《轨道交通概论》课件：第二章轨道交通线路

第二章轨道交通线路,教学目标,1.掌握铁路等级及主要技术标准的内容、线路基本知识；2.熟悉城市轨道交通线路的类型；3.熟悉线路平纵断面设计的内容，能够读懂线路平纵断面图；4.熟悉城市轨道交通限界制定的原则、分类及相互关系；,一、设计年度,铁路的设计年度一般分为近期、远期两期，分别为交付运营后的第10年和第20年，在特殊情况下可以增加初期（交付运营后5年），各期的运量是通过经济调查来预测确定。,第一讲概述,一、设计年度,地铁工程的设计年限应分初期、近期、远期三期。初期按建成通车第3年要求设计，近期按第10年要求设计，远期按第25年要求设计。,第一讲概述,一、设计年度,基准年：2010年中期年：2020年远景年：远景年无具体年限，依据城市远景发展规划，以建设用地控制范围和按资源环境合理容量推算的人口规模作为远景线网规模的控制条件，客流预测远景年限则为2050年。,南宁地铁,第一讲概述,二、铁路等级,（1）客运专线列车在区间能以200公里及以上速度运行的标准轨距铁路。,第一讲概述,二、铁路等级,（2）客货共线铁路,铁路网中客货列车共线运行、旅客列车设计行车速度等于或小于160公里每小时、货车列车设计行车速度等于或小于120公里每小时的标准轨距铁路。,第一讲概述,二、铁路等级,第一讲概述,三、铁路主要技术标准,正线数目是指连接并贯穿车站的线路的数目。按正线数目把铁路分为单线铁路、双线铁路和多线铁路。,1.正线数目,客运专线一般修建在具有较大客运量的地区，列车开行方式要求高密度、小编组、安全、准时、快速，因此应当按一次修建双线铁路设计。,第一讲概述,1.正线数目,第一讲概述,1.正线数目,第一讲概述,指相邻两股道（区间正线地段实际为上、下行线）线路中心线之间的最短距离。,2.正线线间距,第一讲概述,最大坡度是铁路线路纵断面坡度允许采用的最大值。有单机牵引持续上坡，并且是等速运行来确定的。,3.最大坡度（限制坡度）,第一讲概述,3.最大坡度（限制坡度）,第一讲概述,最小曲线半径是设计线采用的曲线半径最小值。,4.最小曲线半径,影响,行车安全,旅客舒适,运营支出,工程投资,行车速度、时间,第一讲概述,到发线有效长度是车站到发线能停放最长到发列车而不影响相邻股道作业的最大长度。,5.到发线有效长度,第一讲概述,（1）客货共线铁路,5.到发线有效长度,对客货共线铁路，到发线有效长度对货物列车长度(即牵引吨数)起限制作用。,第一讲概述,（1）客货共线铁路,5.到发线有效长度,第一讲概述,（1）客货共线铁路,5.到发线有效长度,警冲标,第一讲概述,（1）客货共线铁路,5.到发线有效长度,到发线有效长为：出站信号机（警冲标）至另一端出站信号机或警冲标距离最短的长度。货物列车到发线有效长度应根据运输需求和货物列车长度确定，且宜与邻接线路的货物列车到发线有效长度相协调，并应采用1050、850、750、650m等系列值。,第一讲概述,5.到发线有效长度,第一讲概述,（2）客运专线铁路,5.到发线有效长度,目前我国的客运专线铁路的运输组织模式采用本线列车和跨线列车共线运行的模式，跨线旅客列车均采用动车组。到发线有效长度必须满足该线路最长到发列车停车的需要。到发线有效长度由站台长度、安全防护距离、警冲标至绝缘节的距离组成。,第一讲概述,（2）客运专线铁路,5.到发线有效长度,第一讲概述,6.牵引种类,牵引种类是指机车牵引动力或动车组动力的类别。我国的发展方向为大功率电力和内燃机车。,第一讲概述,中国蒸汽机车于2005年12月在内蒙集通线上正式停运，标志着我国干线铁路蒸汽时代的结束。主要干线上蒸汽机车己被电力和内燃机车所取代。,第一讲概述,内燃牵引内燃机车热效率高达2228。机车不需供电设备，独立性好。但需消耗液体燃料，机车构造复杂、造价较高。高温、高海拔地区牵引功率降低，使用效率低。,6.牵引种类,第一讲概述,电力牵引电力机车热效率高，火力发电为1418%，水力发电可达60，整备一次走行距离长，机车功率大、速度高、牵引力大，利用率高。除噪声外，不污染环境，且工作条件好。与内燃机车相比，机车造价低，但需用接触网供电，机车独立性稍差，且投资大。,6.牵引种类,第一讲概述,6.牵引种类,第一讲概述,7.机车类型,机车(动车组)类型系指同一牵引种类中机车或动车组的不同型号。,第一讲概述,7.机车类型,电力机车以韶山系列为代表，内燃机机车以东风系列为代表的机车类型。,机车类型应根据牵引种类、牵引质量、列车设计行车速度等运输需求，按照与线路平、纵断面技术标准相协调的原则，结合车站分布，经技术经济比选确定。,第一讲概述,7.机车类型,第一讲概述,7.机车类型,第一讲概述,韶山9型,东风4E型,东风7型,东风8型,第一讲概述,34,东风9型,东风10D型,东风10F型,东风11型,东风12型,第一讲概述,7.机车类型,把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。,电力动车,第一讲概述,7.机车类型,按照传动类型，可分为电动车组和内燃动车组,内燃动车,第一讲概述,7.机车类型,内燃动车组,第一讲概述,8.牵引质量,牵引质量就是机车牵引的车列质量，也称牵引吨数。线路(区段)方向上规定的列车牵引质量标准，常称为牵引定数。,列车牵引质量的水平，通常作为货物列车的发展标志。,第一讲概述,8.牵引质量,车站到发线示意图,第一讲概述,8.牵引质量,有关因素,机车类型,车站到发线长度,限制坡度,第一讲概述,8.牵引质量,影响,工程投资,运营的效率,运营成本,第一讲概述,8.牵引质量,确定,运输需求,机车类型,限制坡度,第一讲概述,9.闭塞方式,铁路为了保证行车安全、提高运输效率，利用信号设备等来管理列车在区间运行的方法，称为闭塞方式，简称闭塞；办理闭塞所用的设备叫做闭塞设备。,实现闭塞的方法有三种，即人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞。,第一讲概述,9.闭塞方式,半自动闭塞是闭塞机与信号机发生联锁作用的一种闭塞装置，是人工办理闭塞手续，列车信号显示发车后，出站信号机自动关闭的闭塞方法。,列车进入区间的凭证是出站信号机显示绿灯。,第一讲概述,9.