高速铁路线路纵断面的设计共15页

设计原则
纵断面设计应遵循线路坡度平缓、坡长适中、排水通畅的原则，同时考虑地质、 气候等自然条件的影响。
曲线与直线的组合设计
组合方式
曲线与直线的组合设计应考虑行车速度、曲线半径和超高设 置等因素，采用合理的曲线半径和缓和曲线长度，以保持行 车的平稳性和安全性。
设计原则
曲线与直线的组合设计应遵循行车速度与曲线半径匹配、超 高顺适、排水通畅的原则，同时考虑地质、气候等自然条件 的影响。
特点
高速铁路具有高速度、高安全、高舒 适性、大载客量、低能耗和环保等特 点，是现代交通运输的重要发展方向 。
高速铁路线路设施的重要性
保障列车安全运行
提升乘客出行体验
高速铁路线路设施是列车安全运行的 基础，其质量和状态直接关系到列车 的安全和乘客的生命财产安全。
优质的线路设施可以提供更加稳定、 舒适、快速的列车服务，提升乘客的 出行体验。
检修制度
制定完善的检修制度，对设施进行定期检修 和更换，及时发现和解决潜在问题。
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平纵断面设计与优化
平纵断面设计原则与标准
安全性原则
确保线路在各种工况下的安全 稳定，防止因设计缺陷导致的
事故。
经济性原则
在满足安全性和功能性的前提 下，尽量降低工程投资和运营 成本。
环保性原则
线路设计应尽量减少对环境的 破坏和污染，合理利用土地资 源。
隧道类型与选型
总结词
隧道是高速铁路线路的重要组成部分，其类型与选型需考虑地质条件、线路走向和施工难度等因素。
详细描述
山岭隧道需采用加强支护和防水排水措施，以确保结构安全和运营顺畅；城市隧道需特别注意环境保 护和交通疏导，以确保城市正常运转。
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线路设施施工与维护

从铁路运营角度考虑，铁路线路最好是既平又直，这样可提高列车运行速度，增大牵引重量，节省运营费 用，提高运输能力。但由于地形、地物和地质条件等的限制，如将线路设计成既平又直，势必会增大土石方 工程量，从而大大提高造价。所以，铁路线路的平面与纵断面必须结合线路的具体情况，并按线路等级和 《铁路线路设计规范》所规定的技术标准进行设计。 一、线路平面 （一）线路平面组成 线路平面的组成包括直线与曲线，其曲线又由圆曲线和缓和曲线所组成。 在线路平面设计时，为缩短线路长度并改善运营条件，应尽可能地设计为直线。但当线路遇到地形、地质 与地物等障碍时，为躲避障碍并减少工程量或进行展线降坡以及实现线路控制点的连接等，都需要通过设置 线路曲线来实现。如图2-2-2所示。
图2-2-2
线路平面示意
1．圆曲线 铁路线路在转向处所设的曲线应为圆曲线（如图2-2-3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）。
图2-2-3
圆曲线要素图
曲线半径（R）是铁路线路平面设计非常重要的技术标准，影响它大小的主要因素有列车运行速度、地形 地质条件、机车类型等。其中列车运行速度是决定线路最小曲线半径（R）的主要依据。
式中 H——段坡道两端点的高差（m）； L——段坡道两端点的水平距离（m）； i ——坡度值。
铁路线路根据地形的变化，可分为上坡、下坡和平道。上、下坡是按列车运行方向来区分的，通常用 “﹢”号表示上坡，用“﹣”号表示下坡，平道用“0”表示。例如，+6‰是表示线路每1000m的水平距离 升高6m；-6‰则表示线路每1000m的水平距高降低6m。 2．竖曲线 （1）变坡点与最小坡道段 线路纵断面上坡度的变化点叫做变坡点；相邻变坡点间的距离叫做坡段长度。从运营角度来看，纵断面 坡段一般应尽量长些，以有利于行车平稳，但也应考虑地形条件及工程量的大小。一般情况下，纵断面坡 段长度不短于远期列车长度的1/3，使一个列车长度范围内不超过两个变坡点，以减少变坡点附加力的叠加 而引起列车运行的不平稳。所以《铁路线路设计规范》规定了铁路线路的最短坡道段，见表2-2-3。 表2-2-3 最小坡道段长度

