4.2+第四章+选线设计——区间线路平面设计

1、 日本科学家研制沿铁轨飞行悬浮列车。悬浮列车正在轨道上进行测试，这种列车面日本科学家研制沿铁轨飞行悬浮列车。悬浮列车正在轨道上进行测试，这种列车面临着与所有飞机一样的问题，机翼会出现倾斜、摇晃和摆动，导致其底部很难与地面临着与所有飞机一样的问题，机翼会出现倾斜、摇晃和摆动，导致其底部很难与地面保持平衡。保持平衡。 4.2 区间线路平面设计区间线路平面设计-轨轨道道的的区区间间线线路路平平面面是是由由缓缓和和直直线线曲曲线线圆圆曲曲线线、和和组组成成的的。tan2T = Rpm 0-曲线偏角；-ZH-直线和缓和曲线的交结点-HY-缓和曲线和圆曲线的交结点-YH-圆曲线和缓和曲线的交结点-HZ-缓

2、和曲线和直线的交结点-mT切线长度；-mR圆曲线半径；-mK曲线长度；0-ml缓和曲线长度； 0000-=90lR缓和曲线偏角，/；32000-m/ 2/ 240/ 2ml-lmRl切垂距，；-m .p圆曲线内移距离00022180180K = RlRl 4.2.1 圆圆曲曲线线1、曲线地段超高 A外轨抬高法设置方法线路中心高 曲线地段超高及程不变法的作用-是曲线外轨顶面与内轨顶面的水平曲线地段超高高度之差。-列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向 外股钢轨，加大了对外轨钢轨的压力，也使旅客感到不 适、货物产生位移等。因此为了需要在曲线 上设置超高，借助于列车的自身重力产生一个向心的

3、水 平分力，以抵消离心平衡离心力使内外两股钢轨受力均 匀和垂直磨耗均等，并减少离心力速度，满足旅客力舒作适的作用用， 同时， 曲线超高确定缓和曲线还是及长度曲线间距 度要求，以及提等相 高线路的稳定 关性和行平面标加准车安全性。宽值的重要参数。 B 超高值的计算 超高的大小有列车通过曲线时离心力的大小确定。因离心力与行车速度的平方成正比，与曲线半径的大小成反比，因此曲线半径越小，行车速度越高，则离心力越大，所需设置的超高就越大。221m/s3.6Lva =R-km/hv列车通过速度；-mR圆曲线半径；xa 曲线上由于外轨超高，使重力加速度在圆心方向心加速度向产生一个分量，称为，其值为 ：tan

4、sin9.811500153xhhha = gggS2-g=9.81m/sg重力加速度；-mmh外轨超高；-mm=1500mmSS两根钢轨轨头中心线之间的距离，对于标准轨距，； 外轨超高产生的向心加速度正好与列车曲线运动产生的离心加速度平衡，则列车的运动状态处于理想的状态，即有2222221150011.83.63.63.69.81LxvhSvvvaaghRSgRRRJFV 列车种类不同，运行速度不同，对于每一种列车的最合理超高曲线外轨超高按均方根速度也不同。但在设计时，确定。均方根速度的确定： 1 上，各类列车的数量、重量和速度可实测得既有线到，为：2JFNGvv=NG-N每昼夜通过的各类列

5、车数；-tG各类列车质量（ ）。 2 设计与施工时，均方根速度可根据 最大速度乘以客货列车共线铁速度系数路新线大概确定：maxJFv=vmax-km / hv通过曲线的最大行车速度；-0.80.65速度系数，根据我国统计资料，一般地段取，单线上、下行速度悬殊 地段可取； A3 高速客运专线，均方根速度可按照高、中速列车的数量、 重量和速度规划值，采用的（ ）公式计算：2JFNGvv=NG 4 对于，列车速度比较单一，均方根速度即为列车通过速度城市轨道交通，实设线路超高为：211.8JFvh=R C 最大超高允许值线路的运输性质和列车速度横向倾覆曲线停车乘 最大超高客舒适度条件允许值与有关，受、

6、和防止轴油外等因安全流条件素控制。 低速列车行驶在超高很大的曲线轨道时，存在向内倾覆的危险；当列车在超高很大的曲线上停车时，旅客在处于倾斜状态下车体里的舒适度较差。为了保证行车安全、稳定和旅客乘坐舒适度要求，必须限制外轨超高的最大值。160km h=150mmmaxh 国外速度/ 以下的铁路，客货共线， 。=150mmmaxh 广深铁路， 最大超高值 。160km h=150mmmaxh线规规定/ 以下的铁路最大超高允许值 300350300350=170mm.maxh 新建时速公里客运专线铁路设计暂行规定 上、下 规定时速公里客运专线最大超高允许值=120mmmaxh 地铁设计规范规定最大超

