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1、地铁与轻轨工程,第二讲：轨道交通线路设计,轨道交通的路网规划,轨道交通是城市建设中最大的公益性基础设施对城市的形成及发展产生深远的影响城市规划、CBD、房地产充分的可行性研究投资大不可恢复性可持续发展立项报批手续BOTBuilding,Operation,Transfer,轨道交通的路网规划,路网规划必须符合城市的总体规划 交通引道城市发展是一条普遍规律 带动沿线房地产和商业区的开发和升值 促使城市发展走向良性循环,2.1 选线及车站分布,地下铁道设计规范（GB50157-92）地下铁道线路应为右侧行车的双线线路，并应采用1435mm标准轨距。地下铁道线路按其在运营中的作用，应分为正线、辅助线
2、和车场线。地下铁道的线路在城市中心地区宜设在地下，在其它地区，条件许可时可设在高架桥或地面上。地下线路的平面位置和埋设深度，应根据地下构筑物的现状与规划、地质与水文条件、结构类型与施工方法以及运营要求等因素经济综合确定。（5）地下铁道的每条线路应按独立运行进行设计，线路之间应为立交。线间设联络线。（6）地下铁道车站应设置在客流量大的集散点和地下铁道线路交会的地方。车站间距在市区宜为1km左右，在郊区不宜大于2km。（7）轨道设计应保证列车安全、平稳、快速运行，其构造应具有足够的强度、稳定性、弹性和耐久性，并应满足绝缘、减振和防锈等要求。,线路走向选择按照路网规划和城市发展总体规划要求，线路基本
3、走向应选择沿主要客流方向，并且要通过大客流集散点（如工业区、大型住宅区、商业文化中心、公交枢纽、火车站、码头、长途汽车站等），以便于乘客直达目的地，减少换乘。选择线路走向要综合考虑地质条件、历史文物保护、地面建筑和地下建筑物等情况，在老城区线路宜选择地下线路。,线路走向选择功能、经济、技术,线路走向选择功能、经济、技术,地下线路基本走向应结合地形、地质及道路宽窄等条件，尽量选择在施工条件好的城市主干道上。同时进行施工方法的比选，合理选择线路基本位置，埋置方式及深度，减少施工过程中对现有房屋等建筑物的拆迁以及对城市交通的干扰。在郊区及次中心区有条件地段，可选择地面线路或高架线路，以节省投资，降低
4、运营费用。地下线路通过建筑群区域的范围应限制在最低限度。,线路走向选择,对于浅埋隧道线路、地面线路或高架线路，其位置通常是沿着较宽的城市干道布设，或是通过建筑物稀少的地区。为施工创造明挖条件，还为车站位置的选择增加了自由度。对于深埋隧道，其线路位置由车站位置决定，一般在两车站之间取短直方向。当线路预定与远期规划线联络时，先期与远期规划线路的衔接虽然暂时费用支出有所增加，但为未来路网中乘客的换乘方便创造了条件，这要比未来改建线路增设换乘设施要节省投资。选择线路走向时还要考虑车辆段、停车场的位置以及连接两相邻地铁线路间的联络线。,路网规划的形式,放射形(星形)条带形棋盘形各种组合,实例1：南京地铁
5、,实例2：上海地铁,实例3:北京地铁,车站分布,影响车站分布的因素（a）大型客流集散点（b）城市规模大小（c）城区人口密度（d）线路长度（e）城市地貌及建筑物布局（f）轨道交通路网及城市道路网状况（g）乘客对站间距离的要求,地铁平均站间距,车站间距应参照城市道路布局和客流吸引范围而定。在市中心区宜为1km左右，在市区外围宜为2km左右,地铁和轻轨土建设计,路基、线路上部结构（轨道、道床等）、桥梁、隧道和沿线设施组成的线形构造物。,设计的主要内容：（1）在经济上论证所设计线路在交通运输系统中的地位、作 用和经济效益，说明其可行性（2）根据铁路技术等级（I、II、III级）、勘测的地形地物在技术
6、上选择线路定线、线路的平面和纵剖面设计（3）设计路基、线路上部结构、桥梁、隧道等（4）进行其它项目的设计（车站、机务、给水、供电、铁路信号等 项目的设计）,定线在地形图上或地面上、下选定路线的走向，并确定线路的空间位置。在复杂的自然条件和人文地理条件下，选出既能以最少的人力、物力、财力，尽量少改变自然状态，又能安全、迅速、舒适，保证输送能力的线路。原则：1、输送能力和运输发展相适应 2、确保地铁线路安全和环境保护 3、兼顾地铁和社会经济效益 4、协调机车牵引性能和线路技术标准 5、充分利用合理先进科学技术,（1）几何设计：几何构造尺寸：定线、线形的几何构成（线路的平面和纵剖面设计）、道路宽度的
