铁道概论IntroductionofRailway39课件

IntroductionofRailway工1801

铁道工程系张向东铁道概论区间线路纵断面设计Part3纵断面组成：纵断面由长度不同、陡缓各异的坡段组成。坡段的特征用坡段长度Li和坡度值i表示。LiiHi坡段特征LiiHi坡段长度：坡段两端变坡点间的水平距离(m)坡度：i=(Hi/Li)×1000（‰）上坡为正，下坡为负

变坡点：相邻两坡段的坡度变化点纵断面设计的主要内容：一、最大坡度二、坡段长度三、坡段连接四、最大坡度折减一、线路最大坡度1.客运专线最大坡度⑴机车（动车）功率确定的最大坡度值Pk——机车（动车）的吨平均功率（kW/t）；w0——机车（动车）的单位基本阻力（N/kN）；Vmax——机车（动车）的最高运行速度（km/h）。【例如】CRH3动车组以300km/h最高速度运行持续运行的最大坡度为：

CRH3的吨平均功率为21.05kW/t，单位基本阻力为

w0＝0.66＋0.00245Vmax＋0.000132Vmax2

＝0.66＋0.00245×300＋0.000132×3002

＝13.275（N/kN）速度与坡度的适应性动车组最高速度(km/h)单位质量牵引功率(kw/t)速度(km/h)基本阻力(kw/t)牵引力(kN)剩余牵引力(N/kN)单位质量牵引功率(m/s2)均速运行坡度值(‰)CRH3/35019.6735017.7622.074.310.0404.3130013.3325.7512.420.11512.422509.5630.921.340.19821.34CRH2C/30019.6830013.3724.0710.700.09910.7028011.9025.7913.890.12913.892509.8728.8919.020.17619.022006.9336.1129.180.2729.18CRH1/20013.802008.0424.0015.960.1515.961806.8326.6719.840.1819.841605.7230.0024.280.2224.28CRH2/20013．342006.9324.4817.550.1617.551805.9127.1921.280.2021.281604.9930.6025.610.2425.61CRH5/20012．192007.7822.2814.50.13414.51806.6024.8518.250.16918.251605.4627.9622.500.20822.50⑵最大坡度应用情况中国高速铁路最大坡度采用12‰~30‰。

法国高速铁路采用全高速模式，设计速度为300～350km/h，最大坡度为35‰。

日本新干线采用全高速模式，早期最大坡度为20‰以下；不得已时，考虑到列车的动力发生装置、动力传动装置、行车装置及制动器装置的性能，可采用35‰以下的坡度。

德国高速铁路采用客货共线运行模式时，最大坡度为20‰；采用全高速模式时，最大坡度为40‰。

2.客货共线铁路的最大坡度⑴限制坡度

单机牵引普通货物列车，在持续上坡道上，最终以机车计算速度等速运行的坡度；⑵加力牵引坡度

两台及以上机车牵引规定牵引吨数的普通货物列车，在持续上坡道上，最后以机车计算速度等速运行的坡度。限制坡度，不应大于《线规》规定值。限制坡度的最大值（‰）铁路等级ⅠⅡⅢ地形类别平原丘陵山区平原丘陵山区平原丘陵山区牵引种类电力6.012.015.06.015.020.09.018.025.0内燃6.09.012.06.09.015.08.012.018.0⑴限制坡度分方向选择限制坡度：在具备一定条件的线路上，可以在重车方向设置较缓的限制坡度（上坡坡度），在轻车方向设置较陡的限制坡度（下坡坡度），称为分方向选择限制坡度。电力和内燃牵引的加力牵引坡度（‰）限制坡度（‰）双机牵引坡度三机牵引坡度电力内燃电力内燃4.09.08.514.013.05.011.010.516.515.56.013.012.519.018.57.014.514.521.521.08.016.516.024.023.59.018.518.026.525.010.020.020.029.011.022.021.530.012.024.023.513.025.525.014.027.515.029.016.030.0⑵加力牵引坡度3.最大坡度的影响⑴对输送能力的影响365NH·Gj

