铁道概论-铁路线路--平纵断面文档幻灯片.ppt

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铁路线路,3,新线和改建铁路施工前，需要进行大量的调查研究、技术勘测及总体规划、个体工程设计等工作，即勘察设计。,铁路建设的三个阶段：,前期工作阶段：,主要进行方案研究、初测和初步设计工作。,基本建设阶段：,主要进行定测、技术设计和施工图设计，最后进行工程施工、验交投产。,投资效果反馈：,铁路运营若干年后，由建设单位会同有关部门，对工程质量、技术指标和经济效益等考察验证，以评价设计和施工质量。,2.1.1,铁路的勘测设计,2.1,铁路线路的平纵断面,4,2.1.2,铁路等级及主要技术标准,等 级,铁路在路网中的意义,近期年客货运量,在路网中起骨干作用的铁路,20Mt,在路网中起联络、辅助作用的铁路,20Mt,且,10Mt,为某一地区或企业服务的铁路,10Mt,且,5Mt,为某一地区或企业服务的铁路,5Mt,铁路等级,注：近期为交付运营后第,10,年。,线路等级,是铁路的基本标准。设计铁路时，首先要确定铁路等级。铁路的技术标准和装备类型都要根据铁路等级来选定。,5,2.1.2,铁路等级及主要技术标准,铁路主要技术标准,依据国家要求的年输送能力和确定的铁路等级，考虑沿线资源分布和国家科技发展规划，结合设计线路的地形、地质、气象等自然条件，经过慎重比选，慎重决定铁路的主要技术标准。,铁路主要技术标准包括：正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型等。,6,高速铁路设计应包含以下主要技术标准：,设计速度；,正线线间距；,最小平面曲线半径；,最大坡度；,到发线有效长度；,动车组类型；,列车运行控制方式；,行车指挥方式；,最小行车间隔。,7,2.1.3,线路分类,8,2.1.3,线路分类,1,、按用途,正线：连接车站并贯穿或直股伸入车站的线路。,站线：供列车到达或出发使用的到发线，为列车编组、解体、转线使用的调车线，为货物装卸设的货物线等。,正线,货物线,到发线,调车线,调车线,9,2.1.3,线路分类,1,、按用途,段管线,是指由机务、车辆、工务、电务、供电等段专用并由其管理的线路。如机务段的机车准备线、机车转头用的三角线、转盘线、卸油线；车辆段内车辆检修作业用的线路和工务、电务、供电段内停留轨道车、作业车及其他车辆用的线路。,段管线,段管线,10,2.1.3,线路分类,1,、按用途,岔线,是指在区间或站内与铁路接轨，通往路内外单位（厂矿企业、砂石场、港口、码头、货物仓库）专用线路。,岔线,11,2.1.3,线路分类,1,、按用途,为防止列车或机车、车辆进入另一列车运行线，防止进站停车的列车驶过警冲标进入区间，在支线与正线或到发线衔接处铺设的有效长度不小于,50m,的尽头线叫,安全线,。,安全线,12,2.1.3,线路分类,1,、按用途,为防止在陡长的坡道上失去控制的列车发生冲突或颠覆，根据线路情况，计算确定在区间或站内设置,避难线,，避难线一般设计为有较大的上升坡度，以减缓失控列车的速度。,避难,线,13,2.1.3,线路分类,2,、正线数目,14,铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。,2.2,铁路线路的平面和纵断面,15,2.2,铁路线路的平面和纵断面,线路中心线,是指距钢轨工作边半个轨距的铅垂线,AB,与两路肩边缘水平连线,CD,交点,O,的纵向连线。如下图所示：,L,L/2,A,B,D,C,O,16,线路中心线在水平面上的投影，叫做,铁路线路的平面,(,俯视,),，表明线路的直、曲变化状态（走向）；,线路中心线展直后在铅垂面上的投影，叫,铁路线路的纵断面,（侧视），表明线路的坡度变化（起伏）。,线路纵断面,线路平面,2.2,铁路线路的平面和纵断面,17,线路位置示意图,18,我国铁路曲线的基本形式是：,直线,缓和曲线,圆曲线,缓和曲线,直线,2.2.1,铁路线路的平面及平面图,线路平面,直线,曲线,圆曲线,缓和曲线,一、线路平面组成,19,线路曲线地段,铁路线路在转向处所设的曲线，,圆曲线,基本组成要素有：,曲线半径,R,，,曲线转角,，,曲线长,L,，,切线长度,T,；,1.,圆曲线,2.2.1,铁路线路的平面及平面图,20,圆曲线半径的大小，反映了曲线弯曲度的大小。圆曲线半径越小，弯曲度越大。,一般情况下，曲线半径越大，行车速度可以越高，但工程费用越高。