7、构成。（2）路线结构设计：路基 铁路路面下的基础部分路基上面的结构部分线路上部结构、桥梁、隧道等路面,工程设计主要包括：,路基,承受并传递轨道重力及列车动态作用的地面结构物，是轨道的基础。包括路基体和附属设施两部分。路基分为：路堤、路堑、半路堤半路堑路基体：路基面、路肩和路基边坡（对地上部分）路基附属设施：排水设施（排水沟）、防护设施（种草种树）与加固设施（挡土墙、扶壁支挡结构）等。路基要满足三个基本要求：1、具有足够的承载力和刚度2、具有足够的整体稳定性3、具有足够的水温稳定性,水温稳定性,水温稳定性是指强度和刚度在自然因素的影响下的变化幅度。沿路基深度出现较大的温度梯度时，水分在温差的影响
8、下以液态或气态由热处向冷处移动，并积聚在该处。这种现象特别是在季节性冰冻地区尤为严重。,我国华北、东北和西北地区为季节性冰冻地区，这些地区的路基在冬季冻结的过程中会在负温度坡降的影响下，出现湿度积聚现象。积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。化冻时，路面和路基结构自上而下逐渐解冻，而积聚在路基上层的水分先融解，水分难以迅速排除，造成路基上层的湿度增加，路面结构的承载能力便大大降低。若是在交通繁忙的地区，经重车反复作用，路基路面结构会产生较大的变形，严重时，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成了翻浆。不是在季节性冰冻地区所有的道路都会产生冻胀与翻浆,与路基土的种
9、类,冻结形式,水源情况有很大关系。对于渗透件较高的砂性土以及渗透性很低的粘性土，水分都不容易积聚，因此不易发个冻胀与翻浆。而相反，对于粉性上和极细砂则由于毛细水活动力强，极易发生冻胀与翻浆。,路基宽度、高度。边坡设计：考虑线路坡度、路基稳定性、工程经济性,路基,路线几何设计,几何构造尺寸：道路宽度的构成、线形的几何构成几何设计的意义：（1）几何构造尺寸是地铁路线设计和施工的基础（2）几何构造尺寸决定了车辆行驶的安全性、舒适性及 地铁建设与运营的经济性（3）几何构造尺寸决定了地铁路线的等级和规模,几何设计考虑的因素：（1）车辆在运动学和力学方面是否安全、舒适（2）在视觉及运动心理学方面是否良好（
10、3）与环境风景是否协调（4）从地形方面看在经济上是否妥当,几何设计内容：平面设计：路线在水平面的投影纵断面设计：沿地铁路线中线的竖向剖面横断面设计：地铁路线中线上任意点的法向切面,在道路线形设计中，为了便于确定道路中线的位置、形状、尺寸，我们是从路线平面、路线纵断面和空间线形三个方面来研究路线的，如图所示。道路中线在水平面上的投影叫路线平面，反映路线在平面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线平面图。,用一曲面沿道路中线竖直剖切展成的平面叫路线纵断面，反映道路中线在断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断面图。,沿道路中线上任一点所作的法向剖切面叫横断面，反映道路在横断面上的结构、尺寸形状的图形叫横
11、断面图。,线路纵断面：线路中心线纵向展直后在铅垂面上的投影,表明线路的起伏变化情况。,铁路线路纵断面,平道与坡道就成了线路纵断面的组成要素,线路平面线形:直线、圆曲线、缓和曲线,线路纵断面：直线、曲线,道路横断面（a）高速公路和一级公路（b）二、三级公路,路线交叉：铁路与道路(或铁路)在同一平面上相交的地方称为平面交叉，又称为交叉口。交叉口设计的基本要求：一是保证车辆和行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求。二是正确设计交叉口立面、保证转弯车辆的行车稳定，同时符合排水要求。,同一行驶方向的车辆向不同方向分开行驶的地点称为分叉点(或称分流点)；来自不同行驶