公里标、半公里标、曲线标、圆曲线和缓和曲线始 终点标、桥梁及坡度标
线路标志设在计算里程方向的线路左侧
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公里标、半公里标
公里标表示从铁路起点开始计算的连续里程，每公 里设一个；半公里标设于线路的每半公里处
公里标的作用主要是确切地指明线路的位置，例如 巡道工在线路上巡行检查时，如果发现问题，在记 录和报告中就能根据公里标、半公里标，指出问题 的准确位置，以利于维修和抢修单位及时处理
设在施工线路及其邻线距施工地点两端500~1000m 处。司机见此标志须提高警惕，长声鸣笛，提醒施 工人员撤离到安全地点。
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38
减速地点标
设在需要减速地点的两端各20m处。正面表示列车 应按规定限速通过地段的始点，背面表示列车到达 限速通过地段的终点
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39
桥梁减速信号牌
设在需要限速通过的桥梁两端，上部表示客车限制 速度，下部表示货车限制速度。
F 0
直线
F m v2
缓和曲线
F m v2 R
圆曲线
ρ=∞ ρ=R
为了使列车安全、平顺地由直线运行到圆曲线(或由圆曲线运行到直线）
而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线称为缓和曲线。
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2）缓和曲线 的特点
F 0
直线
F m v2
缓和曲线
F m v2 R
ρ=∞ ρ=R
① 缓和曲线半径从∞→R（或 R →∞ ）； ② 运行中列车的离心力逐渐↑（或↓）； ③ 缓和曲线轨距加宽逐渐↑（或↓） ； ④ 缓和曲线外轨超高逐渐↑（或↓） 。
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变坡点
平道与坡道、坡道与坡道的交点，叫变坡点。 列车经过变坡点时，坡度突然变化，车钩内产生附

第二，纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（％），即每一百米的路线长 度其两端高差几米，就是该路段的纵坡，其上坡为“＋”，下坡为“－”。例 如某段路线长度为８０米，高差为－２米，则纵坡度为－2.5％。
3
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第三，一般认为道路上３％的纵坡对汽车行驶不造成 困难，即上坡时不必换档，下坡时不必刹车。对于小 于３％的纵坡，可以不作特殊考虑，只是为了排水的 需要（公路边沟的沟底纵坡与路线纵坡一般是相同 的），一般要有一个不小于最小纵坡的坡度。如果排 水上无困难，可以用平坡。但是采用了大于５％的纵 坡时，必须慎重考虑，因为纵坡太大，上坡时汽车的 燃料消耗过大，而下坡时又必须用刹车，重车或有拖 挂车的车辆都易出事故，对运输经济与安全极为不利。
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在路线的测设过程中，平面设计和纵断面设计是分开进行的， 这样做固然有其方便之处。但是，必须注意平面设计和纵断面设计 要互相配合，设计中要发挥设计人员对平、纵组合的空间想象力， 否则，不可避免会在技术经济上和美学上产生缺陷。纵断面设计是 路基设计、桥涵设计及其它设计的基础，要与道路上行驶的汽车的 技术性能相适应，满足汽车行驶力学要求、驾驶员视觉及心理要求 和乘客的舒适性要求，主要解决道路线形在纵断面上的位置、形状 和尺寸问题，在路线纵断面图上决定坡度坡长、竖曲线半径等数值 以及做有关的计算工作。道路纵断面线形由直线和竖曲线组成，其 设计内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。通过纵断面设计所完成 的纵断面图是道路设计文件重要内容之一。
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5.2纵坡设计
1.纵坡度 2.坡长限制 3.合成坡度 4.纵坡设计的一般要求
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高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
1.最大超高 ✓ 日本新干线的实设最大超高允许值为180 mm，日本东海道新干
线的实设最大超高允许值为200 mm(提速到270～280 km/h)； ✓ 德国 ICE线和法国 TGV线的实设最大超高允许值为180 mm； ✓ 我国的高速铁路因考虑到要满足不同条件的轨道结构，故一般规
高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
3.最小曲线半径 （2）高、中速旅客列车共线运行的线路。 小曲线半径主要取决于高速列车的最高运行速度、中速列车的 运行速度、欠超高和过超高之和的允许值等因素。
（2-3） 式中，vmin为列车设计最小速度（km/h）；hq+hg为欠超高和 过超高之和的允许值（mm）；其他符号含义同前。
高速铁路平、纵断面
1.2高速铁路线路平面标准
3.最小曲线半径 （1）只运行高速或快速列车的客运专线。对于只运行高速或 快速列车的客运专线，最小曲线半径取决于最大速度、实设超 高与欠超高之和的允许值等因素。
（2-2） 式中，Rmin为最小曲线半径（m）；vmax为列车设计最大速 度（km/h）；h+hq为实设超高与欠超高之和的允许值（mm）。
高速铁路平、纵断面
1.3高速铁路线路纵断面标准
1.区间正线最大坡度
坡度是一段坡道两端点的高差与水平距离之比，用i‰表示。
在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、牵引质量、 工程数量和运营质量有着密切的关系，有时甚至会影响线路的走向。 高
高速铁路平、纵断面
1.3高速铁路线路纵断面标准
1.区间正线最大坡度
定实设最大超高允许值采用170 mm。
高速铁路平、纵断面