7、高允许值。 D 未被平衡超高及其允许值 1 未被平衡超高： 外轨超高只是一个定值，所产生的向心加速度只能平衡一种速度的离心加速度。因此，对于速度较高的列车，会产生未被平衡的离心加速度；而对于速度较低的列车，则会产生未被平衡的向心加速度。 未被平衡的离心加速度和向心加速度可以理解为由于外轨超高不足或外轨超高过大所产生。当列车以高速或低速通过时，可以用或的形式表示欠超高过超高，其值为：2G11.8qvh =hR2D11.8gvh = hR欠超高过超高-/,km hGDv v分别为高速度和低速度列车通过曲线时的速度；-mm,qgh h分别为欠超高值和过超高值，统称为未被平衡超高； 2 未被平衡超高允

8、许值： 未被平衡的超高使内外轨产生偏压，引起内外轨不均匀磨耗，并影响旅客的舒适度，因此必须对未被平衡超高加以限制。 未被平衡超高反映列车高速通过曲线时旅客舒适度要求及曲线外轨的磨耗程度，与车体结构、转向架结构及其悬挂方式有关。160km h 规定速度/ 以下的铁路欠超高线规允许值：90m70mmmm110m；既有线改造时一般情况困难：；40mm60mm70mm1300 3500km / h0mm舒适度条件良好；舒适度较好；舒适度条件一般；舒适度 客运专线铁路-差-。61mm城市轨道欠 地铁设计规超高允许值交的通为范规定。欠超高允许值：过超高允许值：160km h 规定速度/ 以下的铁路过超高线

9、规允许值：m50mm30m ；一般情况 困难 。 列车的过超高允许值，国内没有高速客运专线试验资料。 的过超高允许值，国内城市轨没有试道交通线路验资料。 E 未被平衡超高及其允许值h 高、低速列车共线运行时在某一半径的曲线上，按高、低速列车均衡速度计算的超高值与按均方根速度确定的实际设置的超高值，往往有偏差 。因此要预留出调整的空间，以根据运输条件的变化进行调整。2、曲曲线线半半径径对对工工程程和和运运营营的的影影响响 A 曲线半径对行车速度的影响2G11.8qvh=hR2G11.8qvR=hh 与成因此，旅客列车通过曲曲线线的正最比。高速列车运行速度的平方度受曲线半半径径的限制。 B 曲线半

10、径对工程的影响 ，小半径曲线能较好的适应地形、地物、地质等条件的约束。减少路基、桥涵、隧道、挡墙的工程数量，对降低工程造价有显城市间铁路著效果。 ，不同半径的选择得根据地下情况具体确定，比如深桩基、高架桥等设施，以及拆迁量差城市地铁异很大。 1234小半径曲线增长线路；降低黏着系数；轨道需要加强，横向冲击力加大；增加接触导线的支柱数量。 C运营 曲费线半径对用的影响 1 增加轮轨磨耗横向挤压 列车通过曲线，轮轨间产生和，使曲线半径纵越轮轨小，磨耗增加磨耗增。向滑动加越大。Mt磨耗指数（每通过总质量产生的平方毫米磨耗量钢轨磨耗用）表示。 2 增加养护维修费30%40% 小半径曲线地段，轨距、水平

11、、方向均难保持，养护维增加修工作量比直线或大半径曲线地段。 D城市轨道交通换乘站设计 方曲线半径对案的影响300m 曲线半径大于时，城市内线路走向调整余地较小，当小曲线半径时，换乘方案的选择大大增加。 E 曲线半径与工程可实施性300m 对于，小半径曲线均可施工；地下线路，明挖、暗挖等施工方法均可施工。但是，国内设备只能实施半城轨或高架线盾径以上构法施工的曲线。 3 行车费用增高。 小半径曲线要经常进行制动，曲线阻力增加。3、曲曲线线半半径径的的合合理理选选择择 最小曲线半径是一条干线或其中某一路段允许采用的曲线半径最小值。是轨道交通设计的主要技术标准之一。与铁路运输模式、速度目标值、旅客乘坐