12、方向的车辆以较小角度向同一方向汇合行驶的地点，称为合流点(或称汇合点)；来自不同行驶方向的车辆以较大角度相互交叉的地点称为冲突点(或称交叉点)。此三类交错点都存在相互层撞、挤授或碰撞的可能性，是影响交叉口行车速度、通行能力和发生交通事故的主要原因。其中，以直行与宜行、左转与左转以及直行与左转车辆产生的冲突点、对交通干扰和行车安全影响最大，其次是合流点。再次是分流点。,2.2 线路平面,轨道交通线路一般由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线构成。道岔是线路平面上的重要设备。线路平面主要技术要素的确定 线路平面设计的主要要素有：曲线半径：最小夹直线长度：最小圆曲线长度：最小缓和曲线线型和长度
13、,曲线还可以分为单曲线和复曲线。只有一个半径的曲线称作单曲线。由两个和几个不同半径（或是不同转向角）组成的曲线，称为复曲线。若相邻的曲线转向角方向相同，则该复曲线为同向曲线，否则为反向曲线。,表示圆曲线大小和转向的参数有（1）转向角（2）曲线半径（3）切线长（4）曲线外失距。其中最主要的参数是转向角和曲线半径。转向角越小，曲线半径越大，列车运行条件就越好。在实际线路中，线路曲线半径一般为350米到4000米不等。根据不同线路的线路等级，对线路所能采用的最小曲线半径，设计规范中有明确的规定。此外，为了不使车辆同时处在曲线的始、终点之外，圆曲线一般不得短于20米。,平曲线参数计算公式,曲线起讫点里
14、程，可按下列方法推求：ZH（直缓点）里程，在平面上量得；HZ（缓直点）里程 ZH里程K；HY（缓圆点）里程 ZH里程 l0；YH（圆缓点）里程 HZ里程 l0；,最小圆曲线半径,小半径的线路有许多缺点：外轨超高大，乘客舒适度差；加速轮缘和轨道的磨耗；增加噪声和振动公害，还必须限制行车速度；如需要较大的建筑接近限界去容纳与车辆端部和中部的偏移距离；小半径上视距短，司机了望条件差。最小曲线半径选定是否合理，对地下铁道线路的工程造价、运行速度和养护维修都将产生很大的影响。,影响最小曲率半径的其它因素有：,列车在小曲线半径地段下坡道上运行时，摇晃加剧，降低乘客的舒适度。另外，小半径上视距短，司机了望条
15、件差，对行车安全不利。钢轨磨耗主要是轮轨间发生摩擦造成的，轮轨间的摩擦包括滚动摩擦和滑动摩擦。单纯的滚动摩擦使钢轨磨耗甚微，而车轮只要有0.2的滑动，磨耗就会显著增加。列车在曲线上运行时，附加动压力及轮轨间的相对滑动与曲线半径成反比，半径越小滑动磨耗越大。从北京地下铁道运营情况看，一期地下铁道在困难情况下最小曲线半径为200m，有的地段磨耗较严重；二期地下铁道最小曲线半径为250m，磨耗情况尚可，曲线半径R300m的曲线上未发现不正常磨耗现象。小半径地段，因横向力大，碎石道床线路的轨距与水平均难以保持，曲线的几何形状不易固定，养护维修工作量大。,最小圆曲线半径？,缓和曲线,行驶于曲线轨道的机车
16、车辆，出现一些与直线运行显著不同的受力特征。如曲线运行的离心力，外轨超高不连续形成的冲击力等。为使上述诸力不致突然产生和消失，以保持列车曲线运行的平稳性，需要在直线与圆曲线轨道之间设置一段曲率半径和外轨超高度均逐渐变化的曲线，称为缓和曲线。,缓和曲线,在铁路线路上，直线和圆曲线不是直接相连的，它们之间需要插入一段特殊线段，称为缓和曲线。,缓和曲线作用：,(1)使离心力逐渐增大或消失，保证列车平稳通过曲线。(2)在缓和曲线范围内完成轨距加宽量和外轨超高量。,缓和曲线特点：半径是变化的，由R或R,缓和曲线具有以下几何特征：,1缓和曲线连接直线和半径为R的圆曲线，其曲率由0至1R逐渐变化。2缓和曲线
17、的外轨超高，由直线上的零值逐渐增至圆曲线的超高度，与圆曲线超高相连接。3缓和曲线连接半径小于350 m的圆曲线时，在整个缓和曲线长度内，轨距加宽呈线性递增，由零至圆曲线加宽值。所以，缓和曲线是一条曲率和超高均逐渐变化的空间曲线。,缓和曲线设置,在正线上当曲线半径小于或等于2000m时，圆曲线与直线间应根据曲线半径及行车速度按表2-3规定设置缓和曲线。缓和曲线可以是放射螺旋型、三次抛物线型。道岔附带曲线可不设缓和曲线和超高，但其曲线半径不得小于道岔导曲线半径。当两圆曲线的曲率差大于12000时，应设置中间缓和曲线，其长度应根据计算确定，但不应小于20m。正线及辅助线的圆曲线最小长度不宜小于20m