闭塞方式,自动闭塞根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机的显示，司机凭信号显示行车的闭塞方法。,由于信号的显示完全由列车本身通过轨道电路来控制，所以称自动闭塞。,第一讲概述,9.闭塞方式,第一讲概述,9.闭塞方式,在三显示区段，红色灯光表示前方的闭塞分区被占用，列车需要停车；黄色灯光表示前方只有一个闭塞分区空闲，要求列车减速；绿色灯光表示前方至少有两个闭塞分区空闲，列车可以按规定速度运行。,第一讲概述,9.闭塞方式,红,绿,黄,红,A,A,第一讲概述,9.闭塞方式,三显示自动闭塞,第一讲概述,9.闭塞方式,四显示自动闭塞,第一讲概述,站台,警冲标,信号机,列车,第一讲概述,9.闭塞方式,区间无车占用时三显示信号系统,第一讲概述,9.闭塞方式,区间有车占用时三显示信号系统,第一讲概述,9.闭塞方式,单线铁路远期应采用半自动闭塞，双线铁路应采用自动闭塞。,当旅客列车设计速度大于120kmh时,双线区段应采用速差式自动闭塞，单线区段宜采用自动闭塞或自动站间闭塞。一个区段内应采用同一闭塞类型。,第一讲概述,9.闭塞方式,第一讲概述,10.列车运行控制方式,我国铁路目前主要采用通用型机车信号和主体机车信号与列车运行监控记录装置相结合的中国铁路列车控制系统(CTCS系统)。,高速客运专线应采用列车运行控制系统(CTCS)，车载信号作为列车运行的凭证。,第一讲概述,11.行车指挥方式,为了提高客运专线的运输调度指挥效率和自动化水平，实现运营调度系统的信息共享，减轻运输生产人员的劳动强度，客运专线应采用调度集中系统(CTC)。,第一讲概述,12.最小行车间隔,在自动闭塞区段，凡一个站间内同方向有两列以上列车以闭塞分区为间隔运行，称为追踪运行。追踪运行的两列车之间的最小间隔时间，称为追踪列车间隔时分。,第一讲概述,12.最小行车间隔,双线,天窗180min,追踪间隔8min,平行运行图315列/天,追踪间隔4min,平行运行图157列/天,第一讲概述,12.最小行车间隔,目前，我国客货共线铁路采用三显示自动闭塞，设计时按货物列车间最小容许追踪间隔时间610min来划分闭塞分区和配置信号机。,对于高速客运专线，铁路技术政策规定，追踪列车最小间隔时分为34min。,第一讲概述,13.机车交路,铁路上运转的机车(动车组)都在一定区段内往返行驶。机车(动车组)往返行驶的区段称为机车(动车组)交路(以下简称交路)，其长度称为交路距离。,客货共线铁路交路两端的车站称为区段站；客运专线交路两端的车站通常是动车段(所)所在的车站，类似于客货共线铁路的区段站。,第一讲概述,13.机车交路,交路类型,长交路,短交路,循环式,肩回式,超长交路,机车运转方式,半循环式,第一讲概述,四、线路平面与纵断面基本要求,城市轨道交通线路设计,平面,纵断面,横断面,主要学习对象,第一讲概述,铁路线路的空间位置是用线路的中心线在水平面及铅垂面上的投影来表示的。,第一讲概述,四、线路平面与纵断面基本要求,路基横断面,第一讲概述,路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平线CD的交点O在纵向的连线。,1.线路中心线,第一讲概述,线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面位置；,2.线路平面,第一讲概述,2.线路平面,第一讲概述,2.线路平面,第一讲概述,沿线路中心线所作的铅垂剖面展开后的立面图，表示线路的起伏情况，其高程为路肩高程；,3.线路纵断面,第一讲概述,3.线路纵断面,京张铁路的“人”子型线路,第一讲概述,3.线路纵断面,线路平纵断面图,第一讲概述,4.线路平纵断面设计的基本要求,必须保证行车安全和平顺,应力争节约资金,满足各类建筑物的要求,第一讲概述,基本要求,降低造价,节约运营支出,遵守规范,规划合理,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,地下、地面(含路堑、路堤)和高架三种方式,1.按线路敷设方式分类,第一讲概述,一般选择在城市中心繁华地区，它是对城市环境影响最小的一种线路敷设方式,（1）地下线,埋置深度：,特点：,应考虑工程地质和水文地质条件，以及隧道形式和施工方法。,第一讲概述,（1）地下线,一般情况下，浅埋为好，由浅至深进行选择方案,优点：线路与地面完全分离；缺点：造价高；,第一讲概述,城市规划道路范围内，是城市轨道交通常用的线路平面位置，对道路红线范围以外的城市建筑物干扰较少。,第一讲概述,（2）地面线,一般情况下，设在郊区或专用车道、市中心很少设置、立交形式、连接卫星城。,优点：造价低、施工方便、运营成本低、维护方便；缺点：速度低、占地多、干扰大；,第一讲概述,第一讲概述,（3）高架线,一般情况下，设在市区外围建筑稀少及空间开阔的地段、专用车道、结构的寿命是100年来设计。,优点：占地少、干扰小、运营成本低；缺点：自由度小、维护不方便；,第一讲概述,（3）高架线,目前，国内外对穿越城区的城市轨道交通甚至道路设置高架线存在一些争议，问题的焦点在于三方面：一是高架线路对市区景观有些影响，可能破坏城市市容；二是高架系统产生的噪声和污染对线路周围环境；三是高架线对沿线居民的隐私权有所侵犯，易引起某些纠纷。,第一讲概述,（3）高架线,设置位置：城市道路红线宽度在40m以上时，可以考虑设置高架线。,设置要求：一般要顺城市主路平行设置，道路红线宽度宜大于40m。道路横断面上，线路高架桥墩柱位置要与道路车道分幅配合，一般宜将桥墩柱置于分隔带上。,第一讲概述,（3）高架线,城市轨道交通高架线路位置示意图,第一讲概述,高架线设置,第一讲概述,划分为正线、辅助线和车场线,2.按运营中的地位和作用划分,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,（1）正线,正线是指贯穿所有车站、区间供列车日常运行的线路。,正线均采用上下行分行，一般实施右侧行车惯例，以便与城市地面公共交通的行车规划相吻合。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,特点,正线行车速度高、密度大，且要保证行车安全和舒适，因此线路标准较高。