【正文】 鐵道概論 第二章 線路 鐵路線路是機車車輛和列車運行的基礎(chǔ)。它直接承受機車車輛輪對傳來的壓力，為了保證列車能按規(guī)定的最高速度 安全、平穩(wěn)和不間斷地運行，使鐵路運輸部門能夠質(zhì)量良好地完成客貨運輸任務(wù)，鐵路線路必須經(jīng)常保持完好狀態(tài)。 鐵路線路是由 路基 、 軌道 和 橋隧建筑物 組成的一個整體工程結(jié)構(gòu)。 在建筑一條鐵路之前，必須進行調(diào)查研究和勘探工作，并從若干個可供比較的方案中選出一個最優(yōu)方案來進行設(shè)計。 鐵路建設(shè)的三個階段： 前期工作階段： 主要進行方案研究、初測和初步設(shè)計工作。 基本建設(shè)階段： 主要進行定測、技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計，最后進行工程施工、驗交投產(chǎn)。 投資效果反饋： 鐵路運營若干年后，有建設(shè)單位會同有關(guān)部門，對工程質(zhì)量、技術(shù)指標和經(jīng)濟效益等考察驗證，以評價設(shè)計和施工質(zhì)量。 鐵路的勘測設(shè)計 前言 鐵路等級及主要技術(shù)標準 鐵路主要技術(shù)標準包括：正線數(shù)目 、 限制坡度 、 最小曲線半徑 、 牽引種類 、 機車類型 、 機車交路 、 車站分布 、 到發(fā)線有效長度和閉塞類型等 。 這些標準是確定鐵路能力大小的決定因素 ， 一條鐵路選用不同的標準對設(shè)計線的工程造價和運營質(zhì)量有重大影響 ， 同時又是確定設(shè)計線的工程標準和設(shè)備類型的依據(jù) 。 注： Mt：百萬噸 機車交路 又稱機車牽引區(qū)段 ， 機車牽引列車往返行駛的路段 。 其長度稱為機車交路距離 。 機車交路兩端的車站稱為區(qū)段站 。 按牽引區(qū)段長度分為短交路 、 長交路和超長交路 。 短交路：一個往返交路由一班乘務(wù)組承擔(dān) 。 長交路：一個單程交路由一班乘務(wù)組承擔(dān) 。 超長交路：一個單程交路由兩班乘務(wù)組承擔(dān) 。 到發(fā)線 是指車站線路中能辦理列車到達和出發(fā)使用的線路 。 到發(fā)線有效長度是指能滿足該區(qū)段旅客列車最大編組輛數(shù)的長度 。 一般車站為 650米到 1000米左右 。 閉塞類型 用信號或憑證 ， 保證列車按照規(guī)定的空間間隔制定運行的技術(shù)方法 。 鐵路的閉塞裝置與信號 、 聯(lián)鎖裝置是保證行車安全 ， 提高運營效率和加強通過能力的重要設(shè)備 。 中國的基本閉塞類型有半自動閉塞和自動閉塞 。 閉塞類型決定車站作業(yè)間隔時分 ， 從而影響通過能力 。 鐵路線路在空間的位置是用它的中心線來表示的 。 線路中心線 ：路基橫斷面上距外軌 半個軌距 的鉛垂線 AB與路肩水平線 CD的交點O在縱向的連線 鐵路線路的平面和縱斷面 圖 2－ 1 線路橫斷面 圖 22 線路平面 圖 23 線路縱斷面 線路中心線在水平面上的投影 ， 叫做鐵路線路的 平面 ，表明線路的直 、 曲變化狀態(tài)； 線路中心線展直后在鉛垂面上的投影 ， 叫鐵路線路的 縱斷面 ， 表明線路的坡度變化 。 線路平縱面設(shè)計滿足 三個 基本要求： （ 1） ：必須保證 行車 安全和平順。主要指：不脫鉤、不斷鉤、不脫軌、不途停、不運緩與旅客乘車舒適等 （ 2） ：應(yīng)力爭 節(jié)約 資金。即既要力爭減少工程數(shù)量、降低工程造價；又要考慮為施工、運營、維修提供有利條件，節(jié)約 運營 支出。 （ 3） ：既要滿足各類 建筑物 的技術(shù)要求，還要保證它們協(xié)調(diào)配合、總體布置合理。 鐵路線路的平面及平面圖 （ 1）曲線要素的組成 鐵路線路在轉(zhuǎn)向處所設(shè)的曲線為圓曲線，其基本組成要素有：曲線半徑 R，曲線轉(zhuǎn)角 α ，圓曲線長 L，切線長度 T， 緩和曲線長度 L0。 線路的平面由直線 、 圓曲線以及緩和曲線組成 。 圖 24 線路曲線地段 （ 2） 曲線要素的計算 直接根據(jù)數(shù)學(xué)公式可以得出： 曲線長度： 切線長度： 1） 不考慮緩和曲線時 圖 25 無緩和曲線的曲線地段 2）設(shè)有緩和曲線時 圖 26 設(shè)有緩和曲線的曲線地段 β 0——緩和曲線角 L0 —— 緩和曲線長度 曲線長度 : 小半徑曲線對運營不利，這是因為： 1）限制列車運行速度，增加輪軌磨耗，降低輪軌間的粘著系數(shù)，增加列車運行阻力； 2）增加輪軌設(shè)備和維修工作量，增加軌道設(shè)備和維修工作量，增加線路長度。 其中，限制列車運行速度一項，影響到鐵路線路的運營能力，也是我們關(guān)注的重點。 （ 1） 曲線半徑對運營的影響 用數(shù)學(xué)公式表達： （ 1） 列車運行速度與曲線半徑的關(guān)系 式中： V——列車運行速度， km/h； h——曲線外軌 超高 ， mm； R——曲線的半徑， m （ 2）曲線上列車最大限制速度 由公式可知，曲線半徑數(shù)值一定時，影響列車運行速度的因素是曲線外軌超高度數(shù)值 h。