18、，在困难情况下不得小于一个车辆的全轴距。全轴距系指一节车辆第一位轴至最后位轴之间距离，目前我国地铁车辆的全轴距最大不超过20m。,缓和曲线长度计算,夹直线,夹直线是指相邻曲线两端点间的直线。夹直线短于20m时，会出现一车辆同时跨越两条曲线，引起车辆左右摇摆，影响行车平稳性，增大钢轨磨耗。正线及辅助线上两相邻曲线间的夹直线长度，不应小于20m，车场线上的夹直线长度不得小于3m。,在地形困难曲线毗连地段，两相邻曲线间的直线段，即前曲线终点(HZ1)与后一曲线起点(ZH2)间的直线，称为夹直线，如图所示。两相邻曲线、转向相同者称为同向曲线，转向相反者称为反向曲线。,夹直线长度力争长一些，为行车和维修
19、创造有利条件。但为适应地形节省工程，需要设置较短的夹直线时，其最小长度受下列条件控制：(1)线路养护要求夹直线太短，特别是反向曲线路段，列车通过时，因频繁转换方向，车轮对钢轨的横向推力加大，夹直线的正确位置不易保持。维修实践证明：夹直线长度不宜短于23节钢轨钢轨标准长度为25m，即5075m；地形困难时，至少应不小于一节钢轨长度，即25m。(2)行车乎稳要求旅客列车从前一曲线通过夹直线进入后一曲线的运行过程中，因外轨超高和曲线半径不同，末被平衡的横向加速度频繁变化，引起车辆左右摇摆，反向曲线地段更为严重。为了保证行车平稳、旅客舒适，夹直线长度不宜短于23节客车长度。我国25型客车全长为255m
20、，故夹直线长度不宜短于510765m。,客车通过夹直线时，要跨过夹直线前后的缓直点和直缓点，车轮与钢轨冲击引起转向架弹簧的振动。为保证缓直点和直缓点产生的振动不叠加，以保证旅客舒适，夹直线应有足够长度，使客车通过夹直线的时间不小于弹簧振动消失的时间。即进一步考虑客车后转向架后轴在后方缓直点产生的振动，不与前转向架前轴在前方直缓点产生的振动叠加，则夹直线长度中尚需减去客车全轴距L*再计算时间。,2.3 线路纵断面,轨道交通线路按地面标高差异分为地面线、高架桥线、地下线。地面线形的坡度应与城市道路相当，以减少工程量。地下线的埋深受到所在地区工程地质水文地质条件限制，还与隧道施工方法、地面建筑物和地
21、下构筑物的情况等因素有关。高架线应充分注意城市景观，考虑机车牵引能力，坡度尽量延长。,地下车站经常设在线路纵剖面的最高处？,地下铁道车站设在线路纵剖面的最高处，车站两端为下坡，称为节能纵坡。列车从车站启动后，借助下坡势能增加列车的加速度，缩短列车牵引时间，从而达到节能目的。在列车进站时，可借助上坡阻力，降低列车的速度，缩短制动时间，减少制动发热，节约环控能量的消耗。,线路纵断面主要技术要素的确定,最大纵坡地铁由于高密度行车和大运量，为了保证行车安全和正点，设计原则要求列车失去部分（最大可达到1半）牵引动力条件下，仍能用另一部分牵引动力将列车从最大坡度上启动，因此最大坡度阻力及各种附加阻力之和，
22、不宜大于列车牵引力的一半。,最大纵坡确定,原苏联地下铁道设计规范(1981年7月1日起执行)规定的地下线路段和隐蔽地面线段的纵坡不大于40，而敞开地面段的坡度则不大于35。法国巴黎市区地铁线路最大坡度为40，地区快车线最大坡度30，困难地段的坡度还可以大一些。香港地铁线路最大纵坡30。综合上述各种因素，我国地下铁道正线规范规定最大坡度宜采用30，困难地段可采用35，辅助线的最大坡度宜采用40。，但均不包括各种坡度的折减值。高架轻轨线按我国轻轨样车技术条件规定正线的限制坡度为60。,纵坡折减,（1）高原纵坡 在海拔3000米以上的高原地区，因为空气稀薄而使车辆输出功率降低，相应降低了车辆的爬坡性
23、能；此外，在高原地区行车，大气压强低水箱易开锅；所以，各级公路的最大纵坡应按规定折减；最大纵坡折减后，如小于4%时，仍采用4%。（2）桥梁隧道纵坡 大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；位于市镇附近非车辆交通量较大的地段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3%；小桥涵纵坡随路线。隧道内的纵坡不应大于3%，并不得小于0.3%；独立的明洞和长度小于50米的隧道可不受上述限制。（3）非汽车交通量较大的路段纵坡 非汽车交通量较大的路段纵坡，应根据具体情况将纵坡放缓；平原微丘区一般不大于2%3%，山岭重丘区一般不大于4%5%。,车站纵坡,地面和高架桥的车站站台段线路应设置在平道，在困难地段可