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,（2）辅助线,辅助线是指为保证正线运营而设置的不载客列车运行的线路。,包括折返线、渡线、联络线、存车线、出入段线/场线、安全线等，一般要求速度较低，最高运行速度限制在35km/h，故线路标准也较低。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,折返线,在线路两端终点站(对于环线，也需要两个“终点站”)，或者准备开行折返列车的区间站，设置的专供列车折返调头的线路。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,环形折返线俗称灯泡线,优点：提高了列车运行的效率；缺点：占地面积大、地下修建难度更大，投资较高；轮轨磨耗较大，无法停放和检修列车，难以延长线路等；,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,环形折返线俗称灯泡线,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,尽端折返线,优点：可有效组织折返，又可备有停车线供故障停车、检修、夜间停车等作业使用。对于线路延伸也十分方便，比较适合于地下结构的端点站，以及线路较长或有延伸可能，土地不宜占用的情况。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,单轨交通折返方法,第一讲概述,渡线,在上下行正线之间(或其他平行线路之间)设置的连接线，通过一组联动道岔达到转线的目的。,当线路两端客流不平衡，需要中间折返时，在折返站应设置渡线。,折返时的缺点较多，在设计时注意。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,联络线,轨道交通线路之间为调动列车等作业方便而设置的连接线路。,优点：有利于列车的调度、方便乘坐。,缺点：不在一个平面上，有较大的坡道、较小的曲线半径，速度低、施工难度较大，投资大。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,联络线,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,停车线,一般设置在端点站，专门用于停车，进行少量检修作业的尽端线。在车辆基地，则拥有众多的专用停车线，提供夜间停止运营后列车停放。需要进行检修作业的停车线设有地沟。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,停车线,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,出入段/场线,出入段/场线是车辆段/停车场与正线车站联系的线路，专供列车进出车辆段/停车场。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,安全线,为了防止在车辆段/停车场出入线、折返线、停车线和岔线上，行驶的列车未经允许进入正线与正线列车发生冲突，以保证列车安全、正常地运行。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,（3）车场线,车场线是车辆段/停车场区作业的线路，包括停车线、检修线、试车线、牵出线等，用于停车、调车、修车、试车及指定用途。设在车辆基地检修库内，专门用于检修轨道交通车辆的作业线，设有地沟，配有架车设备、检修设备(如行车等)。,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,车场线,第一讲概述,五、城市轨道交通线路,车场线,五、城市轨道交通线路,第一讲概述,一、线路设计概述,铁路的设计年度一般分为近期、远期两期，分别为交付运营后的第10年和第20年，在特殊情况下可以增加初期（交付运营后5年），各期的运量是通过经济调查来预测确定。,第一讲概述,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,规划,可行性研究,进行不同的设计阶段,三维城市轨道交通线路,一、线路设计概述,1.城市轨道交通选线原则,基本原则：沿客流方向布置,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,主要原则,（1）应符合城市轨道交通线网规划和城市发展总体规划要求。,工业区、大型住宅区、商业文化中心、公交枢纽、火车站、码头、长途汽车站等。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,南宁,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（2）应符合城市改造及发展规划。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（3）尽量避开地质条件差、历史文物保护、地面建筑和地下建筑物等区域，在老城区线路宜选择地下线路。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（4）应结合地形、地质及道路宽窄等条件，尽量将线路位置选择在施工条件好的城市主干道上。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（5）尽可能减少线路通过建筑群区域的范围。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（6）对于浅埋隧道线路、地面线路或高架线路，其位置通常是沿着较宽的城市干道布设，或是通过建筑物稀少的地区。,对于深埋隧道，其线路位置由车站位置决定，一般在其间取短直方向。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,地铁高架线,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,地铁地下线,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（7）应充分考虑城市轨道交通既有线及规划线路的情况。