1、铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面在进行工程设计时，铁路线路在空间的位置是以其中心线来表示的。线路中心线是指过距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线，如图所示。线路中心线在水平面上投影的轨迹称为线路平面，由直线和曲线组成，表明线路的直、曲变化状态。线路中心线纵向展直后，其路肩标高在垂直面上投影的轨迹称为线路纵断面，由不同坡度的坡道组成，表明线路的坡度变化。铁路线路平面和纵断面铁路线路平面和纵断面国内外铁路的长期运营实践证明，线路的平面、纵断面对行车速度影响很大。合理选择线路的圆曲线半径和坡度是铁路线路设计的关键。从运营观点来看，线路的平面、
2、纵断面要求尽量平顺；但从工程观点来看，这样做往往是不经济和不现实的。因此，在设计时应根据铁路线路允许的列车最高行车速度和运输能力要求，合理选择线路的最小曲线半径和限制坡度，以此作为设计铁路线路平面、纵断面的主要技术标准。1.1线路平面线路平面线路平面标准包括最小曲线半径、夹直线、缓和曲线、超高、欠超高、过超高等。1.最小曲线半径最小曲线半径是线路平面设计时允许选用的曲线半径最小值，是限制列车最高速度的主要因素之一，对工程费和运营费都有很大影响。因此，合理选择最小曲线半径是线路设计的重要任务之一，它与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度有关。铁路线路的曲线半径应根据地形、铁路
3、等级、列车通过曲线时最大允许速度等因素，由大到小选用。我国铁路正线的圆曲线半径一般是4 000 m、3 000 m、2 500 m、2 000 m、1 500 m、1 200 m、1 000 m、800 m、700 m、600 m、550 m、500 m、450 m、400 m、350 m和 300 m 共16种。当地形较平坦、线路位置及曲线半径的选择受地形限制较少时，应尽量选择较大的半径，以保证良好的运营条件。在地形困难的地段，最小曲线半径应能满足规定的列车最高行车速度的要求，其关系式为1.1线路平面线路平面根据中国铁路总公司铁路技术管理规程的规定，新建客货共线铁路区间正线的最小曲线半径如表
4、所示。1.1线路平面线路平面客运专线铁路区间线路的最小曲线半径为2 800 m，在困难情况下为2 200 m。高速铁路的最小曲线半径应保证满足旅客列车最高行车速度300 km/h以上的要求。世界几个主要国家高速铁路的最小曲线半径为：法国的TGV大西洋干线6 000 m；德国的 ICE 7 000 m；日本的东海道干线2 500 m，其他干线4 000 m。只有一个曲线半径的曲线称为单曲线。由两个及其以上曲线半径组成的曲线称为复心曲线。两个及两个以上向同一方向弯曲组成的曲线称为同向曲线，如图所示；两个及两个以上呈形弯曲组成的曲线称为反向曲线，如图所示。1.1线路平面线路平面1.1线路平面线路平面
5、2.夹直线在相邻两曲线端点间插入的直线段称为夹直线，如上图中的f。车体的转向架在由具有渐变超高的缓和曲线进入直线或圆曲线时，受惯性与动力作用会继续振动、摆动1.52个周期才能平稳运行。设置夹直线的目的是使列车由第一曲线至第二曲线时运行平顺，车辆振动不致影响旅客的舒适，保持线路的稳定，以利于维修。因此，夹直线应尽量长些，特别是当其两端为反向曲线时，由于曲线附加阻力增大，列车摇晃加剧，夹直线应更长些。铁路线路设计规范（GB 500902006）规定，夹直线的最小长度根据设计行车速度不同，一般地段为50130 m，困难地段为3080 m。1.1线路平面线路平面3.缓和曲线为了使列车安全、平顺地由直线
6、运行到圆曲线（或由圆曲线运行到直线）而在直线与圆曲线之间设置的一个曲率半径逐渐变化（R）的曲线称为缓和曲线。缓和曲线介于夹直线与圆曲线之间，是一个过渡区域，如图所示。设置缓和曲线的目的如下：（1）缓和离心力对列车的作用。（2）抵消部分离心力，使车轮顺利通过曲线。1.1线路平面线路平面4.超高、欠超高和过超高车辆在曲线上运行时会产生离心力，这种离心力会将机车车辆推向外股轨道，加大外股钢轨的压力，不利于行车的稳定性和乘坐的舒适性。为了平衡离心力，使内、外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，避免旅客因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度，称为超高。一般来说，计算曲线外轨的理论超高度的公式为1.1线路
7、平面线路平面除了与平均速度关系密切外，高速铁路线路的实设外轨超高还取决于列车在曲线上停车时的安全、稳定和旅客舒适度要求，一般采用实设最大超高允许值。最大超高允许值需要保证列车在曲线上停车并遇大风时不倾覆，同时未被平衡的超高度不能超过一定的允许值。我国普速铁路双线线路的曲线实设最大超高允许值为150 mm。在国外各高速铁路中，日本新干线的实设最大超高允许值为180 mm，日本东海道新干线为200 mm（提速到270280 km/h），德国 ICE线和法国TGV线为180 mm。我国高速铁路为满足不同条件的轨道结构，在新建时速300350公里客运专线铁路设计暂行规定中最大超高允许值采用170 mm
