2讲 铁路线的平面和纵断面

铁路线路的平面和纵断面一、铁路线路的平面及平面图一条铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线表示的。

中心线点的位置是在路肩连线CD的中点O，如图2-1-2所示。

图2-1-2铁路线路中心线点的位置（一）铁路线路平面的组成要素线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面；线路中心线（展直后）在垂直面上的投影，叫做铁路线路的纵断面。

从运营的观点来看，最理想的线路是既直又平的线路。

但是天然地面情况复杂多变（有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物），如果把铁路修得过于平直，就会造成工程数量和工程费用大，且工期长，这样既不经济，又不合理，有时也不现实。

从工程的角度来看，铁路线路最好是随自然地形起伏变化，这样，既可以减少工程数量、降低造价，甚至可以缩短工期。

但是这会给列车运营造成很大困难，甚至影响铁路行车的安全与平稳。

选定铁路线路的空间位置，应该综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，在满足运营基本要求的前提下，尽量减少工程量，降低造价。

如某条铁路经过A、B、C三点（图2-1-3），如果把AB和BC分别用直线连接起来，那么在AB之间要建筑两座桥梁，在BC 之间要开凿一座隧道。

在工程上是不合理、不经济的，而应分别用折线ADB和BEC来代替。

在折线的转角处，则用曲线来连接。

因此，直线和曲线就成为线路平面的组成要素。

图2-1-3铁路线路绕避地形障碍示意图（二）曲线附加阻力与曲线半径列车在线路上运行，总会受到各种阻力。

阻力方向与列车运行方向相反。

归纳起来，阻力主要有两大类。

1.基本阻力基本阻力是指列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力。

包括车轴与轴承之间的摩擦阻力、轮轨之间的摩擦阻力，以及钢轨接头对车轮的撞击阻力等。

基本阻力在列车运行时总是存在的。

2.附加阻力附加阻力是列车在线路上运行时，除基本阻力外所受到的额外阻力。

如坡道阻力、曲线阻力、起动阻力等。

附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定。

线路平面上有了曲线（弯道）后，给列车运行造成阻力增大和限制列车速度等不良影响。

铁路线路的平面和纵断面一、铁路线路的平面及平面图一条铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线表示的。

中心线点的位置是在路肩连线CD的中点O，如图2-1-2所示。

图2-1-2铁路线路中心线点的位置（一）铁路线路平面的组成要素线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面；线路中心线（展直后）在垂直面上的投影，叫做铁路线路的纵断面。

从运营的观点来看，最理想的线路是既直又平的线路。

但是天然地面情况复杂多变（有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物），如果把铁路修得过于平直，就会造成工程数量和工程费用大，且工期长，这样既不经济，又不合理，有时也不现实。

从工程的角度来看，铁路线路最好是随自然地形起伏变化，这样，既可以减少工程数量、降低造价，甚至可以缩短工期。

但是这会给列车运营造成很大困难，甚至影响铁路行车的安全与平稳。

选定铁路线路的空间位置，应该综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，在满足运营基本要求的前提下，尽量减少工程量，降低造价。

