下载文档原格式
第四章 铁路线路平面及纵断面设计第一节 设计的基本要求如图4—1所示，路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线AB 与路肩水平线CD 的交点O 在纵向上的连线，称为线路中心线。
线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。
线路平面是线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面位置；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。
各设计阶段编制的线路平面图和纵断面图是线路设计的基本文件。
各设计阶段的定线要求不同，平面图和纵断面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图式。
图4—2为新建铁路简明的线路平面图和纵断面图，可应用于线路方案研究或(预)可行性研究阶段中的概略定线。
简明平面图中，等高线表示地形和地貌特征，村镇、道路等表示地物特征。
图中粗线表示线路平面、标出里程、曲线要素(转角α、曲线半径R )、车站、桥隧特征等资料。
简明断面图的上半部为线路纵断面示意图；下半部为线路基础数据，自下而上顺序标出：线路平面、里程、设计坡度、路肩设计高程、工程地质概况等栏目。
线路平面和纵断面设计必须满足以下三方面的基本要求： 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，这些要求反映在《铁路线路设计规范》(简称《线规》)规定的技术标准中，设计要遵守《线规》规定。
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。
从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必增大工程数量，提高工程造价。
因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求、通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。
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、总体布置合理铁路上要修建车站、桥涵、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面和纵断面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。
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。
一、纵断面图及平面图纵断面图是沿线路中心线的剖面图，表示沿中心线的地形、被跨越物的位置和高程。
而平面图则表示沿线路中心线左右各20－50m宽地带的地形平面图。
平面图和断面图都展成直线画在一张图上，简称平断面图。
当线路遇到有转角时，在平面图上标出转角方向，并注明转角的度数。
地形复杂时，例如当线路中心与边线高差较大，边线对地限距有可能不满足要求时，还需画出局部横断面图。
纵断面图比例一般水平方向为1：5000、垂直方向为1：500；对于地形复杂的地区或要求精度比较高时，水平方向为1：2000，垂直方向为1：200。
在平断面图的下方，应填上桩号、标高和桩距。
并应留有填写杆塔形式、杆塔编号和档距等的空栏，备定位时使用。
图4－2示出了某条线路的一段平断面图。
图4－2 线路平断面图二、定位模板曲线模板曲线就是最大弧垂气象条件下按一定比例尺绘制的导线的悬垂曲线。
它是在最大弧垂的时候，导线悬挂在空中的相似形状，绘制模板曲线是用于进行杆塔定位的。
已知导线悬挂曲线的平抛方程为；根据悬链线方程的展开式，取前两项为或用导线的悬链线方程，即令：(4-3)显然，在一定气象条件下，K是个常数。
则导线悬垂曲线的前述三种方程分别变为：(4-4)或(4-5)或(4-6)在绘制定位模板曲线时，上列各式中g—最大垂直弧垂时的比载（N/m·mm2)；σ0—最大垂直弧垂时的导线水平应力（MPa）式(4－4)～式(4－6)所表示的曲线叫最大垂直弧垂曲线，也叫模板曲线，把它按一定比例尺刻在透明的赛璐珞板（1－2mm厚）上，就是弧垂模板，称为通用弧垂模板(也叫热线板)。
应当注意，模板曲线的比例尺应和所用平断面图的比例尺相同。
模板曲线通常绘制成和纵轴对称形式，横方向的总长度约为代表档距的2－3倍，一般平原地区可取±400m.。
模板上应标明K值和比例尺。
模板的形状示于图4－3。
图4－3 模板曲线由式(4－4)～式(4－6)可知，当系数K或比值为一定值时，导线悬垂的形状（弯曲度）也就确定了。
铁路线路的平面和纵断面3．1 平面3．1．1 线路平面的圆曲线半径应结合工程条件、路段设计速度以及减少维修等因素，因地制宜，合理选用。
曲线半径宜采用以下序列值：12000m、10000m、8000m、7000m、6000m、5000m、4500m、4000m，3500m、3000m、2800m、2500m、2000m、1800m、1600m、1400m、1200m、1000m、800m、700m、600m、550m、500m。
不同设计路段的曲线半径应优先选用表3．1．1规定范围内的序列值；困难条件下，可采用规定范围内10m的整倍数。
表3．1．1 线路平面曲线半径优先取值范围3．1．2 线路平面的最小曲线半径应根据路段设计速度、工程条件以及运输性质和运输需求比选确定，但不得小于表3．1．2规定的数值。
表3．1．2 最小曲线半径注：特殊困难条件下，在列车进、出站等必须减、加速地段有充分技术经济依据时，可采用与行车速度相匹配的曲线半径。
改建既有线或增建第二线时，最小曲线半径应结合既有线特征和工程条件比选确定。
困难条件下，按上述标准改建将引起巨大工程的小半径曲线可经技术经济比选确定改建方案。
3．1．3 双线铁路两线线间距不变的并行地段的平面曲线，宜设计为同心圆。
双线同心圆和改建既有线的曲线半径可为零数。
3．1．4 新建铁路不应设计复曲线。
改建既有线在困难条件下，为减少改建工程，可保留复曲线；增建与之并行的第二线，如有充分技术经济依据，也可采用复曲线。
3．1．5 直线与圆曲线间应采用三次抛物线型缓和曲线连接。
缓和曲线的长度应符合下列规定：1 缓和曲线长度应根据曲线半径、路段旅客列车设计行车速度和工程条件确定，应优先采用表3．1．5-1规定的数值。
但最小缓和曲线长度不得小于表3．1．5-2规定的数值表3．1．5-1 缓和曲线长度(m)表3．1．5-2 最小缓和曲线长度(m)注：当采用表列数值间的曲线半径时，其相应的缓和曲线长度可采用线性内插值，并进整至10m。
第二章 铁路选线设计的基本原则1 铁路选线设计的基本任务：铁路设计的基本任务是提出质量可靠的设计文件，以保证铁路投资的经济效益。
它的基本任务是：(1)根据国家政治、经济、国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准。
(2)根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施等具体情况，设计线路的空间位置(平面、立面)，并在保证行车安全的前提下，力争提高线路质量。
(3)与其他各专业共同研究，布置线路上各种建筑物，使其总体上互相配合，全局上经济合理，为进一步单项设计提供依据。
2铁路基本建设程序：预可行性研究。
可行性研究。
初步设计。
施工图设计。
工程施工和设备安装。
验交投产。
后评估。
铁路运量货运量C 是设计线(或区段)一年内单方向需要运输的货物吨数，应按设计线(或区段)分上、下行分别由下式计算：C ＝∑Ci (104t ／a ) (2—1) 式中 Ci ——某种货物的年货运量。
运输周转量货物周转量C HZ 是设计线(或区段)一年内所完成的货运工作量，可由单方向一年内各种货运量Ci (104t ／a)与相应的运输距离Li (km)按下式计算： C HZ ＝∑(Ci ×Li ) (104t·km ／a ) (2—2) 货运密度货运密度C M 是设计线(或区段)每km 的平均货物周转量：式中 L ——设计线(或区段)的长度(km)。
货流比设计线上、下行方向的货运量不均衡时，应区分为轻车方向和重车方向。
货流比λQZ 是轻车方向货运量CQ 与重车方向货运量CZ 的比值，即3铁路的设计年度划分和作用：应分为近期、远两期。
近期、远期分别为铁路交付运营后第10年和第20年。
近、远期运量均采用预测运量。
铁路线下基础设施和不易改、扩建的建筑物和设备的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展的要求；对于易改、扩建的建筑物和设备，宜按近期运量和运输性质设计，并考虑预留远期发展条件。
