线路平面设计

1、1项目三 线路平面设计 主要内容：主要内容：l 线路总体设计线路总体设计l 平面设计平面设计l 特殊地段平面设计特殊地段平面设计l 线路平面图线路平面图2了解：线路规划设计基本原则了解：线路规划设计基本原则, ,线路敷设方式，线路敷设方式，线路规划一般步骤。线路规划一般步骤。理解：线路设计方法及相关技术标准。理解：线路设计方法及相关技术标准。掌握：线路走向与车站分布，线路平纵断面掌握：线路走向与车站分布，线路平纵断面设计原则和方法，相关的技术规范与标准设计原则和方法，相关的技术规范与标准3线路设计：是在已经确定的城市轨道交通线线路设计：是在已经确定的城市轨道交通线网条件下，研究某一条或某一段线

2、路的具体网条件下，研究某一条或某一段线路的具体位置，确定相关细节，包括线路的位置，确定相关细节，包括线路的路由方案、路由方案、敷设方式敷设方式以及以及站点选择站点选择等。等。452)通过特大型客流集散点的路由选择通过特大型客流集散点的路由选择 当特大型客流集散点离开线路直线方向或经由主当特大型客流集散点离开线路直线方向或经由主路时，线路路由有下列方式可供选择。路时，线路路由有下列方式可供选择。 (1)路由绕向特大型客流集散点。路由绕向特大型客流集散点。 (2)采用支路连接。采用支路连接。 (3)延长车站出入口通道，并设自动步道。延长车站出入口通道，并设自动步道。 (4)调整路网部分线路走向。调

3、整路网部分线路走向。 (5)调整特大型客流集散点。调整特大型客流集散点。63)路由方案比选路由方案比选 路由对线路工程建设和城市发展影响重大，应路由对线路工程建设和城市发展影响重大，应多做路由方案比较。吸引客流条件、线路条件、多做路由方案比较。吸引客流条件、线路条件、施工条件、施工干扰、对城市的影响、工程造施工条件、施工干扰、对城市的影响、工程造价、运营效益等，是路由方案比选的主要内容。价、运营效益等，是路由方案比选的主要内容。78 线路走向和路由方案的研究，一般在线路走向和路由方案的研究，一般在1：500001：10000地形图上进行，特殊地形图上进行，特殊地段可采用地段可采用1：2000地

4、形图，结合线路的地形图，结合线路的技术条件和地形地貌，提出技术条件和地形地貌，提出23个可供选个可供选择的方案，以进行方案比选和论证。择的方案，以进行方案比选和论证。910111213141516 一、认识线路平、纵、横断面的对应关系一、认识线路平、纵、横断面的对应关系 图图21 路基横断面路基横断面宽宽 路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平与路肩水平线线CD的交点的交点O在纵向上的连线，称为线路中心线。在纵向上的连线，称为线路中心线。17轨距加宽时线路中心线示意轨距加宽时线路中心线示意18线路位置示意图线路位置示意图19 二、线路中线二、线路中线

5、 20 三、线路平纵断面设计的基本要求三、线路平纵断面设计的基本要求 (1)(1)必须保证行车安全和平顺。必须保证行车安全和平顺。 (2) (2)应力争节约资金。应力争节约资金。 (3) (3)既要满足各类建筑物的技术要求，既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。还要保证它们协调配合、总体布置合理。21绕避障碍绕避障碍沿路爬行沿路爬行以桥代路以桥代路22四、四、认认识识线线路路平、平、纵纵断断面面图图2324我国铁路曲线的基本形式是：我国铁路曲线的基本形式是：直线直线缓和曲线缓和曲线圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲线直线直线线路平面线路平面直线直线曲线曲线圆曲线圆曲线缓和曲

6、线缓和曲线25OZYYZRQZLyJDTyEy/2(m) (m) (m) 12secRE180RL2tanRTyyy 二、平面曲线要素二、平面曲线要素 1概略定线时未加设概略定线时未加设缓缓和曲线和曲线平面曲线要素计算平面曲线要素计算K1212345679ZYYZK=0K=1/R26OYZZYRJD 平面简图中曲线偏平面简图中曲线偏向的判断：向的判断： 顺里程增大方向来顺里程增大方向来看，曲线开口向左即看，曲线开口向左即为左偏，曲线开口向为左偏，曲线开口向右即为右偏。右即为右偏。98234567K23YZZYK=0K=1/R27 2详细定线时加设详细定线时加设缓和缓和曲线曲线平面曲线要素计算平