,（8）应考虑车辆段、停车场的位置和连接两相邻城市轨道交通线路间的联络线。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,地铁车场线,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,2.铁路选线原则,多种不同的方案,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,2.铁路选线原则,先粗后细，先整体后局部，“由面到线，由线到点”,基本方法：,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（1）设计线的意义及与行经地区其他建设的配合,干线铁路地方铁路,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（1）设计线的意义及与行经地区其他建设的配合,干线铁路,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,宝成铁路修建前，曾选定天水至成都方案，但宝鸡较天水客货量大，对拉动西北和西南地区经济的发展具有更加重要的意义，所以最终选择了宝成线，而不是天成线。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（2）设计线的经济效益和运量要求,京广线是中国最重要的一条南北铁路干线，是国家铁路南北交通大动脉，其连接了6个省会，以及多个大中城市，具有极其重要的战略地位，对拉动南北经济的发展发挥了重要作用。,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（3）自然条件,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（4）设计线主要技术标准和施工条件,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,3.城市轨道交通车站站位选择原则,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（1）方便乘客使用,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（2）与城市道路网及公共交通网密切结合,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（3）与旧城房屋改造和新区土地开发结合,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（4）方便施工，减少拆迁，降低造价,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（5）兼顾各车站间距离的均匀性,第二讲轨道交通线路平面设计,一、线路设计概述,（5）兼顾各车站间距离的均匀性,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,连续且圆顺、曲率连续、曲率的变化率也是,线路平面轨迹,直线,缓和曲线,圆曲线,曲线,曲率为零,曲率为常数,曲率为变数,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（一）直线,设计要求：应力争设置较长的直线段，减少交点个数，以缩短线路长度，改善运营条件；应力求减小交点转角的度数；,转角大,转弯急,总长大,运营费用高,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（1）夹直线,意义：在曲线毗连地段，为了保证线形连续和行车平顺，两相邻曲线间应有一定长度的直线段。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（1）夹直线,定义：即前一曲线终点（HZ）与后一曲线起点(ZH）间的直线，称为夹直线。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（1）夹直线,同向曲线：两相邻曲线转向相同者；反向曲线：两相邻曲线转向相反者；,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（2）夹直线最小长度设置总体要求,力争长、创条件；短直线、要限制。,保证线路养护维修的要求,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,行车平稳要求,列车左右摇晃，感觉不适,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,旅客舒适要求,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（3）城市轨道交通夹直线最小长度,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（3）城市轨道交通夹直线最小长度,正线、联络线及车辆基地出入线上，两相邻曲线间，无超高的夹直线长度，不宜小于0.5V（m）,并应满足在困难情况下的最小长度。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（3）城市轨道交通夹直线最小长度,设计时，两相邻曲线间，尤其是反向曲线间，应尽可能采用较长的夹直线线段，只有在地形极为困难的紧坡地段，由于受线路平面位置限制或可减少工程量，方可采用最小长度的夹直线。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（3）城市轨道交通夹直线最小长度,不载客列车走行的道岔缩短渡线，其曲线间夹直线可缩短为10m。