表5-2
80 5
60 5
• 隧道内纵坡一律不应大于3%。
• 当受地形条件或其他情况限制时，经技术经济论证 合理，，最大纵坡也可按上表增加1％。 • 在高原地区，海拔高程对汽车的动力性能影响较大， 为此，高原上公路的最大纵坡可适当采用较缓的纵 坡。
最小纵坡
为保证高速公路上行车快速安全、通畅，希望 尽可能采用小些的纵坡。 • 但对长路堑路段、设置边沟的低填方路段以及 其他横向排水不畅的路段，为满足排水要求， 应采用不小于0．3％的最小纵坡； • 当必须采用平坡或小于0．3％的纵坡时，其边 沟应作纵向排水设计； • 在干旱少雨地区，最小纵坡可不受上述限制。
2 高速公路纵断面布局
• 1 平原地区高速公路的填土高度 • 2山区高速公路纵断面设计的特点 • 3纵断面设计的一般原则
3 纵断面图的设计与绘制
• 1纵断面图的设计方法 • 2纵断面图的绘制
纵坡度
• 路线纵坡度包括最大纵坡度和最小纵坡 度之间的各种坡度。 • 其中，最大纵坡是高速公路线形设计控 制的一项重要指标，它直接影响到路线 的长度、使用品质、行车安全、运输成 本和工程造价。 • 最大纵坡 • 最小纵坡
爬坡车道的平面布置与长度
• 爬坡车道平面布置如图5-10 • 构成：起点侧三角端渐变长L1、爬坡车 道长L和终点侧的附加长度L2。
爬坡车道长度的确定
• 爬坡车道长度 通常是根据爬 坡性能曲线用 图解方法求取。
1 平原地区高速公路的填土高度
• 我国修建高速公路多数分布在沿海的平原地区，水网 密布，要跨越很多水道和地方道路，大多采用高路堤 的方案。路基填土高度一般为3-4m。 造成不好后果： ①土方量大 ②占地多 ③噪声波及远 ④破坏景观和环境中的生态平衡 ⑤土基施工压实难度大，造成不均匀沉降