12、舒适度和列车运行平稳度等有关。 A 最最小小曲曲线线半半径径客客货货共共线线欠欠超超高高2maxmin11.8qvhhR2maxmin11.8qvRhh客客货货共共线线过过超超高高2D11.8gvhhR50m客运专线和城轨，并取的整数。22maxDmin11.8qgvvRhh50m满满足足旅旅客客舒舒适适度度和和内内外外轨轨均均磨磨条条件件取取较较大大计计算算值值并并取取整整数数值值 B 最最大大曲曲线线半半径径10000m12000m 当曲线半径大到一定程度时，测设和检测精度难以保证，反而导致轨道不平顺。另外对于，增大曲线半径，因行车速度不高，行车条件的改善并不显著。曲率的增大，反而增加维修

13、工作量，曲线也不易保持圆顺。我国规定曲线半径的最大值为，城轨和客货共线困难时可取。12000m14000m ，我国规定圆曲线半径的最大值为，困难时可取客运专线的最大曲线半径。 C 曲曲线线半半径径的的选选用用原原则则 曲线半径的选择要因地制宜、由大到小、合理选用，以使曲线半径既能满足行车速度和设置建筑物如桥梁和隧道的技术要求，又能适应地形、地质等条件减少工程量，达到技术经济合理的要求。 由于曲线半径直接决定行车速度，应根据线路不同地段的行车速度适当选择相应的曲线半径；对于位于车站两端减、加速地段，由于行车速度较低，为减少工程，可选用与实际行车速度相适应的较小曲线半径；对地形、地质客运条专线铁路

14、件调整，工程艰巨地段，亦可适当选用较小曲线半径并宜集中设置，以免列车频繁限速恶化运营条件。 设计中的最小曲线半径，其数值不得小于规范的规定值。4.2.2 缓缓和和曲曲线线 是介于和之间的曲率渐变的连接曲线。为使列车安全、平稳、舒适地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，在直线与圆曲线间必须设直置缓和曲一定长线轨道曲度的缓线线轨道和曲线。 123是： 在缓和曲线范围内，其半径由无限大渐变到圆曲线半径或由圆曲线半径渐变到无限大，从而使车辆上产生的离心力逐渐地增加或减少，有利于行车平稳； 在缓和曲线范围内，其外轨超高由零逐渐增到圆曲线上的超高值，使因超高而产生的车辆重力的向心力分量与离心力相适应；

15、 缓和曲线范围内由标准轨距逐渐加宽到圆曲线缓和上的曲线的作用加宽量。 设计主要是解决其和线形长两缓和曲度线个问题。的选定应满足行车安全、平顺和旅客舒适度要求。 目前国内外采用的平面缓和1、缓和曲线的线形主 缓和曲线三次抛曲线线形要有物线线形。 方程式的次数越高，列车运行条件越平稳；但相应的缓和曲线的长度将增长，会给缓和曲线的铺设和养护带来很大的困难，同时也将引起工程及运营费用缓和曲线的增加。 三次抛物线线形简单、设计方便，平立面有效长度长，现场运用、养护经验我国各类轨道交通规范均规定以三次抛物线作为缓和曲丰富等特点，线的线形。直角坐标方程三次抛参数方程外轨超高顺物线形缓和坡坡度 的、和的计算公

16、式曲线分别为：482 24 4001403456llxllR lR lL3482 24 400030165670406lllyRlR lR llRlL直角坐标方程3432 2000216356xxxyRlR lRlL外轨超高顺坡率00hilM是线路平面设计的主要参数之一。为了保证列车运行的安全和旅客乘坐舒适度的要求，缓和曲线应有足够的长度。但过长的缓和曲线将影响平纵断面设计的灵活性，引起工程投资的增大。因此，缓和曲线长度的选择应2、缓和曲线因地制宜、从的长长到 短、 缓合曲度和线理选用。0minmax/ifD为保证不脱轨，应使车轮轮缘不爬越内轨顶面，即内轨的悬空高度不应大于轮缘高度，所以，超高

17、顺坡率应满足车辆脱轨安全性的控制机车车辆构最大超高造和状态 保证车轮行车速度不脱轨的受，与、钢轨磨耗等因顺坡率素有关。002 /1/5000 我国现行铁路线路设计规范规定，最大的超高顺坡率不大于 ，即h 对超高 线性变化的三次抛物线形缓和曲线，由车超高顺坡率允辆脱轨安全性因素决定的缓和许值曲线长度为 100.5hlhi1ml由超高顺坡率允许值决定的缓和曲线-长度-；mmh圆曲线外轨超-高-； 0000/i超高顺坡率-的容许值；按欠超高时变率条件确定的缓和曲线长度 旅客列车通过缓和曲线，欠超高逐渐增加，未被平衡的横向加不应大速于度时变率即保 欠超高时变率旅客舒适度的容许值证 max2max2/3