7、面曲线要素计算ZYYZQZJDTEORQZZHHYYHHZ0020PLm(R+P)tg(/2)RPRElRlRLmPRT2sec)(180218022tan)(000 28ZYYZJDTEORQZZHHYYHHZ0020PLm(R+P)tg(/2) RPRElRlRLmPRT 2sec)(180218022tan)(000 RlP2420式中：式中：缓和曲线角：缓和曲线角：切垂距：切垂距：内移距：内移距：)(9000Rl ZHHZK=0K=1/RHYYHK12 1234567989K1320lm 29ZYZHHYYHHZYZmmmm3031 曲线各起讫点曲线各起讫点(主点主点)里程可按下列方法

8、推算：里程可按下列方法推算： (1)由各交点坐标计算交点间间距；由各交点坐标计算交点间间距； (2)计算各曲线要素，由切线长计算各曲线要素，由切线长T 在图中标出各曲线主点位在图中标出各曲线主点位置，在顺线路下行方向曲线内侧画一垂直线路的线段。置，在顺线路下行方向曲线内侧画一垂直线路的线段。 (3)根据交点间距和根据交点间距和T，得到曲线起点至线路起点距离，从，得到曲线起点至线路起点距离，从而计算出曲线起点里程，字头向左朝向起点方向标出里程；而计算出曲线起点里程，字头向左朝向起点方向标出里程；交点间距交点间距1T1ZH +257.63交点间距交点间距2T132交点间距交点间距1TZH +257

9、.63交点间距交点间距2 (4)根据曲线长度根据曲线长度L和曲线起点里程和曲线起点里程，由公式，由公式HZ=ZH+L计算计算出曲线终点里程，同时标出里程；出曲线终点里程，同时标出里程； (5)其他主点其他主点(HY、YH)里程，由公式里程，由公式HY=ZH+l0、YH=HZl0 ，计算后用尺量得；计算后用尺量得；HZ +874.56HY +407.63YH +724.56 (6)下一曲线计算同前，只是要计算出曲线起点至前一曲线下一曲线计算同前，只是要计算出曲线起点至前一曲线终点的距离，得到曲线起点的里程，以后方法同前。终点的距离，得到曲线起点的里程，以后方法同前。T11T2ZH +*.*33夹

10、直线夹直线同向曲线同向曲线反向曲线反向曲线 较长的直线段，较小的曲线偏角，缩短线路较长的直线段，较小的曲线偏角，缩短线路长度，改善运营条件，降低运营支出。长度，改善运营条件，降低运营支出。要求：要求：34 1夹直线长度的确定夹直线长度的确定最小长度应满足最小长度应满足： 夹直线长度应力争夹直线长度应力争长长 表表21 夹直线及圆曲线最小长度（夹直线及圆曲线最小长度（m）路段旅客列车设计路段旅客列车设计行车速度行车速度(km/h)35025020016014012010080圆曲线或夹直线最圆曲线或夹直线最小长度小长度(m)280(210)200(150)160(120)130(80)110(7

11、0)80(50)60(40)50(30)线路养护要求；行车平稳要求线路养护要求；行车平稳要求注：括号内的数值为特殊困难条件下经技术经济比选后方可采用。注：括号内的数值为特殊困难条件下经技术经济比选后方可采用。3536 改建既有线和增建第二线的并行地段，一般应采用上改建既有线和增建第二线的并行地段，一般应采用上述标准。述标准。特殊困难条件下，对旅客列车特殊困难条件下，对旅客列车设计行车速度设计行车速度小小于于100km/h的地段有充分的技术经济依据时，夹直线及的地段有充分的技术经济依据时，夹直线及圆曲线长度可不受上表的数值限制，但不得小于圆曲线长度可不受上表的数值限制，但不得小于25m。 ZY1

12、ZY2YZ1YZ2“LJ”m1m1ZH1HY1HZ1YH1m2m2m2m2m1m1ZH2HY2HZ2YH2LJmin37 纸上定线纸上定线(概略定线概略定线)时，时，YZ1与与ZY2间夹直线长度间夹直线长度LJ 应应满足下列条件：满足下列条件：2202min01lLlLJJ ZY1ZY2YZ1YZ2“LJ”m1m1ZH1HY1HZ1YH1m2m2m2m2m1m1ZH2HY2HZ2YH2LJmin式中式中 LJmin夹直线最小长度夹直线最小长度(m)，按表，按表21取值；取值； l01、l02相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度(m)。 383夹直线长度不足时的平面改

