19线路纵断面设计

第六讲线路纵断面设计一、区间线路的纵断面设计概述二、限制坡度三、加力牵引坡度四、坡段长度五、坡段的连接六、最大坡度折减七、坡段设计对行车费运的影响九、线路平面和纵断面图八、其它地段平纵断面设计纵断面设计是在平面设计的基础上拉坡定线的过程。其内容包括：a在初步设计阶段确定最大坡度b坡段长度c坡段连接d坡度折减一、区间线路的纵断面设计概述1纵断面设计1)纵断面坡段A、坡段长：坡段两端变坡点之间的水平距离LB、坡度：坡段两端变坡点之间高差H与L之比2)纵断面坡度的连接A、坡度代数差B、竖曲线2纵断面的设计分类1)定义：是指在机车牵引货物列车在持续上坡道上最终能以计算速度运行的坡度。3线路的最大坡度线路的最大坡度的两种情况：1)在单机牵引地段即为限制坡度ix；2)在多机牵引区段即为加力牵引坡度iJL；注：它们既是该区段内的最大坡度，又是确定牵引质量的条件。2)ix的选择对运输能力有很大的影响。3)机车、乘务员、车辆、机务、能源一系列与行车有关的支出将大大增加。4)纵断面设计在选择具体的坡度时余地大，更有利地适应地形的起伏情况，从而减少了工程量。'0''0()JxxFPgiGgi二、限制坡度1限制坡度的意义1)限制坡度是单机牵引区段内计算牵引质量的依据。1)线路等级2)运输要求和牵引动力3)地形条件4)邻线的牵引定数5)符合《规范》规定。2影响坡度选择的因素分方向选择限制坡度应具备的条件：1）轻重车方向货流选择不平衡而且预计将来也不会有很大的改变；2)轻车方向平均上坡自然坡度较陡，重车方向平均上坡自然坡度较缓；3)通过技术经济进行比较认为合理。3分方向选择限制坡度一般在地形非常陡峻的越岭地区或自然陡坡地段，若以单机牵引设计可能会引起大量的桥隧工程且线路严重展长，则可考虑用双机或多机牵引，适当增大最大坡度以减少工程。三、加力牵引坡度1加力牵引坡度原因加力牵引坡度的坡度值iJL，可根据限制坡度上的牵引吨数、机车台数和加力牵引方式，按下式计算。00()()()JJLFPGigPG　　‰2加力牵引坡度的计算1)加力牵引地段的两端应有机车的整备作业和补机摘机作业；2)机车台数增多一般有浪费；（各机车操纵不一致）3)应集中使用加力坡段；4)根据车钩温度和作业便利的考虑，可用双机重联或补机推送。3采用加力牵引应注意的事项相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。相邻两变坡点间的水平距离称为坡段长度。四、坡段长度1)在符合地形的条件下工程量不大，越长越好。2)一般情况下，最小不应当短于半个远期货物列车长度。3)应保证坡段两端所设的竖曲线不在坡段中间重叠。4)保证不致产生断钩事故。5）凸形纵断面坡顶为缓和坡度差而设置的分坡平段，其长度宜为200m。凹形纵断面坡顶为缓和坡度差而设置的分坡平段，其长度取值与远期到发线有效长度有关。坡段长度的设置原则：6)在下列特殊情况下若有必要，坡度的长度可缩短至200m：①因最大坡度折减而形成的坡段。②两个同向坡段之间或者平坡与上下坡之间为缓和而设置的缓和地段。③路堑内代替分坡平段的人字坡段，以利侧沟排水。1)△i=|i1-i2|；2)对线路的影响；3)确定△i允许值；4)如果纵断面设计超限，则应予以调整。五、坡段的连接1坡度的代数差①为什么设竖曲线：A、车辆振动、局部加速度增大，旅客不适。B、蒸汽机车导致导轨悬空。C、车钩上下错动，可能会引起脱钩。D、不能保证司机通视良好，可能撞人。2竖曲线②设置竖曲线需要考虑的条件A、舒适度max22(m)3.6shshVR　　B、运行安全条件列车通过凸形竖曲线时，产生向上的竖直离心力，使车辆有上浮车辆倾向，上浮车辆在横向力作用下容易产生脱轨事故。C、《线规》规定。(m)2000SHSHRiT　　　③竖曲线的几何要素A、竖曲线切线长Ⅰ、Ⅱ级铁路：10000m;5SHshRTiⅢ级铁路：5000m;2.5SHshRTiKSHB、竖曲线长度2(m)SHSHKT　　C、竖曲线纵距式中x为切线上计算点至竖曲线起点的距离。2(m)2SHxyR　　D竖曲线外矢距22shshshTER纵断面设计时，设计标高＝未设竖曲线的计算标高±竖曲线纵距y④设计标高⑤竖曲线的设置条件A、满足线路等级条件和坡度差，才设竖曲线。B、竖曲线不与缓和曲线重叠。竖曲线范围内，轨面高程以一定的曲率变化；缓和曲线范围内，外轨高程以一定的超高顺坡变化。如两者重叠，一方面在轨道铺设和养护时，外轨高程不易控制；另一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形竖曲线，都要改变形状，影响行车的平稳。为了保证竖曲线不与缓和曲线重叠，纵断面设计时，变坡点离开缓和曲线起终点的距离，不应小于竖曲线的切线长。C、竖曲线不应设在明桥面上。在明桥(无碴桥)面上设置竖曲线时，其曲率要用木枕高度调整，每根木枕厚度都不同，若要按固定位置顺序铺设，给施工、养护带来困难。为了保证竖曲线不设在明桥面上，变坡点距明桥面端点的距离，不应小于竖曲线的切线长。D、竖曲线不应与道岔重叠。道岔的尖轨和辙叉应位于同—平面上，如将其设在竖曲线的曲面上，则道岔的铺设与转换都有困难；同时道岔的导曲线和竖曲线重合，列车通过道岔的平稳性降低。为了保证竖曲线不与道岔重叠，变坡点与车站站坪端点的距离。不应小于竖曲线的切线长。