铁路选线线路平面和纵断面设计课件.pptx
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- 铁路 线线 平面 纵断面 设计 课件
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1、一、线路中心线n线路的空间位置是由它的平面和纵断面决定的。用路基横断面上的O点在纵向的连线表示的。O点为距外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平线CD的交点。第一节 概 述n线路纵断面:是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、线路中心线的立面图,表示线路起伏情况,其高程为路肩高程。n线路平面:线路中心线在水平面上的投影,表示线路平面状况。n线路设计的基本要求 l保证行车安全和平顺主要指:不脱钩,不断钩,不脱轨,不途停,不运缓与旅客乘车舒适。l力争节约资金综合考虑工程和运营的影响,力争达到达到最佳投资效益。l合理布置建筑物既要满足各类建筑物的技术要求,还要保证它们协调配合、总体布置合理第二节 铁路线路平
2、面设计n铁路线路平面设计:铁路线路平面设计:指设计铁路线路空间曲线在地形平面的投影。通过灵活设计线路的直线、圆曲线和缓和曲线等技术参数,不仅可以使设计线满足铁路行车安全、平稳和舒适的条件,同时可使得工程和运营条件达到最佳。因此,铁路线路平面设计是选线设计的一个重要组成部分。一、平面组成和曲线要求n线路平面:由曲线和与之相切的直线组成。n铁路曲线:由圆曲线和缓和曲线构成。概略设计的平面概略设计的平面详细设计的平面详细设计的平面二、直线n直线设计的一般原则l根据地形地物条件,使直线与曲线相互协调l力争设置较长直线,减少交点个数,以缩短线路长度,改善运营条件l力求减少交点转角的度数n夹直线概念 夹直
3、线是指相邻两曲线间的直线段,即前一曲线的终点(HZ1)与后一曲线的起点(ZH2)间的直线n夹直线应满足的条件1)满足养护维修的要求,LJmin4080m2)满足行车平稳的要求,LJminVmaxtz/3.6+LZn夹直线的最小长度旅客列车路段设计旅客列车路段设计速度(速度(km/hkm/h)3503502502502002001601601401401201201001008080L LJ J(m m)推荐推荐280280170170140140130130110110808060605050最小最小21021012012010010080807070505040403030n夹直线长度的设计
4、条件夹直线长度LJ =相邻两曲线交点之间的距离-T1-T2在平面仅绘出圆曲线时,相邻两圆曲线端点(YZ1,ZY1)间的直线长度为:Ll01/2+LJmin+l02/2n调整夹直线方法1、曲线半径对工程影响n 增加线路长度三、圆曲线n降低粘着系数n轨道需要加强 小半径曲线上,装置轨撑和轨距杆,加铺轨枕,增加曲线外侧道床宽度,增铺道碴,从而增大工程投资。n增加接触导线的支柱数量为防止受电弓与接触导线脱离,接触导线的支柱间距应随曲线半径的减小而缩短,从而增加了导线支柱的数量。2、曲线半径对运营的影响n增加轮轨磨耗n维修工作量增大n行车费用增高n总之,小半径曲线在困难地段,能大量节省工程费用,但不利于
5、运营,特别是曲线限制行车速度时,影响更为严重。因此必须根据设计线的具体情况,综合工程与运营的利弊,选定设计线合理的最小曲线半径。3、最小曲线半径计算式n最小曲线半径是一条设计干线或其中某一路段允许采用的曲线半径最小值。其确定因素主要是旅客舒适条件和钢轨磨耗均等条件。n旅客舒适条件 11.8Vmax2Rmin1=(m)hmax+hQYn轮轨磨耗均等条件 11.8(Vmax2-VJF2)高速通过时:Rmin1=(m)hQY 11.8(VJF2-VH2)低速通过时:Rmin2=(m)hGY 11.8(Vmax2-VH2)上两式相加:Rmin3=(m)hQY+hGY Rmin=maxRmin1,Rmi