8、。1.1线路平面线路平面线路修建完成后，超高即为定值。但对于速度较快的列车，外轨超高度不足（欠超高）会产生未被平衡的离心加速度；而对于速度较低的列车，外轨超高度过大（过超高）又会产生多余的向心加速度。欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使内、外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗，对行车安全、轨道稳定产生不利的影响。同时，欠超高产生离心加速度，从而影响旅客的舒适度。因此，必须限制欠超高、过超高，以保证高速铁路线路所要求的高平顺性和高舒适度。由于速度越快，允许的欠超高值越小，因此减小欠超高值已成为高速铁路平面曲线设计的一个原则。英国、日本等国在20世纪60年代得出的试验结果认为，欠超高与过
9、超高对旅客的乘坐舒适度是同等的。在我国既有客货混运干线上，由于货车的通过总重大于旅客列车，对曲线钢轨的磨耗及对线路的破坏作用较大，一般认为最大过超高通常远小于最大欠超高。但考虑到客运专线运营模式以高速为主，重点在于保证高速列车的旅客舒适度，因此取过超高与欠超高的允许值一致。1.1线路平面线路平面5.线路平面图线路平面图是用一定的比例尺绘出线路中心线平面位置及其两侧的地面情况，并注明有关资料的地形图，如图所示。线路平面图是铁路线路设计的基本文件，在各个设计阶段都要编制要求、特点不同的各种平面图，如线路平面图、线路平面略图、线路平面缩图、方案研究平面图等。图中包括线路中心线（包括直线和曲线）及沿线
10、的车站、桥涵、隧道等情况，以及用等高线（地面上高程相等诸点的连线）表示的地形和地物（河流、道路、房屋等）等情况。1.1线路平面线路平面1.1线路平面线路平面1.2线路纵断面线路纵断面铁路线路纵断面是线路中心线纵向展直后，其路肩高程在垂直面上的投影。铁路线路纵断面由坡段（上坡、下坡、平坡）及连接相邻坡段的竖曲线组成。线路纵断面标准包括坡度、限制坡度、变坡点与坡段长度、竖曲线等。1.坡度线路的纵断面最好是平坡，但在工程上一般应根据地面的起伏设计成不同的坡道。其坡度用坡道两端点高程差与其水平距离之比的千分率（）来表示，即1 000 m水平距离的线路上升或下降的以米计的高度。1.2线路纵断面线路纵断面
11、2.限制坡度 一定类型的机车、单机牵引一定重量的列车，在坡道上能够以计算速度做等速运行，这个最大坡度叫作限制坡度，简称限坡。限坡是确定线路区段货物列车牵引重量的主要依据，也是铁路设计的主要技术标准之一。若限坡大，则可以缩短线路长度、节省工程造价，但列车牵引重量小，输送能力低；若限坡小，则列车牵引重量和输送能力大、运营费用少，但线路长度要延长，工程量大，工程造价高。因此，当设计一条线路的限坡时，应在满足该线路所需输送能力的情况下选择接近该线地形的自然坡度。1.2线路纵断面线路纵断面3.变坡点与坡段长度 变坡点是线路纵断面上的坡度变化点。相邻变坡点间的水平距离称为坡段长度。从运营观点出发，纵断面最
12、好有利于列车平顺运行，最好把纵断面设计成尽量长的同一坡度，以减少变坡点。但在工程中，变坡点要和地面起伏相配合，较短的坡段更能适应地形的自然起伏，减少工程量。因此，有时会出现过多的变坡点，使坡段长度缩短。为兼顾起见，在设计纵断面时，有必要规定坡段的最短长度，一般应考虑使一个列车长度的变坡点不超过两个，以减少变坡点附加力的叠加影响，即坡段长度不宜小于远期货物列车长度的一半。我国普速铁路最小坡段长度为200500 m，视设计线的远期到发线的有效长度而定。1.2线路纵断面线路纵断面4.竖曲线在列车经过变坡点时，坡道起伏会使车钩内产生附加应力。为避免因该应力过大而造成断钩事故，当相邻坡度的代数差超过一定
13、限制时，还应在相邻坡段用一段圆顺的曲线连接，这种在线路垂直面上的曲线称为竖曲线。为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒适性要求，铁路线路设计规范（GB 500902006）规定,当路段设计速度为160 km/h，相邻坡段的坡度差大于1时，应以圆曲线形竖曲线连接，半径采用15 000 m；当路段设计速度小于160 km/h，相邻坡段的坡度差大于3时，应以圆曲线形竖曲线连接，半径采用10 000 m。1.2线路纵断面线路纵断面5.线路纵断面图线路纵断面图是将线路中心线展直后用一定比例尺投影到垂直断面上，并标明各项有关资料的图。图中上部所绘的路肩设计高程的连线即为线路纵断面的设计坡度线。起伏较大的折线为地面线。此外，线路纵断面图上还标有隧道、桥梁的长度及中心里程等资料。谢谢观看！