C=————(Mt/a)106β

NH—折算普通货车对数（对/d）；Gj—普通货车的净载；β—货运波动系数，可取1.15。不同限坡的起伏纵断面

⑵对工程数量的影响①平原地区：一般影响不大，但在有净空要求时影响引线长度和填挖量。②丘陵地区：较大的坡度可使线路高程升降较快，能更好的适应地形起伏，使工程数量减少，工程造价降低。③越岭地段：小于自然纵坡的限制坡度会使线路迂回展长，工程量和造价急剧增加（如下图）。线路翻越高大的分水岭时，采用不同的限制坡度，可能改变越岭垭口，从而影响线路的局部走向。宝秦段不同最大坡度的线路方案示意图成昆线双福峨边间不同限坡方案⑶对运营的影响①ix越大，运营支出越多，行车设备投资也略有增加；②困难地区，ix与自然纵坡相适应，从而缩短线路长度，节省工程投资，并减少运营投入。③一般来说，限制坡度大，对工程有利，对运营不利。二、坡段长度1.坡段长度与工程、运营的关系⑴采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程数量。⑵从列车运行的平稳性要求出发，纵断面坡段长度宜设计为较长的坡段。⑶客运专线铁路，为避免列车运营中的频繁起伏，提高舒适程度，不得连续采用“N”形短坡段。采用大坡度路段，宜避免采用“V”形纵断面。2.最小坡段长度限制

不同速度下的最小坡段长度应满足下表的要求。最小坡段长度表（m）铁路类型客运专线客货共线铁路设计速度(km/h)300~350200~250200160≤140到发线有效长度(m)1050850750650最小坡段长度(m)900（600）800（600）600（400）400400350300250注：括号内数字为困难条件下的最小坡段长度值。采用困难条件下的标准。采用最小坡段长度值的坡段不宜连续使用两个以上。三、坡段连接1.相邻坡段的坡度差⑴坡度差以代数差的绝对值表示，即Δi=|i1-i2|(‰)例如：线路上相邻两个坡度，i1为6‰的下坡，i2为4‰的上坡，则其相邻坡段的坡度差为：Δi=|i1-i2|=|(-6‰)-(+4‰)|=10‰⑵最大坡度差允许值列车牵引质量的大小对列车纵向力起决定作用，在机车功率可变的情况下，列车的牵引质量主要决定于车站到发线有效长度，故直接以远期到发线有效长度作为拟定坡度差的参数。远期到发线有效长度(m)1050850750650550最大坡度差一般810121520(‰)困难1012151825最大坡度差（‰）2.竖曲线⑴竖曲线的定义

在线路纵断面变坡点处设置的与坡段线相切的曲线。⑵竖曲线的线型①圆弧形。②抛物线形：即用一定变坡率的20m短坡段连接起来的竖曲线。⑶竖曲线的设置目的

避免列车通过变坡点时脱钩，以保证行车安全和平顺。⑷竖曲线的设置条件①设置竖曲线的

imina.保证车轮不脱轨

SS4型机车产生的悬空值最大，其重心至前转向架第一轮中心的距离为5.6m，磨耗型踏面轮缘为25mm，则保证不脱轨的

imin=4.5‰。5.6m

i＞4.5‰，设置竖曲线。纵距＞10mm，设置竖曲线。b.轨道自然柔顺条件根据运营实践，普通轨道在纵距为10mm左右而不设竖曲线时，在施工、养护中变坡度点处轨面也能自动形成竖曲线。c.不断钩条件

现场试验均表明，当坡度差≤4.0‰时，列车通过变坡点产生的纵向力与列车在平道上运行产生的纵向力基本上相等，说明在坡度差≤4.0‰，可不设竖曲线。高速铁路线路，

i＞1.0‰，设置竖曲线。

i＞4.0‰，设置竖曲线。

i＞4.0‰，夹坡段长度。②竖曲线不与缓和曲线重叠设置。③竖曲线不宜与平面圆曲线重叠设置。④竖曲线不应设置在明桥面桥上。⑤竖曲线不应与道岔重叠。⑥竖曲线不应与无缝线路的温度伸缩调节器重叠。⑸竖曲线半径标准①最小竖曲线半径综合分析限制竖曲线半径取值的各项因素可见，对竖曲线最小半径起控制作用的，是旅客舒适度条件,其值如下表所示。铁路类型客运专线客货共线设计最高行车速度(km/h)350300250200200、160V≤140Rsh(m)25000