18、.63.6qqqhhhvtlvl2l由此可得按限制要求的缓和曲线长度 欠超高时变 率 为： max23.6qhvl2ml由欠超高时变率允许值决定的缓和曲线-长度-；maxkm/hv-设计最高速度或该曲线限制速度； 2m3m38mmssm sm/良好条件 下取/旅客舒适度允许的欠超高时变率限值，-困难条件下取/ 。mmqh圆曲线设计欠超-高-；按超高时变率条件确定的缓和曲线长度 f旅客列车通过缓和曲线，外轮在外轨上逐渐升高，其升高速不应大于度 即超高时变率保证 旅客舒适度的容许值。 max3max3/3.63.6h vhhftlvl3l按限制要求的缓和曲线长度超高率 时变 为： max33.6v

19、hlf3ml由超高时变率允许值决定的缓和曲线-长度-； 28 40mm/sf旅客舒适度允许的超高时变率限值，与最高行车速度及 工程条件有关，速度高、工程条件容易时应-取小值。取三较种条大者件的结果，为依据。3、缓和曲线长度选用 路段旅客列车设计行车速度工程条线路平面设计时，缓和曲线长度应根据、和，按照各类轨道交通相关规范所列的数件曲线半径值选用。为适应近期和远期的运输。避免因提速需延长缓和曲线而引起的改建最大长度一般长度最小长度10m缓和曲线长度在最大、最小间选用，应以为单位。km h350设计最高速为/度时25mm s最长度的超高时变率大/28mm s最小长度的超高时变/率0000.257

20、/最长度的超高顺坡率大0000.288 /最小长度的超高顺坡率4.2.3夹夹 缓缓和和曲曲线线间间和和的的直直线线圆圆曲曲线线最最小小长长度度12HZZH-在地形困难曲线毗邻路段，两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点与后一曲夹直线起点间线的直线。同向曲线反向曲线线路养护要 缓和列曲线间夹直线车运行平稳性和圆曲线的最小长度主要受旅客乘坐舒适条件、求和的控制。1、线路养护要求20m 为保持曲线圆顺，圆曲线上至少应有两个正失装，以便绳缓和曲线间圆曲线的最小长度不应，故小于正曲线。2235m5075m25m为了正确保持直线方向，夹直线长度不宜少于节钢轨，至少应有一节钢 夹直线不能太短，特别是在反向曲线

21、路段，列车通过时，因频繁转换方向，车轮对钢轨的横向推力我国的标准钢轨长度为，故夹直加大，夹直线的正确位轨在线长度不短于；地形困难时，不置不易保持。小于直线上。2、行车平稳要求 设计时，两相邻曲线间，尤其是反向曲线间应尽量采用较长的夹直线。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，或为了较少工程量，方可采用最小长度的夹直线。在曲线毗邻地段，尽可能不要连续采用最小长度的夹直线。当同向曲线间设置最小长度的夹直线有困难时，也可考虑采用一个较大半径的曲线代替两个同向曲线。AGB50157200325mB20m3m正线及辅助线上相邻曲线间的圆曲线或夹直线长度， 型车不宜小于， 型车不宜小于，在

22、困难情况下不得小于一个车辆的全轴距； -地铁设计规范规车场线的夹直线长度不得小于定：。4.2.4 线线间间距距 -轨道交通并行修建双线或多线时，区间相邻两线中心线之间的最线间距短距离。 A 限界 -是为保证运输安全而制定的建筑物设备与机车车辆相互间在线路上不能逾越的限界轮廓尺寸线。铁路基本限界建筑接近限界机车车辆限界-铁路线路两边的建筑物不容许侵入的轮廓线。-机车车辆本身及其装载的货物不容许越出的轮廓线。两者之间留有一定的空隙城市轨道交通的限界车辆限界设备限界建筑限界根据车辆外轮廓尺寸及技术参数、轨道特性。各种误差及变形，并考虑列车在运动中的状态，经过科学的分析确定。 -它是一个和线路中心垂直

