【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 60 各種限制坡度的輸送能力 61 (2)對(duì)工程數(shù)量的影響 ① 平原地區(qū) 限制坡度值對(duì)工程數(shù)量一般影響不大，但在鐵路跨過需要立交的道路與通航河流時(shí)，因橋下要保證必要的凈空而使橋梁抬高，若采用較大的限制坡度，可使橋梁兩端引線縮短，填方數(shù)量減少。 ② 丘陵地區(qū) 采用較大的限制坡度，可使線路高程升降較快，能更好地適應(yīng)地形起伏，從而避免較大的填挖方，減少橋梁高度，縮短隧道長(zhǎng)度，使工程數(shù)量減少，工程造價(jià)降低，如下圖所示。 62 不同限坡的起伏縱斷面 ③ 越嶺地段 在自然縱坡陡峻的越嶺地段，若限制坡度小于自然縱坡，線路需要迂回展長(zhǎng)，才能達(dá)到控制點(diǎn)預(yù)定高程，工程數(shù)量和造價(jià)急劇增加。 在越嶺地段，若限制坡度大于平均自然縱坡 1‰ ～3‰( 自然縱坡越陡，地形越復(fù)雜，其值越大 )，就可避免額外的展長(zhǎng)線路。這種方案通常是經(jīng)濟(jì)合理的。 63 上圖為寶成線寶雞秦嶺間展線示意圖。寶雞秦嶺間直線距離 25km，高差 810m，自然縱坡‰ ； 30‰ 中選方案線路長(zhǎng) ， 20‰ 比較方案線路長(zhǎng) ，土建工程的造價(jià)前者僅為后者的 56％。 64 (3)對(duì)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的影響 在完成相同運(yùn)輸任務(wù)的前提下，采用的限制坡度越大，則貨物列車的牽引質(zhì)量越小，需要開行的貨物列車對(duì)數(shù)越多，機(jī)車臺(tái)數(shù)增多，機(jī)車乘務(wù)組、燃料消耗、修理費(fèi)用等加大，區(qū)間距離縮短，車站數(shù)目加多，管理人員和日常開支增加，列車區(qū)段速度降低，旅途時(shí)間加長(zhǎng)，相應(yīng)開支加大。 但在自然縱坡陡峻地區(qū)，采用相適應(yīng)的限制坡度，可以縮短展線長(zhǎng)度，降低工程投資。所以平均自然縱坡陡峻地區(qū)，應(yīng)采用與其相適應(yīng)的較大的限制坡度，力爭(zhēng)不額外展長(zhǎng)線路。 65 2．影響限制坡度選擇的因素 (1)鐵路等級(jí) (2)運(yùn)輸需求和機(jī)車類型 (3)地形條件 (4)鄰線的牽引定數(shù) (5)符合 《 線規(guī) 》 要求 限制坡度最大值 鐵路等級(jí) Ⅰ Ⅱ 地形地別 平原 丘陵 山區(qū) 平原 丘陵 山區(qū) 牽引 種類 電力 內(nèi)燃 66 3． 分方向選擇限坡 (1)分方向選擇限坡條件 ①輕重車方向貨流顯著不平衡且預(yù)計(jì)將來也不致發(fā)生巨大變化； ②輕車方向 上升的平均自 然縱坡較陡，而重車方向上升的平均自然縱坡較緩，分方向選擇限制坡度，可以節(jié)省大量工程； ③技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較證明分方向選擇限制坡度是合理的。 (2)輕車方向限制坡度的限制 ①不應(yīng)大于重車方向限制坡度的三機(jī)牽引坡度值。 67 ② 根據(jù)雙方向貨流比，按雙方向列車對(duì)數(shù)相同、每列車車輛數(shù)相同的條件，可估算出輕車方向貨物列車的牽引質(zhì)量 Gq ，輕車方向限制坡度值 ixq不應(yīng)大于根據(jù)Gq 計(jì)算的坡度值。 (二 )加力牽引坡度 如果某些越嶺地段，平均自然縱坡很陡，按限制坡度設(shè)計(jì)，會(huì)引起大量展線或較長(zhǎng)的越嶺隧道時(shí)，可采用加力牽引，保持牽引定數(shù)不變，從而可采用較陡的坡度線。這種用兩臺(tái)或更多機(jī)車牽引的較陡坡度稱為加力牽引坡度 (簡(jiǎn)稱 加力坡度 )。 