13、建方法夹直线长度不足时的平面改建方法JD1JD2R1R2JD1R1R2JD2LJJL 减小曲线半径或缩短缓和曲线长度减小曲线半径或缩短缓和曲线长度39JD1R1JD2LJR2JD1JD2R同向曲线二合一同向曲线二合一40练习：练习： 已知线路起点里程为已知线路起点里程为K25+536.32，起点到某曲线，起点到某曲线JD的距的距离离D=893.86m。该曲线。该曲线R=500m，l0=60m，=355123，试计算该曲线的曲线要素，并推算各主点的里程。试计算该曲线的曲线要素，并推算各主点的里程。41。437747. 3180200 Rlm 83.252sec)(m 91.37218021802

14、m 86.1912tan)(000RPRElRlRLmPRT m 3 . 0500246024220RlPm 3020lm42ZH=QD+(D-T)=K25+536.32+(893.86-191.86) =K26+238.32HY=ZH+l0= K26+238.32+60= K26+298.32HZ=ZH+L= K26+238.32+372.91= K26+611.23YH=HZ-l0= K26+611.23-60= K26+551.23QZ=ZH+L/2= HY+(L-2l0)/2= K26+424.7843 作用：作用：钢轨受力均匀钢轨受力均匀旅客舒适旅客舒适提高线路稳定性、安全性提高线路

15、稳定性、安全性外轨超高外轨超高： 是曲线外是曲线外 轨顶面与内轨顶面轨顶面与内轨顶面 的水平高度之差。的水平高度之差。44 设置方法：设置方法：外轨提高法外轨提高法、线路中心高度不变法线路中心高度不变法。 外轨提外轨提高法高法线路中线路中心高度心高度不变法不变法4546 2曲线超高值的计算曲线超高值的计算离心力离心力 C = m v2 / R 曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。47 将将 V=3.6v，S为两股钢为两股钢轨中心距，轨中心距，S=1500mm，g=9.81m/s2，代入，代入式得：式得：ShGC GSCh gRSvmgRSmv

16、GSCh 22RVRVgRSvGSCh22228 .1181. 96 . 31500 (mm) 48RVh2008 .11 取平均速度取平均速度V0 ， (mm)平均速度平均速度V0的确定：的确定：全面考虑每一次列车的速度和重力来计算全面考虑每一次列车的速度和重力来计算V0 NGNGVGNGNGNVGNVGNVGNVnnnnn222112222221110式中式中 N 一昼夜通过的各类相同速度和牵引重量的列车一昼夜通过的各类相同速度和牵引重量的列车 次数；次数； G 各类列车总重量各类列车总重量(kN)； V 实测各类列车速度实测各类列车速度(km/h)。 49max0VV 在新线设计与施工时

17、，采用的平均速度在新线设计与施工时，采用的平均速度V0 式中式中 Vmax 预计该地段最大行车速度预计该地段最大行车速度(km/h)； 一般地段采用一般地段采用0.80，单线上、下行速度悬殊地段，单线上、下行速度悬殊地段 可采用可采用0.65。规定规定：圆曲线外轨超高按圆曲线外轨超高按5mm整倍数设置。整倍数设置。V0 称作加权平均速度，简称称作加权平均速度，简称均方根速度均方根速度(VJF)。50h0RVhq 2max8 .11 当当VV0时，时，h= hh0 ；V V0 h =RVhhg2min08 .11 V V0时：时： 当当V 120km/h个别特殊情况下已设置个别特殊情况下已设置9

18、0(不含不含)110mm可暂时保留，但应逐步改造。可暂时保留，但应逐步改造。55hg的实质：的实质：限制速度差，控制低速列车对钢轨限制速度差，控制低速列车对钢轨磨耗及线路变形的影响。磨耗及线路变形的影响。hg一般不得大于一般不得大于30mm，困难时不得大于，困难时不得大于50mm。 线规线规、修规修规对对hg的规定：的规定：hg的影响的影响内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；内轨垂直磨耗加剧，轨头压宽、飞边；外轨侧磨依旧；外轨侧磨依旧；56 4最大超高允许值最大超高允许值 线规线规、修规修规规定：规定：Vmax160km/h地段实设最大超高地段实设最大超高单线为单线为125mm，双线为双线为15