如某条铁路经过A、B、C三点（图2-1-3），如果把AB和BC分别用直线连接起来，那么在AB之间要建筑两座桥梁，在BC 之间要开凿一座隧道。

在工程上是不合理、不经济的，而应分别用折线ADB和BEC来代替。

在折线的转角处，则用曲线来连接。

因此，直线和曲线就成为线路平面的组成要素。

图2-1-3铁路线路绕避地形障碍示意图（二）曲线附加阻力与曲线半径列车在线路上运行，总会受到各种阻力。

阻力方向与列车运行方向相反。

归纳起来，阻力主要有两大类。

1.基本阻力基本阻力是指列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力。

包括车轴与轴承之间的摩擦阻力、轮轨之间的摩擦阻力，以及钢轨接头对车轮的撞击阻力等。

基本阻力在列车运行时总是存在的。

2.附加阻力附加阻力是列车在线路上运行时，除基本阻力外所受到的额外阻力。

如坡道阻力、曲线阻力、起动阻力等。

附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定。

线路平面上有了曲线（弯道）后，给列车运行造成阻力增大和限制列车速度等不良影响。

第一章 线路平面和纵断面运行列车和机车车辆的线路称为铁路线路，简称线路。

线路是机车车辆和列车运行的基础，它是由路基、桥隧建筑物、轨道组成的一个整体的工程结构。

为使列车按规定的最高速度安全、平稳和不间断地运行，铁路线路必须经常保持完好状态。

铁路线路的平面与纵断面不但确定了其在空间的位置，同时也为路基、桥涵、隧道及站场等其他设备的设置提供依据，对铁路通过能力及输送能力都有直接影响。

从运营的观点来看，最理想的线路是既平又直，但是天然地面情况复杂多变，有山、水、沙漠、森林、矿区、城镇等障碍物和建筑物，如果把铁路修得过于平直，就会造成工程数量和工程费用的增加，并且将会延长工期。

所以，铁路线路平面与纵断面必须按线路等级和《铁路线路设计规范》规定的技术标准，结合具体情况设置。

第一节 线路平面铁路线路在空间的位置用它的中心线表示。

线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面。

线路平面能够表明线路的直、曲变化状态。

在线路平面设计时，为缩短线路长度和改善运营条件，应尽可能设计较长的直线段，但当线路遇到地形、地物等障碍时，为减少工程造价和运营支出，还应适当设置曲线。

为使列车由曲线到直线或由直线到曲线运行平稳，还应设置缓和曲线。

所以线路平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成。

一、圆曲线铁道线路在转向处所设的曲线为圆曲线，如图1-1所示，其基本要素有：曲线半径R ，曲线转角α，曲线长度L ，切线长度T 。

在线路设计时，一般是先设计出α和R ，再按下式算出T 及L ：tan2T R α=⨯ （m ） （1-1）π180L R α=⋅⋅（m ） （1-2）图1-1 圆曲线要素图曲线转角 的大小由线路走向、绕过障碍物的需要等确定。

圆曲线半径的大小，反映了曲线弯曲度的大小。

圆曲线半径愈小，弯曲度愈大，行车速度愈低，工程费用愈低。

反之，圆曲线半径愈大，弯曲度愈小，行车速度愈高，工程费用愈高。

因此，正确地选用曲线半径就显得十分重要。

1课题 认识高速铁路线路的平面和纵断面课时2课时（90 min ） 教学目标知识技能目标：（1）熟悉高速铁路线路平面和纵断面相关的技术参数 （2）了解高速铁路线路的平面和纵断面设计要求（3）能够根据公式计算高速铁路线路平面和纵断面相关的技术参数 思政育人目标：养成脚踏实地、认真负责的工作作风教学重难点 教学重点：高速铁路线路平面和纵断面相关的技术参数教学难点：根据公式计算高速铁路线路平面和纵断面相关的技术参数 教学方法 讲授法、问答法、案例分析法、分组讨论法 知识竞赛法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材、地图教学设计课前任务→考勤（2 min ）→互动导入（8min ）→传授新知（60 min ）→拓展训练（15 min ）→课堂小结（3 min ）→作业布置（2 min ）教学过程 主要教学内容及步骤设计意图课前任务 ⏹ 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学完成课前任务请大家以3～5人为一组，通过网络学习高速铁路平面和纵断面相关知识并复习整理后，完成任务工单1.1中的表1-1及相关的引导问题（详见教材）。

⏹【学生】完成课前任务通过课前任务，让学生对高速铁路平面和纵断面相关知识有初步了解，以便做好教学准备考勤 （2 min ）⏹ 【教师】使用文旌课堂APP 进行签到 ⏹ 【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况互动导入 （8 min ）⏹【教师】通过向学生展示案例——中国“新四大发明”之“高铁”（详见教材），让学生思考：你认为为什么高铁被称为中国“新四大发明”之一？⏹【学生】每5～6人一组，并以小组为单位，各小组成员在组内轮流发言，阐述自己对案例的理解并讨论 ⏹ 【教师】参与到每组的讨论中，及时为学生答疑解惑 ⏹ 【学生】分小组阐述观点⏹【教师】总结学生的回答，导入本节课课题并板书：任务1.1 认识高速铁路线路的平面和纵断面通过案例分析讨论，让学生认识到中国高铁发展迅速，在世界上获得了较高的声誉，激发学生的学习兴趣传授新知（60 min）【教师】讲授新知：高速铁路线路的平面、高速铁路线路的纵断面、高速铁路线路的平面和纵断面设计要求1.1.1、高速铁路线路的平面线路中心线在水平面上的投影称为线路的平面，它能够反映线路的直、曲变化情况。