68 采用加力坡度可以縮短線路長(zhǎng)度，大量減少工程，有利于降低造價(jià)和縮短工期，是在長(zhǎng)大越嶺地段行之有效的設(shè)計(jì)決策。但采用加力坡度，也會(huì)增加機(jī)車臺(tái)數(shù)和能量消耗，增加補(bǔ)機(jī)摘掛作業(yè)時(shí)分，并要增建補(bǔ)機(jī)的整備設(shè)備。加力坡度太大時(shí)，對(duì)下坡行車也將產(chǎn)生不利影響。因此，是否采用加力坡度，應(yīng)根據(jù)地形、工程和運(yùn)輸需求，經(jīng)過比選確定。 1．采用加力坡度的注意事項(xiàng) (1)加力牽引坡度應(yīng)集中使用，使補(bǔ)機(jī)能在較長(zhǎng)的路段上行駛，提高其利用率。 69 (2)加力牽引地段宜與區(qū)段站或其他有機(jī)務(wù)設(shè)備的車站鄰接，以利用其機(jī)務(wù)設(shè)備。 (3)加力牽引坡度應(yīng)根據(jù)牽引質(zhì)量、機(jī)車類型、機(jī)車臺(tái)數(shù)及加力牽引方式按下式計(jì)算確定： (4)各級(jí)鐵路電力、內(nèi)燃牽引的加力牽引坡度值分別不得大于 ‰ 和 ‰ 。 gGPwGwPFinkknknkkkjkkyjl?????????????????????????? ??? ?11 100??(‰) 70 (5)采用相同類型的機(jī)車加力牽引時(shí)，各種限制坡度相應(yīng)的加力牽引坡度可采用下表規(guī)定的數(shù)值。 電力和內(nèi)燃牽引的加力牽引坡度 (‰) 限制坡度 雙機(jī)牽引坡度 三機(jī)牽引坡度 電力 內(nèi)燃 電力 內(nèi)燃 注：表中內(nèi)燃牽引加力坡度未進(jìn)行海拔與氣溫修正。 71 二、坡段長(zhǎng)度 相鄰兩坡段的坡度變化 點(diǎn)稱為 變坡點(diǎn) 。相鄰兩變 坡點(diǎn)間的水平距離稱為坡段長(zhǎng)度。 1．坡段長(zhǎng)度對(duì)工程和運(yùn)營(yíng)的影響 (1)對(duì)工程數(shù)量的影響 采用較短的坡段長(zhǎng)度可更好地適應(yīng)地形起伏，減少路基、橋隧等工程數(shù)量。但最短坡段長(zhǎng)度應(yīng)保證坡段兩端所設(shè)的豎曲線不在坡段中間重疊。 不同坡長(zhǎng)的縱斷面 72 (2)對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響 從運(yùn)營(yíng)角度看，因?yàn)榱熊囃ㄟ^變坡點(diǎn)時(shí)，變坡點(diǎn)前后的列車運(yùn)行阻力不同，車鉤間存在游間，將使部分車輛產(chǎn)生局部加速度，影響行車平穩(wěn)；同時(shí)也使車輛間產(chǎn)生沖擊作用，增大列車縱向力，坡段長(zhǎng)度要保證不致產(chǎn)生斷鉤事故。 73 坡段長(zhǎng)度分析 為減小坡段長(zhǎng)度過短引起列車同時(shí)跨越兩個(gè)以上的變坡點(diǎn)，使得車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大的局部加速度，影響運(yùn)營(yíng)的安全和舒適。所以一般情況下，要求列車最好不要同時(shí)跨越兩個(gè)以上的變坡點(diǎn)，即：坡段長(zhǎng)度不小于貨物列車長(zhǎng)度的一半。 74 2．坡段長(zhǎng)度的規(guī)定 縱斷面宜設(shè)計(jì)為較長(zhǎng)的坡段，旅客列車設(shè)計(jì)行車速度為 160km/h的坡段，坡段長(zhǎng)度不應(yīng)小于 400m，且最小坡段不宜連續(xù)使用兩個(gè)以上；旅客列車設(shè)計(jì)行車速度小于 160km/h的坡段，坡段長(zhǎng)度不宜小于下表規(guī)定的數(shù)值。 最小坡段長(zhǎng)度表 (m) 遠(yuǎn)期到發(fā)線有效長(zhǎng)度 1050 850 750 650 最小坡段長(zhǎng)度 400 350 300 250 75 3．