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（4）铁路夹直线最小长度,高速铁路圆曲线或夹直线最小长度：一般情况下：L0.8V困难情况下：L0.6V,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（4）铁路夹直线最小长度,对于改建既有线和增建第二线的并行地段，特殊困难条件下，对旅客列车设计行车速度小于100km/h的地段有充分的技术经济依据时，圆曲线长度和夹直线长度可不受表2-4的限制，但是不得小于25m。,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（4）铁路夹直线最小长度,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（5）夹直线长度的保证,对于反向曲线，可以减小曲线半径或选用较短的缓和曲线长度；,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（5）夹直线长度的保证,通过改移夹直线的位置，以延长两端点间的直线长度和减小曲线偏角；,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（5）夹直线长度的保证,对于同向曲线间夹直线长度不够时，可采用一个较长的单曲线代替两个同向曲线；,第二讲轨道交通线路平面设计,二、轨道交通线路平面设计,（5）夹直线长度的保证,对于同向曲线间夹直线长度不够时，可采用一个较长的单曲线代替两个同向曲线；,第二讲轨道交通线路平面设计,轨道的三大薄弱点：曲线、道岔、接头,（二）圆曲线,曲线：,对速度、工程数量、运行管理关系密切。所以我们要研究：R、h、缓和曲线的长度与列车的速度关系。,第二讲轨道交通线路平面设计,1.曲线半径、超高、行车速度,（1）曲线半径缺点：,维修量大、旅客不适、货物移动等。,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,必要性：,抵消离心惯性力，达到内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均匀等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,必要性：,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,概念：,外轨超高度是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,设置方法：,外轨提高法和线路中心高度不变法,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,设置方法：,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,计算：,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,计算：,当V取各次列车的平均速度时，则：,计算结果取5mm的整倍数。,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,客货既有线：,客货新线：,计算结果取5mm的整倍数。,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,结论：,半径越小,速度越大,超高越大,离心力越大,速度越大,超高一定时,半径越大,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）超高,规定：,曲线超高最大值：单线是125mm，双线150mm.,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,概念,包括欠超高和过超高。,当V=Vp时，惯性力与超高提供的向心力正好相等；两股钢轨承受相同荷载，旅客没有不舒适感；当VVp，离心力向心力，超高不足，称为欠超高，外轨承受偏载，旅客感觉不舒适。,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,当VVp，离心力向心力，超高过大，称为过超高；货物列车通过时内轨承受偏载，产生偏磨。欠超高和过超高通称为未被平衡的超高。,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,最大未被平衡欠超高为：,右边的负号表示欠超高,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,最大未被平衡过超高为：,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,当取0.4m/s2时能满足旅客舒适度的要求，此时，各城市地铁由于行车速度不同，允许最大未被平衡的超高度不完全一致，以北京地铁为例：允许最大未被平衡的超高度为60mm。地铁设计规范规定，未被平衡超高允许值不宜大于61mm，困难时不应大于75mm。,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,铁路线路修理规则规定：未被平衡欠超高一般不应大于75mm，困难情况下不应大于90mm；但允许速度大于120km/h线路个别特殊情况下已设置的90110mm的欠超高可暂时保留，但应逐步改造。,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）未被平衡的超高,铁路线路修理规则规定：未被平衡的过超高不得大于30mm，困难情况下不应大于50mm；允许速度大于160km/h的线路个别情况下不应大于70mm。,客运专线的未被平衡的离心加速度容许值为【a】取0.30.45m/s2，相应的未被平衡超高值为4070mm。,第二讲轨道交通线路平面设计,2.曲线半径的选择,（1）影响因素,设计线的运输性质,客运专线、重载铁路、客货共线列车,运行安全,抗倾覆安全系数,第二讲轨道交通线路平面设计,（1）影响因素,抗倾覆安全系数,曲线半径,行车速度,风力大小,车辆类型,装载情况,重心高度,振动性能,百里风区的存在,第二讲轨道交通线路平面设计,地形条件,保证运营安全的情况下，曲线半径应与沿线的地形条件相适应。