6、n1,Rmin34、选定最小曲线半径的影响因素n路段最高设计速度n货物列车的通过速度n地形条件 设计线最小曲线半径可根据具体情况分路段拟定。必要时,可初步拟定两个以上的最小曲线半径,选取设计线的代表性地段,通过技术经济比较,并结合上述因素分析评价,确定采用的最小曲线半径。四、缓和曲线1、设置缓和曲线的作用n连接直线和半径为R的曲线;曲率由直线上的0渐变为1/R;n在缓和曲线范围内,外轨超高由直线上的0值逐渐增加到圆曲线的超高度;n当缓和曲线与半径小于350m的圆曲线相连接时,在整个缓和曲线范围内,轨距加宽值由零逐渐增加到圆曲线的加宽值。n常用的线型 直线顺坡式三次抛物线n基本方程应满足的条件
7、当l=0 时,K=0;当l=l0时,K=1/Rn特征:一条曲率和超高均渐变的空间曲线。2、缓和曲线的长度计算n超高顺坡不致使车轮脱轨最大固定轴距轮缘最小高度外轨超高顺坡maxmin0maxmin0LKiLKi2:,2,00100001hliihl则取n超高时变率不致使旅客不适 旅客列车以最高速度通过缓和曲线时,外轮在外轨上逐渐升高,其升高速度即超高时变率,不应大于保证旅客舒适的容许值 f(mm/s),即flVhVlhth02maxmax026.3 )6.3/(fVhl6.3 max02n欠超高时变率不致影响旅客舒适 旅客列车以最高速度通过缓和曲线时,欠超高时变率不应大于保证旅客舒适的容许值b(
8、mm/s),即 blVhVlhth03maxqmax03qq6.3 )6.3/(bVhl 6.3 maxq03n最小缓和曲线长度的确定 最小缓和曲线长度l0应取上述诸式计算结果的最大值,并进整为10m,不足20m者取20m。即:bVhfVhihllll6.3 ,6.3 ,max,maxmaxqmax00302010第三节 区间线路纵断面设计本节要点:n最大坡度n坡段长度n坡段连接n最大坡度的折减n坡段组成坡段组成l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和坡度值表示。l坡段长度坡段长度L:为坡段两端变坡点间的水平距离(m)。l坡度值坡度值i:为该坡段两端变坡点的高差Hi与坡段
9、长度Li的比值,以千分数表示,即i=(Hi/Li)1000(),上坡取正,下坡取负。l变坡点变坡点:相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。一、线路的最大坡度n新建铁路的最大坡度l单机牵引地段为限制坡度,多机牵引地段为加力牵引坡度,常见的为双机牵引坡度l限制坡度:是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;l加力牵引坡度:是两台及以上机车牵引规定牵引定数的普通货物列车,在持续上坡道上,最后以机车计算速度等速运行的坡度。(一)限制坡度1、限制坡度对工程和运营的影响n对输送能力的影响365NHGj C=(Mt/a)106 各种限制坡度的输送能力图n对工程数量的影响n平原地区
10、:一般影响不大,但在有净空要求时影响引线长度和填挖量。n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。不同限坡的起伏纵断面 n越岭地段:小于自然纵坡的限制坡度会使线路迂回展长,工程数量和造价急剧增加(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n越岭地段: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。n对运营的影响nIx越大则Gx越小,运营支出增加,行车设备投资增加;n困难地区,ix自然纵坡相适
11、应,从而缩短线路长度,节省工程投资,并减少运营投入。n一般来说,限制坡度大,对工程有利,对运营不利。2、影响限制坡度选择的因素n铁路等级n铁路等级越高,则设计线的意义、作用和客货运量越大,更需要有良好的运营条件和较低的运输成本,因此宜采用较小的限制坡度。n运输需求和机车类型n输送能力与货物列车牵引吨数有关,而牵引吨数是由限制坡度值与机车类型决定的。所以限制坡度的选择,应根据运输任务,结合机车类型一并考虑。力争选定的限制坡度与平均自然纵坡相适应,不引起额外展线。同时选择恰当的机车类型,满足运输要求。n地形条件n地形条件是选择限制坡度的重要因素,限制坡度要和地形相适应。既不能选择过小的限制坡度,引
