铁路线路平纵面设计.pptx
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1、1 1)外轨超高h h的作用及其设置方法;2 2)缓和曲线l l0 0的作用.3 3)曲线半径、最大坡度及坡段设计对铁路工程和运营的影响;熟悉:第1页/共96页了解:1)外轨未被平衡的超高、最大超高允许值及超高的允许设置范围;2)缓和曲线的几何特征、几何形位条件及常用线型;3)线间距离及其加宽方法与标准;4)最大坡度折减的原因5)桥涵、隧道、路基和站坪平纵面设计要求。第2页/共96页第一节第一节 概概 述述线路中心线:路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线ABAB与路肩水平线CDCD的交点O O在纵向的连线。线路的线路的空间位置空间位置是由它的是由它的平面和纵断面平面和纵断面决定的。决定的。第3页
2、/共96页线路的空间位置是由它的平面和纵断面决定的线路平面:线路中心线在水平面上的投影,表示线路平面状况。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。第4页/共96页第5页/共96页线路平纵面设计满足三个基本要求:(1):必须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等(2):应力争节约资金。即既要力争减少工程数量、降低工程造价;又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件,节约运营支出。(3):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6页/共96页第二节第二节 区间线路平面
3、设计区间线路平面设计一、平面组成和曲线要求组成:直线、圆曲线、缓和曲线概略定线时,仅绘出未加设缓和曲线的圆曲线。要素:a a、R R、TyTy、LyLy和外矢距EyEy 第7页/共96页 详细定线,加设缓和曲线的曲线。要素:a、R、l0、T、L和E。第8页/共96页纸上定平面的方法纸上定平面的方法:相邻直线间用曲线连接,由大到小合理选用适当的曲线半径。地势开阔,先直线后曲线。曲线毗邻,先曲线后直线注意夹直线问题。选定曲线半径后,量出偏角,再计算曲线要素和起讫点里程。第9页/共96页 以下,将分别以平面(a)直线、(b)圆曲线、(c)缓和曲线以及非单线线路设计时(d)线间距离几个方面来讨论平面设
4、计的问题。第10页/共96页二、直线二、直线1.直线与曲线相互协调2.设置较长直线,减少交点个数3.力求减少交点转角的度数4.夹直线:前曲线HZ1与后曲线ZH2间的直线第11页/共96页最小夹直线长度应满足养护、行车平稳等要求我国规范规定夹直线应满足的以下最小长度表13-1纸上定线,仅绘出圆曲线,相邻YZ点ZY点间直线段应满足:第12页/共96页1 1)减小曲线半径,2 2)选用较短的缓和曲线长度,3 3)改移夹直线位置,4 4)合并同向曲线调整夹直线长度的方法:第13页/共96页三、圆曲线三、圆曲线讨论以下几个问题:(一)曲线外轨超高-P55P55(二)曲线半径对工程和运营的影响(三)最小曲
5、线半径R Rminmin的选定 -此为主要技术标准的确定(四)曲线半径的选用 此为设计时每个曲线的参数第14页/共96页(一一)曲线轨道曲线轨道外轨超高外轨超高-P55工程节约,运营条件良好直线折线曲线 离心加速度:人体承受0.30.50.30.5m/sm/s2 2 当V=120Km/h R=3000mV=120Km/h R=3000m V=300Km/h R=20000m V=300Km/h R=20000m安全、舒适 超高第15页/共96页1.1.外轨超高的外轨超高的作用作用及其设置及其设置方法方法定义:外轨超高是指曲线外轨顶面与内轨顶面水平高度之差。见P55 P55 图2-112-11设
6、置原因:列车在曲线上运动产生惯性离心力,第16页/共96页设置作用:抵消惯性离心力的作用,达到内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等,满足旅客舒适感,提高线路稳定性和安全性。设置方法:主要有外轨提高法和线路中心高度不变法 1 1)外轨提高法:保持内轨高程不变而只是抬高外轨,是我国铁路普遍使用的方法。2 2)线路中心高度不变法:内外轨分别各降低和抬高超高值的一半而保证线路中心标高不变。在建筑限界受到限制时才采用。第17页/共96页2.2.外轨超高度的外轨超高度的计算计算计算简化:将车体视为一个平面。车体重量轨道反力向心力轨头中心线距离外轨超高ABCABCEDOEDO由于h h很小,可取:则:(3-6