,第二讲轨道交通线路平面设计,地形的限制线路,第二讲轨道交通线路平面设计,地形的限制线路,第二讲轨道交通线路平面设计,地形的限制线路,第二讲轨道交通线路平面设计,经济因素,适应地形,曲线半径小,减少工程投资,增大运营支出,第二讲轨道交通线路平面设计,（2）最小曲线半径标准,旅客列车最高行车速度要求的最小曲线半径,第二讲轨道交通线路平面设计,高、低速列车共线运行条件下的最小曲线半径,第二讲轨道交通线路平面设计,采用二者较大值，并取50m整倍数。,（2）最小曲线半径标准,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）地铁最小曲线半径标准,第二讲轨道交通线路平面设计,（3）地铁最小曲线半径标准,第二讲轨道交通线路平面设计,（4）线路曲线半径选择,轨道交通线路曲线半径选择原则,圆曲线半径的选用应因地制宜、由大到小合理选用，结合线路纵断面的特点合理选用，慎用最小曲线半径的原则。,第二讲轨道交通线路平面设计,地铁线路曲线半径选择标准,根据标准半径来选地铁设计规范规定地铁圆曲线标准半径为：3000m、2500m、2000m、1500m、1200m、1000m、800m、700m、600m、550m、500m、450m、400m、350m、300m、250m、200m。除同心圆曲线外，曲线半径宜取10m的整倍数。,第二讲轨道交通线路平面设计,地铁线路曲线半径选择标准,根据限速表来选,第二讲轨道交通线路平面设计,铁路线路曲线半径选择标准,根据标准半径来选根据铁路线路设计规范规定曲线半径宜采用：12000、10000、8000、7000、6000、5000、4000、3500、3000、2800、2500、2000、1800、1600、1400、1200、1000、800、700、600、550、500m。,第二讲轨道交通线路平面设计,根据推荐半径来选,第二讲轨道交通线路平面设计,根据推荐半径来选,曲线半径一般应取为50或100的整倍数，在特殊困难条件下可以取为10的整倍数.,普通线路的天窗不小于180min，高速铁路的天窗时间不小于240min。,第二讲轨道交通线路平面设计,（5）线路最大曲线半径选择,曲线半径大到一定的程度，欠超高和过超高很小了，不会感觉到不舒服和轮轨产生明显的磨耗了。,但是半径太大，曲线过长，不利于养护维修。,第二讲轨道交通线路平面设计,（5）线路最大曲线半径选择,R=12000m时，偏角20的切线与曲线长度分别为2115m和4188m；20m弦中点正矢为4mm，10m弦中点正矢为1.04mm。,目前我国配备的轨检车在世界上属于较为先进之列，在经过半径大于8000m的曲线时常会出现误报，因此限制半径。,第二讲轨道交通线路平面设计,（5）线路最大曲线半径选择,我国规定曲线半径的最大值：客货共线铁路为12000m；时速200250km的客运专线，一般不宜大于10000m，困难条件下不应大于12000m；特殊困难条件时，经技术经济比较，最大曲线半径可取12000m；时速300350km的客运专线铁路，一般不宜大于12000m，特殊困难条件下，经技术经济比选后，可采用14000m。,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,曲线要素参数,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,曲线要素参数,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,概略定线时，简明平面图和纵断面图中仅绘出未加缓和曲线的圆曲线，圆曲线的要素为：偏角、半径、切线长、曲线长和外矢距。偏角在平面图上量得，曲线半径系选配得出，切线长、曲线长和外矢距由下列公式计算：,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,第二讲轨道交通线路平面设计,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：,1.有一山岭区铁路，某弯道R=450m，交点桩号JD为K9+235.47，偏角为=405436,试计算该曲线的曲线要素。,2.某一高速铁路，有一曲线半径R=3000m，交点桩号JD为K120+254.3，偏角为=202425,试计算该曲线的曲线要素。,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：,3.某客货共线铁路单线区间曲线半径为R=2000m，路段最高速度为V=160kmh，一昼夜各类列车通过次数、列车重量及平均速度如下表：,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：求：(1)计算通过该曲线列车的均方根速度；(2)按均方根速度计算确定该曲线的实设超高、最大欠超高和最大过超高；,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：,4.某新建高速度客运专线铁路采用高、中速列车共线运行模式，Vmax=300kmh，Vz=200kmh，当曲线半径为7000m时：(1)若速度系数为0.80，为了保证内外轨磨耗均匀，应铺设多大的外轨超高；,第二讲轨道交通线路平面设计,3.曲线要素的计算,例题：,(2)若外轨实设超高为90mm，求hq和hg；(3)若要保证hqy=70mm和Hgy=50mm，则外轨超高的铺设范围是多少?,第二讲轨道交通线路平面设计,三、缓和曲线,必要性：,为了避免离心力突然产生及消失，使离心力逐渐增加或减少，就需要一段半径逐渐变化的曲线，我们把这段曲线称为缓和曲线。,第二讲轨道交通线路平面设计,三、缓和曲线,特点与作用：,特点：半径逐渐变化。作用：用于设置超高、轨距加宽。,第二讲轨道交通线路平面设计,（三）缓和曲线,线型：,三次抛物线：能够满足安全、舒适、平稳的行车的基本要求,第二讲轨道交通线路平面设计,设计规定：,（1）新建城市轨道交通线路不宜采用复曲线。