,小半径曲线具有容易适应地形困难的优点，对工程条件有利。,列车在曲线上行驶的速度越快，所产生的离心力也就越大，为保证列车运行的安全、平衡和舒适，必须限制列车通过曲线时的速度。,为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取,50,、,100m,的整数倍。,曲线半径,对运营的影响,21,不考虑缓和曲线时，直接根据数学公式可以得出：,切线长度：,曲线长度：,1,0,的弧长,:,圆曲线的计算,在线路设计时，一般是先设计出,和,R,，再计算出,T,和,L,。,无缓和曲线的曲线地段,22,区间线路的最小曲线半径,客货共线,、,级铁路区间线路最小曲线半径,铁路等级,路段设计行车速度（,km/h,）,200,160,120,120,80,一般（,m,）,3500,2000,1200,1200,600,特殊困难（,m,）,2800,1600,800,800,500,设计速度,（,km/h,）,最小曲线半径,最大曲线半径,一般,困难,一般,困难,200,2200,2000,10000,12000,250,4000,3500,10000,12000,300,4500,12000,14000,350,7000,12000,14000,客运专线铁路区间线路最小曲线半径和最大曲线半径,23,H,G,F,外轨超高,为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度。,外轨超高,24,为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小半径曲线的轨距要适当,加宽,，以使机车车辆能,顺利,通过曲线，并使钢轨与车轮间的,横向力最小,，减少轮轨间的,磨耗,。,轨距加宽,25,2.,缓和曲线,为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免,离心力的突然产生和消除,，常需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和曲线。,缓和曲线介于直线与圆曲线之间，是一个过渡区域。,26,=,=,R,缓和曲线,直线,圆曲线,设置缓和曲线目的是为了保证列车通过曲线时的安全、平顺，以及乘客乘坐舒适。,R,27,缓和曲线,半径,从,R,（或,R,）；,运行中列车的,离心力,逐渐,（或,）；,缓和曲线,轨距加宽,逐渐,（或,）,；,缓和曲线,外轨超高,逐渐,（或,）,。,28,=,=,R,缓和曲线,直线,圆曲线,缓和曲线的特点,28,缓和曲线方程式,我国铁路常用的缓和曲线属于三次抛物线型，其方程式为：,式中：,y,缓和曲线上任意点的纵坐标，,m,；,X,缓和曲线,L,任意点的横坐标，,m,；,R,圆曲线半径，,m,；,L,0,缓和曲线长度，,m,。,29,（,3）缓和曲线的设置,缓和曲线应有足够的长度，在这个长度内，需完成曲线的外超高顺坡、轨距加宽的递减。同时，应该满足以下两点运营要求：,1）车轮的轮缘不致爬上内轨。,外轨超高的坡度限制为：,式中,:K,min,机车或车辆最小轮缘高，,mm D,max,机车或车辆最大固定轴距,mm,当以轮缘最小高度28mm及最大固定轴距6.5代入，得到：,在实际取值中,i,0,一般不大于,2,，以保证车轮轮缘无爬上内轨危险。此时计算出缓和曲线长为,:,30,2）保证乘客乘座舒适,当列车从直线段进入缓和曲线范围内运行时，,外侧车轮,在外轨上,逐渐升高,；当列车从圆曲线段进入缓和曲线范围内运行时，外侧车轮在外轨上,逐渐降低,。如果升降速度过快，会引起乘客的不舒适感设。,设以f（mm/s)表示外侧表示外侧车轮升降速度，则存在如下关系式：,通常规定，在一般地段，,f=32mm/s；在困难地段，f=40mm/s。可以反推出：,在选线设计中，缓和曲线的长度可以按照下表取值：,31,普速地段缓和曲线长度表 （,m,）,32,高速铁路缓和曲线长度表 （,m,）,33,转向相同的相邻两曲线称为,同向曲线,。,转向相反的相邻两曲线称为,反向曲线。,介于两同向曲线间或两反向曲线间一般不太长的直线，称为,夹直线,。,设置夹直线的目的：保证行车运行平顺；确保乘客乘坐舒适感。,3,.同向曲线、反向曲线、夹直线,图,同向曲线与夹支线,图,反向曲线与夹支线,34,在线路设计中，夹直线的最小长度值见下表,旅客列车速度（,Km/h）,140,120,100,80,圆曲线或夹直线最小长度,(m),工程条件,一般,110,80,60,50,困难,70,50,40,30,35,36,曲线路段对运营的影响,限制列车运行速度；,增加轮轨磨耗；,增加轨道设备；,增加轨道养护维修费用。