車速度（km/h)20016012012080一 般3500200012001200600特殊困難28

4、001600800800500表4-2 客運專線鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑和最大曲線半徑 設(shè)計速度(km/h)最小曲線半徑(m)最大曲線半徑(m)一般困難一般困難2002200200010000120002504000350010000120003004500 12000140003507000 1200014000車站必須設(shè)在曲線上時，不得設(shè)在反向曲線上，其曲線半徑不得小于該區(qū)段內(nèi)的最小曲線半徑，且不得小于表4-3中規(guī)定的數(shù)值。表4-3 車站平面最小曲線半徑 路段設(shè)計行車速度(km/h)最小曲線半徑(m)編組站、區(qū)段站中 間 站一般困難808006006

5、001201200800160160020001600200200035002800為保證列車安全，使線路平順地由直線過渡到圓曲線或由圓曲線過渡到直線，以避免向心力的突然產(chǎn)生和消除，需要在直線與圓曲線之間設(shè)置一個曲率半徑變化的曲線，這個曲線稱為緩和曲線，圖4-3為設(shè)有緩和曲線的鐵路曲線。圖4-3鐵路曲線緩和曲線的特征為：從緩和曲線所銜接的直線一端起，它的曲率半徑由無窮大逐漸減小到它所銜接的圓曲線半徑R。它可以使離心力逐漸增加或減小，不至于造成列車強烈的橫向搖擺，如圖4-4所示。圖4-4 離心力變化示意圖緩和曲線長度應(yīng)根據(jù)曲線半徑、結(jié)合該地段的行車速度和地形條件選用。有條件時，應(yīng)盡量采用較長的緩

6、和曲線，以便創(chuàng)造更有利的運營條件。2.夾直線兩相鄰曲線，轉(zhuǎn)向相同，稱為同向曲線；轉(zhuǎn)向相反稱為反向曲線。兩條相鄰曲線間應(yīng)設(shè)置一定長度的直線，該直線稱為夾直線。設(shè)置目的是保證列車運行的平穩(wěn)，如圖4-5所示。圖4-5 相鄰曲線間的夾直線車輛運行在同向曲線上，因相鄰曲線半徑不同，超高高度不同，車體內(nèi)傾斜度不同；車輛運行在反向曲線上，因相鄰曲線超高方向不同，車體時而向左傾斜，時而向右傾斜。這兩種情況都會造成車體搖晃振動，夾直線愈短，搖晃振動愈大。根據(jù)運營實驗，為保證旅客舒適，夾直線長度應(yīng)保持23輛客車長度，困難條件下，也不應(yīng)短于一輛客車長度。因此鐵路線路設(shè)計規(guī)范規(guī)定的各級鐵路線路兩相鄰曲線間夾直線最小長

7、度，如表所示。表4-4 各級鐵路線路兩相鄰曲線間夾直線最小長度鐵路等級一般地段（m）困難地段（m）804060305025在行車速度較高的線路上，為保證列車運行平穩(wěn)，夾直線相應(yīng)要求較長，如我國目前規(guī)定在設(shè)計最高行車速度350kmh的客運專線上，兩相鄰曲線間的夾直線最小長度：工程條件一般地段為280m，工程條件困難地段為210m。3. 曲線附加阻力當(dāng)列車通過曲線時，由于慣性力的作用，外側(cè)車輪輪緣緊壓外軌，使其磨耗增大；又由于曲線外軌長于內(nèi)軌，外輪在外軌上的滑行等原因，運行中的列車所受阻力比在直線上所受阻力大，兩者之差稱為曲線附加阻力。 圖4-6 列車運行在曲線上曲線附加阻力與列車重量之比，叫單位

8、曲線附加阻力，用（N/kN）來表示，它的大小通常用試驗公式求得：當(dāng)曲線長度列車長度，列車整列運行在曲線上如圖4-6(a)時 （N/kN） （4-1）或 （N/kN） （4-2）當(dāng)曲線長度<列車長度，列車只有一部分運行在曲線上如圖4-6(b)時 （N/kN） （4-3）或 （N/kN） （4-4）式中，600¾¾試驗常數(shù)； R¾¾曲線半徑，m； ¾¾曲線長度，m； ¾¾列車長度，m。同理，列車同時運行在幾個曲線上時 （N/kN） （4-5） 根據(jù)可知曲線半徑愈小，曲線附加阻力愈大，這會給運營工作帶來以下不利影響