23、的极限横断面轮廓，是车辆在直线地段正常运行状态下所形成的最大动态包络线，是根据车辆的轮廓尺寸和技术参数、并考虑其静态和动态情况下所能达到的横向和竖向偏移量，按可能产生的最不利情况进行组合计算确定的空车辆限界间尺寸。 -它是在车辆限界基础上计入轨道出现最大允许误差时引起车辆的偏移和倾斜等附加偏移量，以及考虑在设计、施工、运营中难以预计的因素在内的安全预留量后确定的空间尺寸。它是一条轮廓线，是所有固定设备及土木工程（接触轨和站台边缘除外）的任何部分不得侵入的最小横断面尺设备限界寸轮廓。过超高或欠超高引起的设 曲线地段设备限界备限界加宽和加高量应在直线地段设备限界基础上，考虑、曲线轨道参数及车辆参数

24、变化引起的设备平限面曲线界加宽几何偏移量量计算。 -位于设备限界外，并考虑了设备安装后的界线，它是行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面有效内建筑限界轮廓线。 在建筑限界以内、设备限界以外的空间，应能满足固定设备和管线安装的需要。 在设计隧道及高架桥等结构物断面时，必须分别考虑其施工误差、测量误差、结构变形等因素，才能保证竣工后的隧道及高架桥等结构物的有效净空满足建筑限界的要求，以保证列车安全快速运行。机车车辆限界铁路基建 分筑接近限为和本限界界两种。 机车车辆限界是机车车辆横断面的最大极限，它规定了机车车辆不同部位的宽度、高度的最大尺寸和底部零件至轨面的最小距离。机车车辆限界和桥梁、隧道等限界

25、相互制约，当机车车辆在满载状态下的运行，也不会因产生摇晃、偏移等现象而与桥梁、隧道及线路上其他设备相接触，从而保证行车安全。 -是一个和线路中心线垂直的横断面，是邻近铁路线路的建筑物及设备（与机车车辆有相互作用的设备除外）都不得侵入的最小横断面建筑接近限界尺寸轮廓。 B 轨道交通线间距计算方法直线地段线间距曲线地段线间距加宽1）直线地段线间距mm对高、中速列车，安全净距值主要取决于会车时列车侧客货列壁所能车共线铁路的承受的空气波安全净距值在线规中规动压力，它又取决于相对速 线间距主要是由列车的半宽加度和车辆性能（如车体和车窗能承受安全净距而定，。的空气压力和密闭定为400性等）。V140m/k

26、m h设计速度 的客货共线- 4.0-V160m/km h设计速度 的客货共线- 4.2-V200m/km h设计速度 的客货共线- 4.4-V200 250/mkm h设计速度 的客货共线-4.6V300m/km h设计速度 的客货共线- 4.8-V350m/km h设计速度 的客货共线- 5.0-城轨交通：Am型：3.8Bm型：3.62）曲线地段线间距加宽 列车经过曲线时，车体会产生几何偏移（水平方向）和超高倾斜，故须加宽曲线上的限界及线间距。26Lm18ZmOmR2214ZWRR22222122114488ZZZZWRRRRRRRRR222222222144888LZLZWRRRRLZR

27、RR2618LmZm我国车辆最大长度 ， 计算。21184050010008WmmRR22226184400010008WmmRR 321500mmWH 当曲线设有外轨超高时，车体向内侧倾斜。在距轨面高度 处，车体向内侧倾斜值为两轨中心距按计算3315001500WhHWhHmmh外轨超高值mmm0 m385H 自轨面至机车车辆限界计算点的高度，取。由上述两种原因造成建筑限界的加宽值为n405001500HWhR建筑物在曲线内侧时建筑物在曲线外侧时W40000WR曲线地段，内外加宽值总和为845001500HWhRW 内外侧线路 实际计算设置超高时，常按的情况分两种方站内线式进间距加宽行计算：

28、 1W 当外侧线路无超高或实设超高小于或等于内侧线路实设超高时，车体内倾不影响线间距，故线间距加宽 为：405004400084500 mmWRRR 2W 当外侧线路实设超高大于内侧线路实设超高时，外侧线路上车体内倾距离大于内侧线路上车体内倾距离，故线间距加宽值 为：405004400084500 +2.571500WnWnHWhhhhRRRmmnWhh 分别为内、外侧线路曲线超高，mm 对于高速铁路建筑限界的最大宽度，各种横向便宜量已按最不利情况进行组合，并增加150的安全余量，因此，已无必要加宽车体横向偏移量。高速铁路曲线上的限界，只需考虑因超高车体倾斜引起的内侧加宽量即可，即有 mm1500HWh 8000 1507000180hRmhmmRmhmm值随曲线半径不同而变化。为可操作性和偏安全考虑，在时， 值可采用 ；时