高速铁路线路纵断面设计
一、最大坡度
在一定自然条件下，线路的最大坡度与设计线的输送能力、牵引质量、工程数量和运营质量有着密切 的关系，有时甚至影响线路走向。高速列车采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，能适应大 坡度运行。与传统铁路相比，高速铁路比较突出的特点是允许采用较大的坡度值。采用坡度的大小，对 设计线的运营和工程影响很大。在运营方面，限制坡度增大，牵引重量减少，列车速度降低；而在工程 方面，可以适应地形，减少建设线路的工程量，降低造价。
2000
1200
困难条件（m）
9000
900
250 1200 900
6
(二)最大坡段长度 法国高速铁路的最大坡段长度与坡度有关，坡度正常值应随坡段长度而变化。对于从最小值至3 km
的长度，其坡度不应超过18‰；对于3～15 km的长度范围，其坡度逐步从18‰降至15‰；对于大于 15km的长度，最大坡度不超过15‰，并建议在实际应用中，上述坡度再降2‰；对于坡度大于25‰的线路 ，建议考虑平均坡度25‰，最大坡长4 km。
车站咽喉区的正线坡度宜与站坪坡度一致，困难条件下可适当加大，但不宜大于2.5‰，特别困难条 件下不应大于 6‰。
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德国科隆—莱茵／美茵线对最大坡度规定在坡段长度10 km范围内不应大于25‰，在坡段长度6 km范 围内不应大于35‰。日本新干线困难条件下18‰的坡段最大长度为2.5 km，20‰的坡段最大长度为1 km 。
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借鉴国外高速铁路最大坡段长度的采用情况，并根据列车坡度运行模拟计算结果，建议采用最大 坡度12‰时，对最大坡段长度暂不限制；当采用最大坡度15‰时，最大坡段长度不宜大于9 km；当 采用最大坡度20‰时，最大坡段长度不宜大于5 km。

220
200
180
140
130
370
330
240
210
190
160
140
130
10000
470
420
380
270
240
220
170
150
140
9000
530
470
430
300
270
250
190
170
150
8000
590
530
470
340
300
270
210
190
170
7000
670
380 400*
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
高铁设备
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
6、夹直线与圆曲线最小长度
两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点(HZ1)与后一曲线起 点(ZH2)间的直线段，称为夹直线。
tan sin h v2 h S1v2
S1 gR
gR
S1取1500mm, v由km / h m / s,则
h 11.8 v平2 R
式中: h——超高，mm, v平 ——平均行驶速度，km / h, R——曲线半径，m。
F F cos G sin
G
外轨超高
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
外轨抬高一定程度。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
高铁设备
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
曲线地段的特点？？？
？ *外轨超高 为防止轮对被轨道楔住或挤翻钢轨，对于小
？ *轨距加宽
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，减少轮轨间的磨耗。

多线线 路
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2.2 铁路线路的平面和纵断面
铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。
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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
A
L/2
C
D
O
B
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2.2 铁路线路的平面和纵断面
第24页/共53页
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。
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F 0 直线
F m v2
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）。
线路平面
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线路纵断面
线路位置示意图
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2.2.1 铁路线路的平面及平面图
一、线路平面组成
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第二章 铁路线路
铁路线路是机车车辆和列车运行的基础。 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。
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2.1 铁路线路的平纵断面
2.1.1 铁路的勘测设计
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。
当以轮缘最小高度28mm及最大固定轴距6.5代入，得到：i0 4.3‰