在困难地段，须经技术经济充分比较后采用。复曲线间应设置中间缓和曲线，其长度不应小于20m，并应满足超高顺坡率不大于2。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,设计规定：,（2）城市轨道交通线路道岔附带曲线可不设缓和曲线和超高，但其曲线半径不得小于道岔的导曲线半径。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,设计规定：,（3）城市轨道交通线路缓和曲线长度内应完成直线至圆曲线的曲率变化，包括轨距加宽过渡和超高递变。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,设计规定：,（4）城市轨道交通线路当圆曲线计算超高值较小，不设置缓和曲线时，曲线超高应在圆曲线外的直线段内完成递变。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,长度确定：,主要是考虑：安全、舒适。,为便于测设、养护维修和改善行车条件，凡计算确定的缓和曲线长度均应取10m的整倍数，特殊困难情况下可取至1m，不足20m时应取20m。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,三、缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,三、缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,三、缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,加缓和曲线的曲线要素计算：,详细定线时，平纵断面需要绘制加设缓和曲线的曲线，所以曲线要素的计算是很必要的。,要素主要有：偏角、半径、缓和曲线长、切线长、曲线长和外矢距,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,加缓和曲线的曲线要素计算：,详细定线时，平纵断面需要绘制加设缓和曲线的曲线，所以曲线要素的计算是很必要的。,（三）缓和曲线,第二讲轨道交通线路平面设计,第二讲轨道交通线路平面设计,加缓和曲线的曲线要素计算：,第二讲轨道交通线路平面设计,加缓和曲线的曲线要素计算：,第二讲轨道交通线路平面设计,曲线主要桩点里程计算：,第二讲轨道交通线路平面设计,作业：例1已知某交点的里程为K3+182.76，测得转角，拟定圆曲线半径R=300m，求圆曲线测设元素及主点桩里程。,第二讲轨道交通线路平面设计,作业：例1答案：,第二讲轨道交通线路平面设计,作业：例1答案：,第二讲轨道交通线路平面设计,作业：例2某高速铁路有一曲线，JD里程K32+452.321。半径为5000m，转角z=151321，缓和曲线l0=350m,为了设计的需要，则：求该曲线的曲线要素和主点里程。,第二讲轨道交通线路平面设计,三、线路平面图,线路平面图是在绘有初测导线和经纬距的大比例带状地形图上，设计出线路平面和标出有关资料的平面图。,参照铁道部通用图铁路线路图式【壹线（85）-0006】,第二讲轨道交通线路平面设计,整千米处注明线路里程，里程前的符号初步设计用CK，技术设计用DK。千米标之间的百米标注上百米标数。面向线路起点书写，数字写在线路右侧。两方案或两测量队衔接处，应在图上注明断链和断高关系。,线路里程和百米标,三、线路平面图,第二讲轨道交通线路平面设计,曲线交点应标明曲线编号，曲线转角应加脚注Z或Y，表示左转角或右转角。曲线要素应平行线路写于曲线内侧。曲线起点ZH和终点HZ的里程，应垂直于线路写在曲线内侧，面向起点。,曲线要素及其起终点里程,三、线路平面图,第二讲轨道交通线路平面设计,沿线的车站、大中桥、隧道、平立交道口等建筑物，应以规定图例符号表示，并注明里程、类型及大小。如有改移道路、管道等时，应绘出其中线。,线路上各主要建筑物,三、线路平面图,第二讲轨道交通线路平面设计,图中连续的折线表示初测导线，导线点符号为C，脚注为导线点编号。图中应绘出水准基点的位置、编号及高程，其符号为BM。,初测导线和水准基点,三、线路平面图,第二讲轨道交通线路平面设计,四、线路平面图,第二讲轨道交通线路平面设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,轨道交通线路的纵断面是由坡段和连接相邻坡段的竖曲线组成。坡段的特征用坡段长度和坡度值来表示。,沿线路中心线所作的铅垂剖面展开后的立面图，表示线路的起伏情况，其高程为路肩高程；,第三讲轨道交通线路纵断面设计,列车上坡,第三讲轨道交通线路纵断面设计,京张铁路,第三讲轨道交通线路纵断面设计,列车上坡,第三讲轨道交通线路纵断面设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,坡段坡度为该坡段两端变坡点的高差与坡段长度的比值，其值以千分数表示。,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,坡度值上坡取正值，下坡取负值。如坡度为30，即表示每千米高差为30m。,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,（1）地铁线路正线的最大坡度宜采用30，困难地段可采用35。在山地城市的特殊地形地区，经技术经济比较，有充分依据时，最大坡度可采用40(均不考虑各种坡度折减值)。高架线路按我国轻轨样车技术条件规定，正线的限制坡度为60。,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,（2）地铁线路联络线、出入线的最大坡度一般情况下采用40(均不考虑各种坡度折减值)。,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,（3）铁路设计线（或区段）的限制坡度应根据铁路等级、地形条件、牵引种类和运输要求比选确定，并应考虑与邻接铁路的牵引质量相协调.,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,（4）综合国内外经验，日本新干线早期采用的最大坡度均小于20，北陆新干线采用了30的最大坡度值，九州新干线的最大坡度值为35。