第二章铁路线路、铁路选线与既有线改造第一部分铁路线路第一节铁路线路的组成第二节铁路的平面和纵断面第三节限界第二部分铁路选线总论第一节铁路选线设计的基本任务与步骤第二节铁路选线设计工作的演进第三节铁路运量第三部分既有线改造第一节铁路线路的组成原因：信号设备反映线路的状态信号设备安装在线路设备上｛转辙机(道岔)轨道电路(钢轨)｝线路定义：机车车辆走行的通路叫线路,是机车车辆和列车运行的基础。

线路组成：轨道下部建筑铁路线路是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个整体工程结构。

第一节铁路线路的组成一、有砟轨道线路定义：也称上部建筑，它由钢轨、轨枕、道床、道岔和联结零件、防爬设备等组成。

如下图：第一节铁路线路的组成道床定义：道床是铺设在路基面上的道碴(碎石或砂子)层。

作用：道床铺设于路基之上、轨枕之下，它作为轨排的基础，应具有以下功用：(1)将机车车辆的荷载通过钢轨、轨枕并经过道床的扩散作用分散于路基面上，起着保护路基的作用；(2)具有良好的排水性能，这对减轻轨道的冻害和提高轨道的承载能力非常重要；(3)提供一定的弹性和浮力，起到缓冲和减振的作用；(4)用来保持轨道的平顺性和轨向，阻止轨枕移动钢轨。

第一节铁路线路的组成道床的材料：必须质地坚韧，吸水度低，排水性能好，耐冻性能强，不易风化，不易压碎、磨碎和捣碎，不易被风吹走和被水冲走。

用作道床材料的有碎石、熔炉矿碴、筛选卵石及粗砂和中砂等，我国铁路多数采用碎石道碴。

随着列车运行速度的变化，石灰岩道碴容易碎成细粒和粉末并与水结合成硬块，我们称之为板结，增加了轨道的刚度，加剧了机车车辆对轨道的冲击振动作用。

因此，在我国繁忙干线和快速与高速客运专线上，都要采用质地坚硬的火成岩道碴，如花岗岩、砂岩、玄武岩等经过破碎筛选而成的道碴。

第一节铁路线路的组成道床的断面：道床断面包括道床厚度、顶面宽度及道床边坡三个主要特征。

(1)道床厚度应根据作用在道床顶面上的轨枕压力在道床内部的传递性及路基的承载能力来决定。

第二节铁路线路的平面和纵断面（于本章最后讲）铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。

线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线 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：线路横断面线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面，表明线路的直、曲变化状态；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，表明线路的坡度变化。

一、铁路线路的平面及平面图线路的平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成。

（一）曲线铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本组成要素有：曲线半径 R ，曲线转角α ，曲线长 L ，切线长度 T ，如下图所示：圆曲线要素在线路设计时，一般是先设计出α和 R，在按下式计算出T及L：曲线半径愈大，行车速度愈高，但工程量愈大，工程费用愈高。

（二）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，如下图所示为设有缓和曲线的铁路曲线。

铁路曲线缓和曲线的特征为：从缓和曲线所衔接的直线一端起，它的曲率半径ρ 由无穷大逐渐减小到它所衔接的圆曲线半径 R 。

它可以使离心力逐渐增加或减小，不致造成列车强烈的横向摇摆，如图所示。

离心力变化示意图（三）夹直线两相邻曲线，转向相同，称为同向曲线；转向相反，称为反向曲线。

两条相邻曲线间应设置一定长度的直线，以保证列车运行的平稳，如下图所示。

车辆运行在同向曲线上，因相邻曲线半径不同，超高高度不同，车体内倾斜度不同；车辆运行在反向曲线上，因两曲线超高方向不同，车体时而向左倾斜，时而向右倾斜。

这两种情况都会造成车体摇晃震动。

夹直线愈短，摇晃振动愈大。

相邻曲线间的夹直线根据运营实践，为保证旅客舒适，夹直线长度应保持 2 ～ 3 辆客车长度，困难条件下，也不应短于 1 辆客车长度。

因此《铁路线路设计规范》规定各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度，如下表所示。