2 max 2
竖向离心力：
mv Fsh = 3.6 R
2 max 2 sh
（1）圆形竖曲线的半径应根据以下三个条件拟定： ①旅客舒适条件； ②运行安全条件； ③设置竖曲线可以减小列车通过变坡点时的附加 纵向力。 （2）竖曲线规定：我国规定表2-10最小曲线半径， 根据国内外养护维修经验，最大竖曲线半径一般不 大于40000m。
变坡点：两个坡段的连接点，即坡度变化点。 1、最小坡段长度：
∆i l p = 2* * Rsh + 0.4vmax 2
规定：最小坡段长度不小于900m，困难条件下不 小于600m；不得连续采用“N”型坡段，相邻大坡段 宜避免采用“V”纵断面。 2、最大坡段长度 我国规定： 最大坡度15‰时，最大坡段长度不大于9km； 最大坡度20‰时，最大坡段不大于5km。
三、坡段的连接 1、相邻坡段的坡段差：相邻坡段的坡段差最大值为 了保证运行列车不断钩。 2、竖曲线半径 为保证列车在变坡点的运行安全和乘客的舒适性要 求，参照国外有关规范，相邻坡段的坡度差大于1%时， 应采用圆曲线型竖曲线连接。 取决因素：竖向离心力和竖向离心加速度。 竖向加速度：
v α sh = 3.6 Rsh
P32思考题1、2、4
四、竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔重叠 设置问题 1、设置竖曲线的限制条件 （1）竖曲线与竖曲线不能重叠； （2）竖曲线不能与缓和曲线重叠； （3）在困难条件下，竖曲线可以与圆曲线重叠 ； （4）竖曲线不能与道岔重叠. 2、竖曲线与竖曲线、缓和曲线、圆曲线和道岔 重叠产生的不利影响： （1）增加线路测设工作量； （2）对行车安全和乘坐舒适度的影响； （3）增加了养护维修工作的难度。
第二节高速铁路线路纵断面设计
一、最大坡度 最大坡度影响因素：输送能力、牵引质量、工程数量和 运营质量，有时甚至影响线路走向。客货共线的铁路由货 物列车运行要求所决定。 我国采用标准： 1、一般条件下，不应大于20‰； 2、困难条件下，不应大于30‰； 3、动车组，最大坡度不应大于35‰. 最大坡度折减：线路纵断面设计时，由于在桥梁或者隧 道等通过时，会因为附加阻力增大、粘着系数降低，而需 要将最大坡度值减缓，以保证列车以不低于计算速度或规 定速度通过该地段。具体内容详见《铁路选线设计பைடு நூலகம்。 二、坡段长度 定义：变坡点和坡段长度。

4.1.2 放大纵断面图设计

既有线纵断面设计，要求细致准确，以保证充分利 用既有线建筑物，减少改建工程，故应采用距离为1： 10000，高程为1：100的放大纵断面图进行设计。放大 纵断面图的下部，自下而上设有既有线平面、百米标与 加标、地面高程、既有道床厚度、既有轨面高程、轨面 设计坡度、轨面设计高程、设计与既有轨面高程差（抬 降值）、病害、工程地质特征等栏。放大纵断面图的上 半部绘有地面线、既有道床底面线、既有轨面线、设计 轨面线、计算轨面线，并标明建筑物的特征，如车站、 道口的中心里程，隧道洞门里程及长度，以及桥涵类型、 孔径、中心里程及设计洪水位高程等。
4.1.1一般规定

改建既有纵断面设计，以线路纵断面测量出的轨 面高程为准。 一般情况下，起道高程小于50cm时，用道碴起道； 等于50～100cm时，用渗水土壤起道；大于100cm或落 道后道床厚度小于规定标准时，需抬降路基面。为了方 便施工及减轻对运营的干扰，一般不采用挖切路基的办 法来降低轨面高程，仅在受建筑限界与结构物构造控制， 以及为消除路基病害的地段方可采用。亦不宜降低既有 线轨面高程，以免挖切道床影响正常运营，仅在个别地 段，为避免改建桥隧建筑物，避免挖切路基，或为了减 少线路改建工程，才允许挖切道床以降低轨面高程。道 床厚度仅允许较规定标准减薄5cm以内，但最小道床厚 度不得小于25cm。
Sb
O
Hb Hb H
y(H)
S
0.618 D Hb Ha H x Sa Sa 0.382 D Ha Ha Sb
2 i i i i i
i 1
i 1
I

i
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D iLi
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L
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