在必须用足最大坡度的地段，由于曲线或隧道附加阻力的影响，而不能用足最大坡度称为最大坡度折减。六、最大坡度折减1原因曲线地段的最大坡度折减就是使实际坡度与曲线当量之和不超过最大坡度。2曲线地段的最大坡度折减1）折减原则①时不用折减；②既要考虑必要的折减，又不能折减过多，以免损失高度、展长线路；a折减范围应当是未加缓和曲线前的圆曲线范围；b折减后求得的坡度值保留一位小数，第二位舍去。maxRiii①大于200m的直线段可设为一个坡段，按最大坡度设计，不予折减；6001600()rRgigRgR　　‰②长度不小于近期货物列车长度的圆曲线可设为一个坡段；2）折减方法③长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线阻力的坡度减缓值为：6001600()18010.5()yRiiiLgRiRLgRLLπ　　‰式中α——曲线转角（°）；Ly——圆曲线长度(m)；R——圆曲线半径(m)；Li——减缓坡段长度(m)，当坡长大于货物列车长度时，取货物列车长度。10.5RiiL折减值：（‰）④连续若干各长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线段长度又小于200m，可把小于200m的直线段分开，并入曲线两端进行折减；条件：200myLLLL直＜，＜10.5RiiL折减值：（‰）⑤连续若干各长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线段长度又小于200m，也可把连续的小曲线合并成一个折减坡度，200myLLLL直＜，＜条件：⑥当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡度上分配的偏角度应按两个坡度上曲线长度的比例计算。3例设计线为电力牵引，限制坡度为12‰，近期货物列车长度为400m。线路平面如图所示，该地段需用足限制坡度上坡，路段设计速度为100km／h，试设计其纵断面。2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m10解：设计纵断面坡度折减方法如下：(1)将长度大于近期货物列车的①圆曲线，设计为一个坡段，坡段长度取500m，设计坡度为6006001211.2511.2800xiiR‰，取为‰400m(2)将②号曲线前长度不小于200m的直线段，设计为长度200m的坡段，坡度不予减缓，按限制坡度12‰设计。2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m1015400m(3)将长度小于近期货物列车长度的②号圆曲线，设计为一个坡段，坡段长度取300m，设计坡度为2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m10158.5410.510.526.41211.0811.0300xiiiL‰，取为‰(4)将②号曲线后长度不小于200m的直线段，设计为长度350m的坡段，坡度不予减缓，按限制坡度12‰设计。2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m10158.547.462251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②6.89m10158.547.46(5)将长度小于近期货物列车的③、④两圆曲线，连同中间小于200m的直线段，划分为长度各为250m两个坡度进行减缓，设计坡度分别为65.05112.958.3210.510.513.51211.4311.425010.510.518.41211.2311.2250xixiiiLiiL‰，取为‰‰，取为‰2251211.2121211.411.011.212500200300350250250α=34°36′R=800Ly=483.11α=26°24′R=600Ly=276.46α=13°30′R=550Ly=129.59α=18°24′R=550Ly=176.63366178①③④②第一坡段第二坡段第三坡段第四坡段第五坡段第六坡段max()Riiii　　‰在小半径曲线上，除了曲线阻力应进行最大坡折减外，还由于粘着牵引力降低应进行粘降折减（Δiμ）。在小半径曲线上总折减为：4小半径曲线的最大坡度折减1)折减原因①隧道空气附加阻力；②蒸汽、内燃机车的烟进入司机室，采取通过提高过洞速度的办法，（长大隧道采取通风设备解决）；③轨面潮湿油污产生粘降；④内燃机车散热不良，功率降低，功率修正；5隧道内最大坡度折减2）折减系数①电力牵引：仅有附加阻力折减；②内燃和蒸汽机车还应考虑过洞速度；③注意隧道应先进行隧道折减，再进行曲线折减maxsRiiii3）折减范围实际上从机车进入隧道开始起，到车尾出隧道为止都应进行折减，但简化后，隧道内随折减坡度取值。2)内燃机车、蒸汽机车牵引时，若隧道长度所要求的过洞速度高于机车计算速度时，则应在隧道上坡进洞前方设置加速缓坡。3）计算（略）1)内燃机车、蒸汽机车，若折减后验证进洞速度低于规定，应设加速缓坡。6加速缓坡加算1)坡度大费用高，坡度小费用低2)纵断面的组合影响七、坡段设计对行车费运的影响1坡度对行车费的影响1）陡长下坡道，借助重力下滑。速度增加，即需制动，一则损失动能，二则增