第2章_高速铁路线路设施(平纵断面)
第2章-高速铁路线路设施(平纵断面)
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 4、最大曲线半径
最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修能否达到要 求的精度。当曲线半径大到一定程度后，正矢值将很小，测设和 检测精度均难于保证极小的正矢值的准确性，可能反而成为轨道 不平顺的因素。因此，对圆曲线的最大半径加以限制：
F 0
直线
F m
v2
v2 F m R
缓和曲线
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。
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求 5、缓和曲线线型和长度
高 铁 设 备
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
v v平 h h 11.8 R 一条铁路的实设 h 既定，当 v v平 时存在未被平衡的 离心加速度，即外轨超高度不足(欠超高hq)；当 v v平 时， 又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过大(过超高hg)。
2 v平 理论超高度： h 11.8 R
式中 : h——超高，mm, v平 ——过曲线各列车的平均速度，km/h, R——曲线半径，m。
最大超高允许值[h]主要取决于列车在曲线上停车时的安全、 稳定和旅客乘坐舒适度要求。（我国新建客专最大超高采用170mm）
确定设计速度及运行速度 确定实设超高 （影响舒适度的参数） 与欠(过)超高
G v2 cos G sin g R v2 tan gR
高速铁路线路设施(平纵断面)课件
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。
05
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。
04
线路设施施工与维护
第2章 铁路线路《铁路运输设备》
路堤式路基
路堑式路基
（3）不填不挖式路基。指线路标高与天然地面相同，无需填方和挖方的路基。 4 半堤式路基。路基的一侧需在天然地面上填方修筑而成的路基。 5 半堑式路基。路基的一侧需在天然地面上挖方修筑而成的路基。 6 半堤半堑式路基。路基的一侧需在天然地面上填方修筑，而另一侧则需在天然地面上挖方修筑 而成的路基。
（四）路基排水及防护加固
1.路基排水
为保持路基经常处于干燥、坚固和稳定的状态，路基上应设置一套完整的排水设施，包括排地 面水设施和排地下水设施。
（1）地下水：当地下水埋藏浅或无固定含水层时，可采用明沟， 排水槽，渗水暗沟，边坡渗沟，支撑渗沟；当地下水埋藏深或为 固定含水层时，可采用渗水隧洞，渗井，渗管或仰斜式钻孔。渗 水暗沟和渗水隧洞的纵坡不应小于 5‰，条件困难时亦不应小于 2‰。地下排水系统如图所示。
1.隧道的组成
隧道一般由洞身、衬砌、洞门和避车洞、避人洞几部分组成。
隧道洞口及洞身
2.铁道隧道的种类
1 按隧道长度分： ① 特长隧道：全长 10 000 m 以上。 ② 长隧道：全长 3 000 m 以上至 10 000 m，含 10 000 m。 ③ 中隧道：全长 500 m 以上至 3 000 m，含 3 000 m。 ④ 短隧道：全长 500 m 及以下。
狮子洋隧道
函谷关隧道
（三）涵 洞
1.涵洞的结构
涵洞是埋设在路堤下部填土中，用以通过水流或行人的建筑物。涵洞主要由洞身、基础、端 墙、翼墙和出入口等部分组成其孔径一般为 0.75～6 m。洞身埋在路基中，从进口向出口有一定 的纵向坡度，以利排水。两端进出口处，可砌端墙和翼墙，便于水流进出涵洞，还可以保护路堤 边坡免受水流冲刷。
2.路基防护加固
高速铁路运输设备第二章 第二节 线路的平面与纵断面
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
线路平面和纵断面
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。
《高速铁路概论》教案第2课 认识高速铁路线路的平面和纵断面
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。
铁路选线设计-01
10:50:35 30
图2-15 钢轨磨耗与曲线半径关系
3. 最小曲线半径的选定 （1） 最小曲线半径的计算式 最小曲线半径是一条设计干线或其中某一路段允许采用的曲线半 径最小值。客货列车共线运行铁路的最小曲线半径的确定因素主要 是旅客舒适条件和钢轨磨耗均等两个条件。其数值应采用其中的较 大者，并取为50m的整倍数。 1 ）旅客舒适条件。旅客列车以最高速度 Vmax 通过曲线时，最大 欠超高hq不超过允许值[hq] ，保证旅客舒适度。
图 2-5-1 线路平面曲线 10:50:35
（2）详细定线时平面曲线要素计算
T ( R P ) tan L
2 2 0 R 180
m (m) 2l 0
R
180
l0 (m)
E ( R P ) sec
2
R (m)
式中：
2 V 实设超高为： h 11.8 JF (mm) R
（3）最大超高值允许值 限制条件
铁道科学研究院的试验表明：实设超高大于 200mm时，列车曲
线停车时，部分旅客会感到站立不稳，行走困难且有眩晕不适之感， 影响旅客乘坐舒适度。 《线规》和《维规》规定
最大超高为150mm；在单线铁路上，上、下行列车速度相差悬
g=9.81m/s2，代入上式得：
C S mv 2 S V 2 1500 V2 h 11.8 (mm) 2 G R mg 3.6 9.81R R
10:50:35 22
对于任一半径的曲线，其外轨超高值的大小与列车运行速度的
平方成正比。但实际线路上运行的列车种类不同，各种列车的运行
第二章 线路平纵断面设计
高速铁路概论教案12.10终版
教案2019 ~2020 学年第一学期学院（部）交通运输课程名称《高速铁路概论》专业、年级、班级乘务1901~1902主讲教师教案编写说明教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。
任课教师应根据专业的培养方案，紧扣教学大纲，认真分析教学内容，切合学生实际，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号（每堂课一个序号）。
2、学时数：指完成一个授课题目所用教学时间。
理论课通常以学时数为单位（一般2学时），而实践课则以学时数，天数或周数为单位。
3、授课类型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
4、授课题目：标明章、节或主题。
5、教学目的要求。
6、教学重点、难点。
5、教学方式和手段。
6、教学过程（含复习旧课、引入新课、组织教学、启发思维等）。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排。
本部分不同专业的授课可有自己的特色。
7、讨论、思考题和作业。
8、参考资料：列出参考书籍、有关资料。
9、日期的填写系指本堂课授课的时间。
授课教案应根据专业技术领域发展、教学要求变化、学生实际水平，以及教师以往教学的课后小结、批注等进行补充、修改或重写，以保持教学内容的先进性和适用性。