12、起大量人工展线;又不能选择过大的限制坡度,使该限坡得不到充分利用,节省工程的效果不显著,却给运营带来不良影响。n邻线的牵引定数n则选择限制坡度时,应考虑与邻线牵引定数相协调,尽量使其统一。这样,直通货物列车可避免在接轨站的甩挂作业,加速货物运送,降低运输成本。n我国既有铁路干线的限制坡度,4者约占1/4,6者约占1/2,12者约占1/4,少数干线为9或10,全国路网基本形成了4、6与12的限制坡度系统。n符合线规规定l设计线选定的限制坡度,不应大于线规规定值,如表所示。l限制坡度最小值,线规未作规定,但通常取为4。这是因为限制坡度若小于4,牵引质量受起动条件和到发线有效长度(一般最长取1050
13、m)的限制而不能实现,而工程投资却可能有所增加。铁路 等级地形 类别平原丘陵 山区 平原丘陵 山区 平原 丘陵 山区牵引 电力6.012.0 15.06.015.0 20.09.018.0 25.0种类 内燃6.09.012.06.09.015.08.012.0 18.0限制坡度最大值()3、分方向选择限制坡度n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)。n分方向选择限坡的条件n轻重车方向货流显著不平衡且预计将来也不致发生巨大变化。n轻车方向上升的平均自然纵坡较陡,而重车方向上升的平均自然纵坡较缓,分方向选
14、择限制坡度,可以节省大量工程。n技术经济比较证明分方向选择限制坡度是合理的。n轻车方向限制坡度的限制值n不大于重车方向限制坡度的三机牵引坡度值;n根据轻车方向的牵引质量Gq所计算的最大坡度,即y Fj-(P w0+Gq w0(p)”)ixq=()(P+Gq)g zjQZqzQZzzjQZpzjQZqqqwqwqqwqqnG00)(0)1()()((二)加力坡度n采用原则l应从设计线意义、地形条件以及节省工程和不利运营等方面全面分析,比选确定。n采用加力坡度的注意事项l加力牵引坡度应集中使用,使补机能在较长的路段上行驶,提高其利用率。l加力坡度的起讫站,宜有一个为区段站或其他有机务设备的车站,困
15、难时也应尽量与这类车站接近,以利用其机务设备。l与起讫站邻接的加力牵引区间的往返行车时分,要相应减少,以免限制通过能力。l加力牵引是采用重联牵引或补机推送,与牵引质量及车钩强度有关。n加力坡度最大值l 加力坡度的最大值取决于货物列车在陡坡上的运营条件,包括下坡的制动安全和闸瓦磨耗,上坡的能量消耗,以及车站技术作业对通过能力的影响等。蒸汽机车下坡时完全依靠闸瓦制动,而电力、内燃机车则可用电阻制动、控制下坡速度,运营条件差别很大,因而要分别规定其最大的加力牵引坡度。l 我国线规规定的蒸汽、内燃、电力牵引的最大加力牵引坡度值分别为20 、25 、30。n双机牵引地段的加算坡度:y Fj-(Pw0+G
16、 w0”)iJL=()(P+G)g(1+)y Fj-(2 Pw0+G w0”)iJL=()(2P+G)gn加力坡度的计算n多机牵引限制坡度上的牵引吨数,在加力牵引地段以机车计算速度做等速运行C=0。二、坡段长度n坡段长度对工程和运营的影响l较短的坡段长度一般有利于适应地形变化,减少桥、隧工程,节省工程投资。n设置坡段长度的技术条件l最短坡段长度应保证坡段两端所设置的竖曲线不在坡段中间重叠。l坡段长度的设置要保证不致产生断钩事故。n最小坡段长度n铁路线路设计规范:远期到发线有效长度(m)1050850750650最小坡段长度400350300250n可采用200m坡段长度的情况:l凸形纵断面坡顶
17、(凹形纵断面底部为缓和坡凸形纵断面坡顶(凹形纵断面底部为缓和坡度代数差而设置的分坡平段仍应满足最小坡度代数差而设置的分坡平段仍应满足最小坡段长要求)。段长要求)。l因最大坡度折减而形成的坡段因最大坡度折减而形成的坡段l在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置在两个同向坡段之间为了缓和坡度差而设置的缓和坡段的缓和坡段l长路堑内为排水而设置的人字坡段长路堑内为排水而设置的人字坡段三、坡段连接n相邻坡段坡度差l坡度差的计算:坡度差的计算:以代数差的绝对值表示,即以代数差的绝对值表示,即 i i=|i i1-i i2|()i i=|i i1-i i2|=|(-6)-(+4)|=10 例如,线路上有相邻两
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