7、3-6)(1 1)超高公式第18页/共96页车体作曲线运动产生的离心力为:g-g-重力加速度;v-v-行车速度;单位取m/sm/s时用v v,取km/hkm/h时用V V;R-R-曲线半径。第19页/共96页为保证内外两股钢轨受力相等,令则有:取得:当V V取各次列车的平均速度时,则:单位换算第20页/共96页 (2 2)如何计算平均速度?方法1 1.全面考虑每一次列车的速度和质量 平均速度取每昼夜通过该曲线列车牵引质量的加权平均速度:N-N-每昼夜通过的相同速度和牵引质量的列车次数P-P-列车牵引质量上式计算的平均速度适用于客货混运的既有铁路。均方根速度法(2-11)需要记忆!第21页/共9
8、6页方法2.2.在新线设计和施工时,采用简化方法计算相应的超高值按下式计算:-预计该地段的最大行车速度,以km/hkm/h计。曲线超高应在整个缓和曲线内完成 P P6464困难条件下2 2)当计算值大于2 2时,按2 2设置。1 1)顺坡坡度一般应第22页/共96页3.3.外轨外轨未被平衡未被平衡的超高的超高原因:当V=VpV=Vp时,惯性力与超高提供的向心力正好相等;两股钢轨承受相同荷载,旅客没有不舒适感;当V VpV Vp,离心力 向心力,超高不足,称为欠超高;外轨承受偏载,旅客感觉不舒适。当VVpVVp,离心力 内侧曲线实设超高内侧曲线实设超高2.2.加宽值计算加宽值计算不同曲线半径的线
9、间距离加宽值,可以在不同曲线半径的线间距离加宽值,可以在线规线规中查得。中查得。第59页/共96页1 1)加长内侧加长内侧曲线的曲线的缓和缓和曲线长度曲线长度2 2)加宽加宽两端夹两端夹直直线段的线间距线段的线间距3.3.加宽方法加宽方法第60页/共96页第二节第二节 区间线路区间线路纵断面纵断面设计设计 第61页/共96页纵断面的基本概念纵断面的基本概念组成: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和坡度值表示变坡点坡段长度坡度值上坡取正,下坡取负()第62页/共96页纵断面设计纵断面设计内容内容线路最大坡度 限坡、加力坡坡段长度坡段连接坡度差、竖曲线坡段坡度折减曲线地段、
10、小半径曲线地段、隧道地段。第63页/共96页一、线路的最大坡度一、线路的最大坡度imax 一条铁路所限定的设计坡度的最大值。单机牵引地段为限制坡度 ix G,以vJ 等速运行的持续上坡道坡度多机牵引地段为加力牵引坡度 两台及以上机车牵引G,以vJ等速运行其中G设计要求:ijs=isj+iR+iSimax第64页/共96页(一)限制坡度ix1 1.ix对工程和运营的影响:一般,ix大,对工程有利,对运营不利。ipz陡峻地区,应采用与其相适应的较大的ix2 2.影响ix选择的因素铁路等级;C C和机车类型;地形条件;邻线G G第65页/共96页图1318 宝秦段不同最大坡度的线路方案示意图图131
11、7 不同限坡的起伏纵断面第66页/共96页线规规定:表13-4 13-4 ix最大值最小限制坡度:通常取443 3.分方向选择ix条件:货流显著不平衡且将来不致变化;自然纵坡;经过技术经济比较铁路铁路等级等级地形地形类别类别平原平原丘陵丘陵山区山区平原平原丘陵丘陵山区山区平原平原丘陵丘陵山区山区牵引牵引电力电力6.012.015.06.015.020.09.018.025.0种类种类内燃内燃6.09.012.06.09.015.08.012.018.0第67页/共96页(二)加力牵引坡度(二)加力牵引坡度iJL计算计算(某些越岭地段)(某些越岭地段)双机牵引地段的加力坡度,由公式12-57注意
12、:机务设备;摘挂机作业时分;车钩强度;下坡安全;集中使用规范规定:表13-5第68页/共96页二、坡段长度二、坡段长度L Li iL Li i较长对运营有利,对工程不利。L Li i较短可以节约工程数量,但对运营不利。最短L Li i 应保证两端竖曲线不在坡段中间重叠L Li i 保证不断钩。工程条件许可情况下,坡段长度应尽可能长些,不短于表13-6数值,且为50m整倍数。远远期到发线有效长度期到发线有效长度(m)1050850 750 650 550以下以下最小坡段长度最小坡段长度400350 300 250200第69页/共96页1 1)凸形凸形纵断面纵断面坡顶坡顶为缓和坡为缓和坡度代数差
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