法国铁路一直采用较大的坡度值，东南线和地中海线采用35，其他几条高速铁路为25。德国修建科隆法兰克福线路时，采用了40的坡度值。,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,因此我国高速铁路区间正线的最大坡度，不宜大于20，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30。动车组走行线的最大坡度不应大于35。,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,最大坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,（1）地铁隧道内和路堑地段的正线最小坡度主要为了满足纵向排水需要，一般情况下线路的坡度与排水沟坡度相一致，有些地段会处于地下水位线以下，为保证排水，隧道内线路最小坡度一般宜采用3，困难情况下，可采用2。,最小坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,地铁隧道内和路堑地段，为保证排水，隧道内线路最小坡度一般宜采用3，困难情况下，可采用2。地面和高架桥区间正线处在凸形断面时，在具有有效排水措施时，可采用平坡。,最小坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,最小坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,（2）铁路限制坡度最小值，线规中未做规定，但通常取4。这是因为限制坡度若小于4，虽然按限制坡度算得的牵引质量很大，但受起动条件和到发线有效长度(一般最长取1050m)的限制而不能实现，而工程投资却可能有所增加。所以一般不采用小于4的限制坡度。,最小坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,所以在铁路上一般不采用小于4的限制坡度。,最小坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(1)地铁车站宜布置在纵断面的凸型部位上，可根据具体条件，按节能坡理念，设计合理的进出站坡度和坡段长度。,车站及配线坡度设计,车站,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(2)地铁车站站台范围内的线路应设在一个坡道上，坡度宜采用2。当与相邻建筑物合建时，可采用平坡。,车站及配线坡度设计,车站,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(3)对于具有夜间（无司机）停放车辆功能的地铁配线应布置在面向车挡或区间的下坡道上，隧道内的坡度宜为2，地面和高架桥上坡度不应大于1.5。,车站及配线坡度设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(4)地铁地下车站站台计算长度段线路坡度宜采用2，以防止车辆溜车，也便于站内线路排水；在困难条件下，可设在不大于3的坡道上。,车站及配线坡度设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(5)地铁线路道岔宜设在不大于5的坡道上。在困难地段应采用整体道床，尖轨为固定接头的道岔，可设在不大于10的坡道上。,车站及配线坡度设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(6)地铁车场内的库（棚）线宜设在平坡道上，库外停放车的线路坡度不应大于1.5，咽喉区道岔坡度不宜大于3.0。,车站及配线坡度设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,(7)当地铁正线坡度大于24，坡段连续高差达16m以上的长大陡坡地段，不宜与平面小半径曲线重叠；并对应列车上下行、不利情况下的运行状态进行分析评价，同时应对道床排水沟断面进行校核。,车站及配线坡度设计,第三讲轨道交通线路纵断面设计,一、坡段坡度,重车方向（上坡）设置较缓的限坡基本概念轻车方向（上坡）设置较陡的限坡,分方向选择限制坡度,第三讲轨道交通线路纵断面设计,轻重车方向货流显著不平衡，预计将来也不致发生巨大变化。轻车方向上升的平均自然纵坡较陡，重车方向的平均自然纵坡较缓。经过技术经济比较，分方向选择限坡具有合理性。,分方向选择限制坡度,分方向选择限制坡度的条件,第三讲轨道交通线路纵断面设计,工程实例内昆线,第三讲轨道交通线路纵断面设计,1998年6月开工的内昆线是继成昆线、南昆线之后的又一条山区铁路。北起四川内江，接轨于贵昆线的梅花山车站，再进入云南昆明。该线路分方向采用了不同的限制坡度。,分方向选择限制坡度,问题：假设你是设计人员，将如何分方向选择限坡？,上行：昆明内江下行：内江昆明,第三讲轨道交通线路纵断面设计,分方向选择限制坡度,提示：“云贵高原”、“四川盆地”，线路行经地形呈南高北低之势。六盘水市有“西南煤海”之称，四川为耗煤大省。,说明：经过初步分析可知，内昆线地形南高北低，运量上行大于下行。上行牵引定数为4000吨，下行牵引定数为2200吨。故在上行方向选择限坡6，下行方向限坡为12,第三讲轨道交通线路纵断面设计,分方向选择限制坡度,优势：技术经济比较显示，分方向选择限坡比上下行统一限坡的6方案缩短了线路里程51公里，桥梁减少了18公里，节省工程投资12.2亿元。,作用：内昆线缓解了西南地区南北方向客货运输的紧张状况，促进了贵州煤炭资源的开发，将资源优势化作了经济效益。同时缓解了四川能源紧张的状况，将煤炭运输的距离缩短了2/3(以前四川的煤炭来自山西)。,第三讲轨道交通线路纵断面设计,分方向选择限制坡度,不应大于重车方向的三机牵引坡度值。,不应大于重车方向货流比，按双方向列车对数相同、每列车车辆数相同的条件、算出轻车方向限制坡度值ixq。,则轻车方向的