,36,4.,曲线附加阻力,曲线附加阻力：,机车车辆在曲线上运行时的阻力大于同样条件下直线上运行的阻力，其增大部分叫曲线附加阻力，简称曲线阻力。,产生原因：,机车、车辆在曲线上运行时，轮轨间的纵向和横向滑动、轮缘与钢轨内侧面的摩擦增加，同时，由于转向架转向和侧向力作用，上下心盘等部分摩擦加剧。,（,N/KN,）,r,单位曲线阻力（,N/KN）,R,曲线半径（,m）,600,据试验得出的数据。,经验公式：,曲线半径愈小，曲线附加阻力愈大。采用大半径曲线对列车运行的影响小。,37,用一定的比例尺，把线路中心线及其两侧的地面情况投影到水平面上，就是铁路线路平面图。,线路平面图和纵断面图是铁路勘测设计、施工和运营的重要文件。,5,、铁路线路平面图,线路平面图,38,线路纵断面由,平道,、,坡道,及设于变坡点处的,竖曲线,组成。,二、铁路线路的纵断面及纵断面图,1,、变坡点、坡段、坡度、竖曲线,坡度,指以坡段终点对起点的高差与两点之间水平距离的比值,.,用,i,表示。,39,A,B,坡道坡度及坡道附加阻力示意图,40,二、铁路线路的纵断面及纵断面图,坡道坡度及坡道附加阻力示意图,2,、坡道附加阻力,Q,坡道阻力,是机车、车辆的重力沿轨道下坡方向的分力。,单位坡道阻力,等于,坡度的千分数,i,（,N/KN,）,=,i,有正负区分,坡度越大，列车上坡时的坡道阻力也越大，同一台机车（在列车运行速度相同的条件下）所能牵引的列车质量也就越小。,41,（,1,）限制坡度,3,、限制坡度、加力牵引坡度,在一个区段上，决定一台某一类型机车所能牵引的货物列车质量（最大值）的坡度。,又,陡,又,长,限制坡度小，列车质量可以增加，运输能力就大，运营费用就越省。但是限制坡度过小，不容易适应地面的天然起伏，特别是地形变化大的地段，使工程量增大，造价提高。,新建铁路的最大坡度，在单机牵引路段称限制坡度，在两台及以上机车牵引路段称加力牵引坡度，其中最常见的为双机牵引，称双机牵引坡度。,42,客货共线,、,级铁路区间线路最大限制坡度,铁路等级,一般,困难,一般,困难,牵引种类,电力,6.0,15.0,6.0,20.0,内燃,6.0,12.0,6.0,15.0,限制坡度的选定，需要考虑以下问题：,首先，要确保列车运行速度不能过低。,其次，需考虑：铁路等级、地形条件、牵引种类、运输要求、邻线牵引定数。,43,限制坡度对设计线的,输送能力,工程数量,运营质量,具有重要影响。,不同限坡的起伏纵断面,44,（,2,）加力牵引坡度,在一条铁路线的全线范围内，地形是不相同的。有一般地段，有困难地段，还可能有特殊困难地段,(,如跨越山岭地段,),。,在特殊困难地段，线路纵断面的设计有两个方案：,A.,可以修建隧道穿过山岭；,B.,也可以利用高坡,(,坡度值大于限制坡度数值的坡段,),跨越山岭。在这个坡段上，列车必须以双机牵引或多机牵引。这种坡段称为,加力牵引坡段,。例如，我国京张铁路的关沟段和宝成铁路的宝凤段，都采用了加力牵引坡段。,3,、限制坡度、加力牵引坡度,45,图,双机牵引,46,（,3,）动能坡度,机车牵引按限制坡度计算的列车质量，利用列车的牵引力和积累的动能，以不低于机车的计算速度所闯过的、大于限制坡度的坡度称动能坡度。,3,、限制坡度、加力牵引坡度及动能坡度,47,相邻两坡段,(,平道与坡道、坡道与坡道,),的,交点,叫变坡点。,相邻两变坡点间的水平距离称为坡段长度。,列车经过变坡点时，由于坡度的突然变化，车钩内产生附加应力；坡度变化越大，附加应力越大，两车钩上下错移量过大，容易发生,断钩、脱钩,等事故。,为了保证列车的平稳运行和安全，我国铁路规定，在,、,级铁路线路上，当相邻坡段的坡度代数差的绝对值大于,3,、,级铁路大于,4,时，应以竖曲线连接。,竖曲线是纵断面上的圆曲线，竖曲线半径：,、,级铁路为,10000m,，,级铁路为,5000m,。,变坡点,48,线路纵断面图是用一定的比例尺（水平方向为,1:10000,、垂直方向为,1:1000,）和规定的符号，把平面图上的线路中心线展直后投影到铅垂面上，并注有线路平面和纵断面有关资料的图。,4.,铁路线路纵断面图,49,认识线路平、纵断面图,50,51,51,本节小结,铁路等级,铁路主要技术标准,线路分类,铁路线路中心线,线路平面组成,圆曲线要素,缓和曲线,变坡点、坡段、坡度、竖曲线,坡道附加阻力,限制坡度,52,结 束,53,