曲線外軌超高度的最大容許值，在單線鐵路上一般取 150mm，另外可以考慮一定量的 欠超高度 ，但以不影響乘客的舒適度為限。則上公式可以改寫為： ? Cant The term is used to indicate the raising of the outer rail on curved track to allow faster speeds than if the two rails were level. Cant pensates for the centrifugal force arising from a train traversing a curve. ? hsmvR2mg ?mg超高 就是軌道兩根鐵軌不在同一水平面上。 在曲線上，為了使車輛行駛平穩(wěn)，一般外側(cè)軌道要高于內(nèi)側(cè)軌道，使車輛向內(nèi)的傾斜來克服由于轉(zhuǎn)彎時的離心力。這個軌道高出的部分就叫超高。 離心力和速度及轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)。 當半徑 一定時，速度越快，離心力越大，這時要設(shè)置的超高也就越大。當設(shè)置的比正好平衡的值小時，就是 欠超高。反之就是過超高。 為保證列車安全 ， 使線路平順地由直線過渡到圓曲線或由圓曲線過渡到直線 ， 以避免離心力的突然產(chǎn)生和消除 ， 常需要在直線與圓曲線之間設(shè)置一個曲率半徑變化的曲線 ， 這個曲線稱為緩和曲線 ， 如下圖所示為設(shè)有緩和曲線的鐵路曲線 。 圖 27 曲線設(shè)置 （ 1）緩和曲線的特點 緩和曲線介于直線與圓曲線之間，是一個過渡區(qū)域。 緩和曲線的特點為： 1）曲線半徑從無窮大逐漸減小到圓曲線的半徑 R，或從圓曲線的半徑 R逐漸增加到無窮大； 2）運行中列車的離心力逐漸增加或逐漸降低； 3）軌距加寬值逐漸增大或逐漸減?。? 4）曲線外軌超高逐漸增大或逐漸減小。 緩和曲線的特點，目的都是更好地確保列車通過曲線時的安全、平順，以及乘客乘坐舒適。 （ 2）緩和曲線方程式 我國鐵路常用的緩和曲線屬于三次拋物線型，其方程式為： 式中： y——緩和曲線上任意點的縱坐標， m； X——緩和曲線 L任意點的橫坐標， m； R——圓曲線半徑， m； l0——緩和曲線長度， m。 （ 3）緩和曲線的設(shè)置 緩和曲線應(yīng)有足夠的長度，在這個長度內(nèi)，需完成曲線的外超高順坡過程。同時，應(yīng)該滿足以下兩點運營要求： 1）車輪的輪緣不致爬上內(nèi)軌，外軌超高的坡度限制為： 式中 : Kmin——機車或車輛最小輪緣高， mm Dmax——機車或車輛最大固定軸距 ,mm 當以輪緣最小高度 28mm及最大固定軸距 ，得到： 在實際取值中 ,i0一般不大于 2‰ ，以保證車輪輪緣無爬上內(nèi)軌危險。此時計算出緩和曲線長 l0為 : 2）保證乘客乘座舒適 當列車從直線段進入緩和曲線范圍內(nèi)運行時，外側(cè)車輪在外軌上逐漸升高；當列車從圓曲線段進入緩和曲線范圍內(nèi)運行時，外側(cè)車輪在外軌上逐漸降低。如果升降速度過快，會引起乘客的不舒適感。 設(shè)以 f（ mm/s)表示外側(cè)車輪升降速度，則存在如下關(guān)系式： 通常規(guī)定，在一般地段， f=32mm/s；在困難地段， f=40mm/s。可以反推出： 在選線設(shè)計中，緩和曲線的長度可以按照下表取值： 曲線半徑（ m） Ⅰ 級鐵路 Ⅱ 級鐵路 Ⅲ 級鐵路 （ 1） （ 2） （ 3） （ 1） （ 2） （ 3） （ 1） （ 2） 4000 30 30 20 20 20 20 20 20 3000 40 30 20 30 20 20 20 20 2500 50 40 20 30 30 20 20 20 2022 60 50 30 40 30 20 20 20 1500 80 70 40 50 40 30 30 20 1200 100 80 50 60 50 30 30 30 1000 120 100 60 70 60 40 40 30 800 150 120 70 90 70 40 50 40 700 150 120 90 70 40 40 50 40 600 140 110 90 110 90 60 60 60 550 140 110 90 130 110 70 70 50 500 130 100 90 130 100 80 70 60 450 120 100 80 120 100 80 80 80 400 120 90 80 120 90 80 90 70 350 110 90 70 110 90 70 100 70 300 100 80 70 100 70 250 90 70 （ 1）定義 轉(zhuǎn)向相同的相鄰兩曲線稱為 同向曲線 。 轉(zhuǎn)向相反的相鄰兩曲線稱為 反向曲線 。 介于兩同向曲線間或兩反向曲線間一般不太長的直線，稱為 夾直線 。 設(shè)置夾直線的目的：保證行車運行平順；確保乘客乘坐舒適感。 、反向曲線、夾直線 圖 15 同向曲線與夾支線 圖 16 反向曲線與夾支線 （ 2）三者約束條件 1）超高的設(shè)置及其變化過程 無論同向或反向曲線