19、0mm，城轨线路最大超高允许值城轨线路最大超高允许值120mm。 考虑到低速列车行驶于超高很大的曲线时，有向内考虑到低速列车行驶于超高很大的曲线时，有向内倾覆的危险，尤其当列车在曲线上停车时。为保证行倾覆的危险，尤其当列车在曲线上停车时。为保证行车安全，必须限制外轨超高的最大值。车安全，必须限制外轨超高的最大值。57 5曲线超高的允许设置范围曲线超高的允许设置范围 应不大于最大超高且不小于最小超高，即：应不大于最大超高且不小于最小超高，即： 使客车不产生过超高和货车不产生欠超高，即：使客车不产生过超高和货车不产生欠超高，即： 使客车产生的欠超高和货车产生的过超高不超过其使客车产生的欠超高和货车

20、产生的过超高不超过其相应的允许值，即：相应的允许值，即：maxminhhh RVhRVKH228 .118 .11 gyHqyKhRVhhRV 228 .118 .1158 1 1曲线限速的计算曲线限速的计算 (km/h) 8 .11RhhVqyR代入相应极限值，则得曲线限速的计算公式为：代入相应极限值，则得曲线限速的计算公式为： 考虑到允许未被平衡的离心加速度值，不能超过旅考虑到允许未被平衡的离心加速度值，不能超过旅客舒适允许的限度，则有客舒适允许的限度，则有 ：(km/h) 3 . 4RVR592 2曲线半径对工程的影响曲线半径对工程的影响小半径曲线增加线路长度示意图小半径曲线增加线路长度

21、示意图(1)增加线路长度增加线路长度(2)降低粘着系数降低粘着系数(3)轨道需要加强轨道需要加强(4)增加接触导线的支柱数量增加接触导线的支柱数量60粘粘降降后后的的机机车车牵牵引引力力61轨轨 撑撑62防脱护轨防脱护轨63轨距杆轨距杆加宽外侧道床加宽外侧道床64减减小小支支柱柱间间距距653 3曲线半径对运营的影响曲线半径对运营的影响曲线限速对行车费用曲线限速对行车费用影响示意图影响示意图波浪形磨耗波浪形磨耗(1)增加轮轨磨耗增加轮轨磨耗(2)维修工作量加大维修工作量加大(3)行车费用增加行车费用增加66 1 1最小曲线半径的计算式最小曲线半径的计算式 客货共线客货共线最小曲线半径，主要满足

22、最小曲线半径，主要满足旅客舒适度和轮旅客舒适度和轮轨磨耗均匀轨磨耗均匀两个条件。并应采用较大者，取两个条件。并应采用较大者，取50m的整的整倍数。倍数。 (m) 8 .11max2maxminqyhhVR67式中：式中：Vmax 取取160，140，120，100，80km/h； hmax取取150mm； hqy一般取一般取70mm；困难取；困难取90mm。 (m) 8 .11max2maxminqyhhVR (m) 8 .1122maxmingyqyhhhVVRVh 分别取分别取90，80，70，60，50km/h；hgy一般取一般取30mm；困难取；困难取50mm。68 参考国外资料，抗倾

23、覆安全系数取为参考国外资料，抗倾覆安全系数取为3，所以这里不，所以这里不再考虑。再考虑。 (1)路段设计速度路段设计速度 (2)货物列车通过速度货物列车通过速度 (3)地形条件地形条件6970 路段旅客列车设计行路段旅客列车设计行车速度车速度(km/h)350250200客客20016014012010080最小曲线最小曲线半径半径(m)工程工程条件条件一般一般7000400022003500200016001200800600困难困难35002000280016001200800600500注：特殊困难条件下，在列车进、出站等必须减、加速地段有注：特殊困难条件下，在列车进、出站等必须减、加速

24、地段有充分技术经济依据时，可采用与行车速度相匹配的曲线半径。充分技术经济依据时，可采用与行车速度相匹配的曲线半径。 根据设计速度、工程条件、运输性质、运输需求根据设计速度、工程条件、运输性质、运输需求比选确定，不得小于下表规定的数值。比选确定，不得小于下表规定的数值。71 改建既有线或增建第二线时的最小曲线半径一般条件下改建既有线或增建第二线时的最小曲线半径一般条件下不应小于上表的规定，困难条件下，可经技术经济比选确不应小于上表的规定，困难条件下，可经技术经济比选确定合理的改建方案，以节约工程投资。定合理的改建方案，以节约工程投资。 ( (四四) )曲线半径的选用曲线半径的选用 为了测设、施工