9、：（1）限制行車速度。從列車通過曲線的最大允許速度可知，列車通過曲線的最大允許速度與曲線半徑的平方根成正比。曲線半徑愈小，列車通過曲線的速度受到的限制也愈大。（2）增加輪軌磨耗。列車運行在曲線上時，由于內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼軌長度不等，使車輛的內(nèi)輪與外輪在鋼軌上產(chǎn)生相對縱向滑動，鋼軌與輪箍磨耗增加。曲線半徑愈小，這種磨耗愈嚴(yán)重。（3）增加軌道設(shè)備。列車運行在曲線上時，為防止外輪對外軌擠壓而引起的軌距擴大，以及鋼軌帶動軌枕在道床上的橫向移動，對小半徑曲線地段的軌道應(yīng)增加軌枕根數(shù)，加設(shè)軌距桿、軌撐等。（4）增加軌道養(yǎng)護(hù)維修費用。小半徑曲線地段的軌距、水平、方向都極易發(fā)生變位，因此養(yǎng)護(hù)維修工作量較大，增加了養(yǎng)

10、護(hù)維修費用。根據(jù)上述的小半徑曲線對運營工作帶來的不利影響，按我國鐵路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定，客貨共線、級鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑按表4-1規(guī)定執(zhí)行，客運專線鐵路區(qū)間線路曲線半徑按表4-2規(guī)定執(zhí)行。4.線路平面圖線路平面圖是用一定的比例尺(1：2000或1：10000)和規(guī)定的符號，把線路中心線及兩側(cè)的地形、地物，投影到水平面上繪出的圖，如圖4-7所示。圖4-7線路平面圖（1）線路平面。圖中的粗實線為線路中心線，由圖可看出線路的走向及直、曲線情況。該段線路范圍包括三段直線、兩段曲線，虛線為隧道。（2）線路里程標(biāo)和百米標(biāo)。線路自起點開始每整公里處，注有線路里程標(biāo)，如K10為設(shè)計的里程10km處。在整百米

11、處，注有百米標(biāo)數(shù)。（3）曲線要素及起、終點里程。在各曲線內(nèi)側(cè)平行于線路注有曲線要素。曲線起點ZH(直緩點)和終點HZ(緩直點)，HY(緩圓點)和YH(圓緩點)的里程數(shù)應(yīng)垂直于線路標(biāo)注在曲線內(nèi)側(cè)。（4）各種主要建筑物。鐵路沿線的橋梁、涵洞、隧道、車站等建筑物，應(yīng)以規(guī)定的圖例符號表示，并注明其所在位置的中心里程、類型及有關(guān)尺寸等。（5）地形。圖中用等高線來表示鐵路線經(jīng)過地的地面起伏形狀。地面上高程相等的各點的連線稱為等高線。等高線在水平面上的投影，稱為等高線地形圖如圖4-8所示。圖4-8等高線在等高線圖上，兩相鄰等高線的高程差稱為等高線高距(圖中的h)；兩相鄰等高線間的水平距離稱為等高線的平距(圖

12、中的d)。我國規(guī)定以黃海平均海水面為等高線高程的起算面，作為零點高程。在局部工作中，可任意假設(shè)一個高程起算面，由此測定其他點的高程。典型地形的等高線的形狀有：山頭，如圖4-9中部地面較四周高；山脊，如圖4-10中部高兩側(cè)低；山谷，如圖4-10中部低兩側(cè)高；鞍部，如圖4-11沿山脊線出現(xiàn)的低凹部分；洼地，如圖4-12四周高中部低。等高線在圖上的特征為：位于同一等高線上各點的高程相等；等高線越密，地面坡度越陡峻，等高線越疏，地面坡度越平緩，等高線平距相等的地方坡度均勻；山脊線和山谷線均與等高線垂直相交；幾條等高線重疊處為峭壁。圖4-9山頭 圖4-10山脊、山谷 圖4-11鞍部 圖4-12洼地由等高

13、線的概念可知圖4-7中，K11+100以前為地勢平坦的山坡，在此設(shè)一車站；K11+300K11+400為一山谷(山溝)，修建線路后，為排泄山谷流水，在該處設(shè)了一座涵洞；K12+275處，為一河流，在此處設(shè)了一座2孔50米鋼橋；線路過橋后從K12+400K13+500線路沿山谷一路上坡；K13+700處為埡口最高處，為通過埡口在K13+500K13+900處修建了一座長400m的隧道。4.1.3 知識拓展高速鐵路線路平面布置相關(guān)規(guī)定正線的線路平面曲線半徑應(yīng)因地制宜, 合理選用。與設(shè)計行車速度匹配的平面曲線半徑， 如表4-5所示。表4-5平面曲線半徑表(m)設(shè)計行車速度(km/h)350/2503

14、00/200250/200250/160有砟軌道推薦8000 10000；一般最小7000；個別最小6000；推薦6000 8000；一般最小5000；個別最小4500；推薦4500 7000；一般最小3500；個別最小3000；推薦4500 7000；一般最小4000；個別最小3500；無砟軌道推薦8000 10000；一般最小7000；個別最小5500；推薦6000 8000；一般最小5000；個別最小4000；推薦4500 7000；一般最小3200；個別最小2800；推薦4500 7000；一般最小4000；個別最小3500；最大半徑12000120001200012000注: 個別最小半徑值需