请妥善保存各阶段的教案，并配合好学院（部）的教学检查和归档等工作。
编号：1备注：电子版的字体为宋体。
编号：2备注：电子版的字体为宋体。
编号：3备注：电子版的字体为宋体。
编号：4编号：5编号：6编号：7编号：8编号：9编号：10编号：11编号：12编号：13编号：14编号：15编号：16。
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§2.1 概述
高速铁路与普速铁路相比有很大的不同，其运 营特征概括为高速度、高舒适性、高安全性、 节能环保和高密度。
• 要求高速线路具有高平顺性、高稳定性、 高可靠性及一定的耐久性。
• 高速铁路的平纵断面设计的标准要以提高线路 的平顺性为主。
• 高技术要求、高标准地建设高速铁路路基、桥 梁、隧道、轨道结构等重要基础设施设备。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
如何表示这条线路？
何谓线路中心线？
用它的中心线来表示线路在空间的位置。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
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：
L
A
L/2
C
D
O
B
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
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,包含直线和曲线组成；
良好
一般
欠、过超高之和允许值[hq+hg] （mm） 100 140（110） 180（140）
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
2、欠(过)超高
一条铁路的实设 h 既定，当v v平
2、欠(过)超高 h 11.8 v平2 R
v平 h
理论超高
一条铁路的实设 h 既定，当v v平
时存在
未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超v 高vh平q)；
当
时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过
大(过超19高93h年g)在。中国铁道科学院环形铁道进行的广深准高速客车运
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，包含平道、坡道及竖曲线。
线路平面
线路纵断面
高速铁路线路平面标准包括超高（欠超高,过超高）、最 小曲线半径、缓和曲线长度等；
线路纵断面标准包括最大坡度值和竖曲线等。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
v平 h
理论超高
一条铁路的实设 h 既定，当v v平
时存在
未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超v 高vh平q)；
当
时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过
大(过超高hg)。 对跨线旅客列车的过超高允许值[hg]，目前国内没有试验
资料，只能采用类比方法确定。
考虑到客运专线铁路的本线与跨线旅客列车共线运营模
行中，专家对舒适度和欠超高关系的评价意见，以及京津城际铁
路测试结果等，欠超高取值如下：
舒适度良好：[hq]=40mm； 舒适度一般：[hq]=80mm； 舒适度较差：[hq]=110mm。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
2、欠(过)超高 h 11.8 v平2 R
当
时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过
大(过超高hg)。 欠超高产生离心加速度从而影响旅客舒适度；
欠超高、过超高都会使钢轨承受走行列车的偏压，使 内外轨因过大偏载而引起严重的不均等磨耗。
限制欠超高、过超高以保证高速铁路线路所要求的 高平顺性和高舒适度。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
确定设计速度及运行速度 确定实设超高 （影响舒适度的参数） 与欠(过)超高
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
2、欠(过)超高 h 11.8 v平2 R
v平 h
理论超高
一条铁路的实设 h 既定，当v v平
时存在
未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超v 高vh平q)；
高大、(过低超速高列hg车)。共线允许时欠、过超高之和的允许值[hq+hg] ：
[hq hg ] [hq ] [hg ]
考虑为适应实际运营中列车运行条件发生变化而预留一定超高
调整幅度△h（20~50mm）。
根据《高速铁路设计规范（试行）》标准，欠、过超高之和允许值如下表所示：
舒适度条件
优秀
曲线地段的特点？？？
*外轨超高 ？
*轨距加宽
v2 F m
R
F F cos G sin
为了平衡离心力，使内
外两股钢轨受力均匀，垂
G
直磨耗均等，旅客不因离
心加速度而感到不适，将
外轨抬高一定程度。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
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
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
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
1、最大超高
理论超高度： h 11.8 v平2 R
式中: h——超高，mm, v平 ——过曲线各列车的平均速度，km/h, R——曲线半径，m。
最大超高允许值[h]主要取决于列车在曲线上停车时的安全、 稳定和旅客乘坐舒适度要求。（我国新建客专最大超高采用170mm）
式是以高速为主，重点应保证高速列车的旅客乘坐舒适度，
因此取过超高允许值与欠超高允许值一致。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
2、欠(过)超高
一条铁路的实设 h 既定，当v v平
时存在
未被平衡的离心加速度，即外轨超高度不足(欠超v 高vh平q)；
当
时，又会产生多余的向心加速度，外轨超高度过
？ *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。
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
一、高速铁路线路平面的主要技术参数及要求
1、最大超高
理论超高度： h 11.8 v平2 R
§2.2 高速铁路线路的平面和纵断面
F cos G sin
v2 G v2 Fm
G v2 cos G sin gR
R gR
tan
v2
gR
在 5时，sin tan
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。