25、和养护的方便，曲线半径一般应取为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、100m的整倍数。的整倍数。 即即12000，10000，8000，7000， 6000，5000，4500，4000，3500，3000，2800，2500，2000，1800，1600，1400，1200，1000，800，700，600，550，500m。72 通常路段的曲线半径应优选下表序列值；困难条通常路段的曲线半径应优选下表序列值；困难条件下，可采用规定范围内件下，可采用规定范围内10m的整数倍。的整数倍。路段设计速度路段设计速度(km/h)(km/h)350350250250200200客客20020

26、01601601401401201201001008080曲线半径曲线半径(m)(m)900090001100011000 5500550080008000 4000400080008000 450045007000 7000 250025005000500020002000400040001600160030003000120012002500250080080020002000线路平面曲线半径优先取值范围线路平面曲线半径优先取值范围 一般优先选用上表值。困难地段，小半径曲线宜集中一般优先选用上表值。困难地段，小半径曲线宜集中设置。设置。73 五、缓和曲线五、缓和曲线 缓和曲线是设置在直线与

27、圆曲线间或不同半径的同向缓和曲线是设置在直线与圆曲线间或不同半径的同向圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。 作用：作用： 设计缓和曲线时，有设计缓和曲线时，有线形选择、线形选择、长度计算、长度计算、如何选用如何选用和保证缓和曲线间圆曲线必要长度和保证缓和曲线间圆曲线必要长度四个问题。四个问题。行车行车缓和缓和；超高；超高缓和缓和；加宽；加宽缓和缓和。 74 (1)直线形超高顺坡，缓和曲线为三次抛物线。直线形超高顺坡，缓和曲线为三次抛物线。 (2)s形超高顺坡。形超高顺坡。 (3)中间为直线、两端为二次抛物线的超高顺坡。中间为直线、两端为二次抛物线的超高顺坡。 (4)

28、半波正弦形超高顺坡。半波正弦形超高顺坡。 (5)一波正弦形超高顺坡。一波正弦形超高顺坡。 我国一直采用我国一直采用直线形超高顺坡的三次抛物线直线形超高顺坡的三次抛物线缓和曲缓和曲线线形。线线形。75线形简单，长度较短，计算方便，易于铺设养护。线形简单，长度较短，计算方便，易于铺设养护。034048202403404820246704056163456401RlllRllRlRllyllRllRllx 03202403635216RlxlRxRlxy )( 00lhi 76 (m) 21hihl(m) 6 . 3max2fhVl (m) 6 . 3max3bVhlQ 1超高顺坡不致使车轮脱轨超高

29、顺坡不致使车轮脱轨 2超高时变率不致使旅客不适超高时变率不致使旅客不适 3欠超高时变率不致影响旅客舒适欠超高时变率不致影响旅客舒适77 综和以上三式，缓和曲线长度综和以上三式，缓和曲线长度l0 的计算公式为：的计算公式为：(m) 6 . 3,6 . 3,max,maxmaxmax3210bVhfhVihllllQ 缓和曲线长度的计算结果应进整为缓和曲线长度的计算结果应进整为10m的整倍数。的整倍数。 新规范依据运输需求、设计速度以及长远发展要求，新规范依据运输需求、设计速度以及长远发展要求，对缓和曲线长度标准进行了修正，一般应优选对缓和曲线长度标准进行了修正，一般应优选表一表一规定规定的数值，

30、但最小缓和曲线长度不得小于的数值，但最小缓和曲线长度不得小于表二表二规定的数值。规定的数值。78表表一一 缓缓和和曲曲线线长长度度 优优选选(m)路段旅客列车路段旅客列车设计行车速度设计行车速度(km/h)350300250200客客200160140120曲曲线线半半径径(m)1400028012000330240120505040404011000370250130606050404010000430270140706050404090004903001607070604040800057035017090706040407000670400200908070504060004902501

31、2090705040500055030016011070604045006003401801207060404000370200140806050350042025016090705030002901801008050280032020011090602500350120906020001501007018001701208016001901309014001501001200190120100014080018079表二表二 最小缓和曲线长度最小缓和曲线长度(m)路段旅客列车设计行车路段旅客列车设计行车速度速度(km/h)350300250200客客20016014012010080工程条件工程条件一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难一一般般困困难难曲曲线线半半径径(m)120002702501901009050404040404020202020202020201100030028021012011060405040504030202020202020201000035033022013012060605040504030202020202020209000400360250140130606060506050402030202