坡段長(zhǎng)度可以設(shè)為 200m的幾種特殊情況 (1)凸形縱斷面坡頂為緩和坡度差而設(shè)置得分坡平段； (2)最大坡度折減地段，包括折減及其間形成的坡段； (3)在兩個(gè)同向坡段之間為了緩和坡度差而設(shè)置的緩和坡段； (4)長(zhǎng)路塹內(nèi)為排水而設(shè)置的人字坡段。 76 對(duì)于改建既有線和增建第 二線的坡段長(zhǎng)度，在困難條 件下可減至 200m。 注意：凹形縱斷面坡底為緩 和坡度差而設(shè)置得分坡平段，其長(zhǎng)度按最小坡段長(zhǎng)度取值！ 三、坡段連接 (一 )相鄰坡段坡度差 縱斷面的坡段有上坡、下坡和平坡。上坡的坡度為正值，下坡的坡度為負(fù)值，相鄰坡段坡度差的大小，應(yīng)以代數(shù)差的絕對(duì)值 Δi 表示。 77 如前一坡段的坡度 i1為 6‰ 下坡，后一坡段的坡度 i2為4‰ 上坡，則坡度差 Δi為： Δi =︱ i1–i2︱ =︱ (–6‰) –(+4 ‰) ︱ =10‰ 相鄰坡段的坡度差，都是以保證列車不斷鉤來制定的。根據(jù)近年來的理論研究、模擬計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，列車通過變坡點(diǎn)時(shí)的縱向力有如下規(guī)律： (1)列車縱向力隨變坡點(diǎn)坡度差值的增大而有所增大； (2)凸形縱斷面列車縱向拉力增大，壓力減??；凹形縱斷面拉力減小， 壓力增大； (3)列車牽引質(zhì)量的大小對(duì)列車縱向力起決定作用，而牽引質(zhì)量主要取決于列車長(zhǎng)度 (車站到發(fā)線有效長(zhǎng)度 )。 78 綜合上述研究計(jì)算，結(jié)合車輛載重的發(fā)展或延長(zhǎng)到發(fā)線有效長(zhǎng)度的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)最大坡度差的允許值留有適當(dāng)發(fā)展余量， 《 線規(guī) 》 規(guī)定： 相鄰坡段的連接宜設(shè)計(jì)為較小的坡度差，不得大于下表規(guī)定的數(shù)值。 相鄰坡段最大坡度差 遠(yuǎn)期到發(fā)線有效長(zhǎng)度 (m) 1050 850 750 650 最大坡度差 (‰) 一般 8 10 12 15 困難 10 12 15 18 三、豎曲線 在線路縱斷面的變坡點(diǎn)處設(shè)置的豎向圓弧稱為 豎曲線。 常用的豎曲線線形為圓曲線。 79 1．豎曲線設(shè)置原因 (1)當(dāng)機(jī)車車輛重心末達(dá)變坡點(diǎn)時(shí)，將使前轉(zhuǎn)向架的車輪懸空，懸空高度大于輪緣高度時(shí) (機(jī)車輪為 28mm，車輛輪為 25mm)，將導(dǎo)致脫軌，如圖所示： 導(dǎo)輪懸空示意圖 80 (2)當(dāng)相鄰車輛的連接處于變坡點(diǎn)附近時(shí)，車鉤要上、下錯(cuò)動(dòng)，其值超過允許值將會(huì)引起脫鉤。 車鉤錯(cuò)動(dòng)示意圖 2． 設(shè)置豎曲線需要研究的問題 ? 豎曲線半徑設(shè)置 ? 豎曲線要素計(jì)算 ? 設(shè)置豎曲線的限制條件 81 (1)豎曲線半徑 ①列車通過變坡點(diǎn)不脫軌要求。 如 Δi ≥ 3‰設(shè)置豎曲線即滿足。 ②滿足行車平穩(wěn)要求。 允許離心加速度的大小和行車速度有關(guān)。 ③滿足不脫鉤要求。 與相鄰車輛相對(duì)傾斜引起的車鉤中心線上下位移允許值有關(guān)，Rv≥3000m即滿足。 ④豎曲線半徑與列車縱向力的關(guān)系。 82 《 線規(guī) 》 規(guī)定：路段設(shè)計(jì)速度為 160km/h的地段，當(dāng)相鄰坡段的坡度差大于 1‰ 時(shí)，豎曲線半徑應(yīng)采用15000m；當(dāng)路段設(shè)計(jì)速度小于 160km/h，相鄰坡段的坡度差大于 3‰ 時(shí)，豎曲線半徑應(yīng)采用 10000m。 (2)豎曲線要素計(jì)算 ①豎曲線切線長(zhǎng) 2 00 0iRT SHSH??? (m) Vmax=160km/h ： TSH ＝ (m) Vmax〈 160km/h ： TSH ＝ 5Δi(m) 83 ② 豎曲線長(zhǎng)度 KSH=2TSH (m) ③ 豎曲線縱距 y ? ?)(2 222222值很小略去不計(jì)yyxyRxRyRSHSHSH??????(m) SH R x y 2 2 ? (m) SH SH SH R T E 2 2 ? 變坡點(diǎn)處的縱距稱為豎曲線的外矢距 ESH，計(jì)算式為： 變坡點(diǎn)處的線路施工高程，應(yīng)根據(jù)變坡點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，減去 (凸形變坡點(diǎn) )或加上 (凹形變坡點(diǎn) )外矢距的高度。 84 (3)設(shè)置豎曲線的限制條件 ① 需要設(shè)置豎曲線的坡度代數(shù)差 ② 豎曲線不應(yīng)與緩和曲線重疊 如兩者重疊，一方面外軌的直線形超高順坡和圓形豎曲線，都要改變形狀，影響行車的平穩(wěn)；另一方面給養(yǎng)護(hù)維修帶來一定困難。 ③豎曲線不應(yīng)設(shè)在明橋面上 在明橋 (無碴橋 )面上設(shè)置豎曲線時(shí)，其曲率要用木楔調(diào)整，每根木枕厚度都不同，且需特制，并要按固定位置順序鋪設(shè)，給施工養(yǎng)護(hù)帶來困難。 85 如圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)速為 140km/h，要保證豎緩不重合，在第①、③變坡點(diǎn)處，坡度代數(shù)差為 6‰ ，豎曲線的切線長(zhǎng)為 30m，即 ZH、 HZ點(diǎn)距離變坡點(diǎn)的距離不小于30m。 在第② 變坡點(diǎn)處，坡度代數(shù)差為 12‰ ，豎曲線的切線長(zhǎng)為 60m，即 HY、 YH點(diǎn)距離變坡點(diǎn)的距離不小于60m。 ① ③ ② 86 試分析變坡點(diǎn)距離 ZY、 YZ點(diǎn)的最小距離應(yīng)該是多少？ Lmin=TSH+m=()Δi+l0 / 2 87 為了保證豎曲線不設(shè)在明橋面上，變坡點(diǎn)距明橋面端點(diǎn)的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長(zhǎng)。 ④ 豎曲線不應(yīng)與道岔重疊 道岔的尖軌和轍叉應(yīng)位 于同一平面上，如將其設(shè) 在豎曲線的曲面上，則影 響道岔的正常使用，也增加養(yǎng)護(hù)困難；同時(shí)道岔的導(dǎo)曲線和豎曲線重合，列車通過時(shí)的平穩(wěn)性更差。 為了保證豎曲線不與道岔重疊，變坡點(diǎn)與車站站坪端點(diǎn)的距離，不應(yīng)小于豎曲線的切線長(zhǎng)。 變坡點(diǎn)至明橋面的距離 88 另外，豎曲線與豎曲線不應(yīng)重疊設(shè)置，為避免列車豎向震動(dòng)相互影響，影響行車舒適度，一般情況下兩豎曲線間的距離不小于 50m，困難時(shí)可用 30m。 旅客列車設(shè)計(jì)行車速度為 160km/h的地段，豎曲線與平面圓曲線不宜重疊設(shè)置，困難條件下豎曲線可與半徑不小于 2500m的圓曲線重疊設(shè)置；特殊困難下，可與半徑不小于1600m的圓曲線重疊設(shè)置。 89 四、最大坡度折減 線路縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，在需要用足最大坡度 (包括限制坡度與加力牽引坡度 )的地段，當(dāng)平面上出現(xiàn)曲線或遇到長(zhǎng)于 400m的隧道時(shí)，因?yàn)楦郊幼枇υ龃?、粘著系?shù)降低，而需將最大坡度值減緩，以保證普通貨物列車以不低于