24、设在不大于8的坡道。设在隧道内的车站线路纵坡尽可能平缓，根据相关技术标准不宜大于5。,最小纵坡,隧道内的最小坡度主要为满足纵向排水需要，一般情况下线路坡度与排水沟坡度取一致，隧道内线路坡度一般不小于3。车场线设在不大于1.5的坡道上，较大坡度停车不稳，易发生溜车的危险事故。为了便于道岔的养护与维修，道岔应铺在较缓的坡道上，一般规定设在不大于5的坡度上，在困难的条件下可设在不大于10的坡度上。隧道内折返线和存车线，既要保持隧道内最小的排水坡度，又需满足停放车辆和检修作业的要求，一般选取20。,竖曲线,为了缓和变坡度的急剧变化，使列车通过变坡点时产生的附加加速度不超过允许值，相邻坡度差大于或等于2
25、时，应设竖曲线。地下铁道若为钢筋混凝土的整体道床，其弹性变形量比地面铁路碎石道床小得多，所以地下铁道设置竖曲线的要求要高。抛物线形曲率渐变，更适合列车运行，但铺设和养护复杂，竖曲线通常为圆曲线形。,(四)竖曲线是纵断面上的圆曲线。(1)竖曲线半径的选取：、级铁路为10000m级铁路为5000m(2)竖曲线设定的条件：在、级铁路上相邻坡段的坡度代数差大于3，级铁路大于4时，应以圆曲线连接。,地铁坡段长度,在列车通过变坡点时要产生附加离心力和附加加速度。为行车平稳考虑，宜设置较长的坡段。为了适应线路高程的变化，坡段也不能太长，否则将引起较大的工程量，给施工带来困难。因此应综合考虑两者的影响来确定最
26、短坡段长度。一般情况下，当线路纵向最小坡段小于列车长度时，可以使一列车长范围内只有一个变坡点，以避免变坡点附加力叠加及附加力频繁变化的影响，保证行车的平稳。坡段长度还应满足竖曲线既不相互重叠，又能相隔一定距离，两竖曲线夹直线长度不宜小于50M，以利于列车运行和线路的维修。,轻轨高架坡段长度,对于轻轨高架线，坡段最小长度不短于远期列车长度，同时保证两竖曲线间夹直线不小于25m。对于大坡道，由于牵引功率限制，对于60坡度限长50m；50坡度限长1000m。小于50坡道不限。,竖曲线的切线长度,外矢距,2.4 轨道的几何形位,轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸。,从轨道横断面上
27、来看，轨道的几何形位包括轨距、水平、外轨超高和轨底坡。轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离，为保证机车车辆顺利通过小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。两股钢轨的顶面应置于同一水平面或保持一定水平差。曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定超高度，以使车体重力的向心分力得以抵消其曲线运行的离心力。轨道两股钢轨底面应设置一定的轨底坡，使钢轨向内倾斜，以保证锥形踏面车轮荷载作用于钢轨断面的对称轴上。从轨道的纵断面上看，轨道的几何形位包括轨道的前后高低。钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度，为行车平稳创造条件。,轨道是机车车辆运行的基础直接支承机车车辆的车轮，并引导其前进，因而机车车辆走行部分的基本几何形位与轨
28、道的几何形位之间应密切配合。轨道几何形位正确与否，对机车车辆的安全运行、乘客的旅行舒适度、设备的使用寿命和养护费用起着决定性的作用。影响安全性的因素有轨距、水平、轨向、外轨超高等，这些几何形位超限是产生机车车辆掉道、爬轨以及倾覆的直接因素。影响旅行舒适度的因素有轨距、轨向、外轨超高顺坡及其变化率、缓和曲线线形、前后高低等，这些几何形位因素直接影响机车车辆的横向及竖向的加速度，产生相应的惯性力，在高速铁路和快速铁路中，随着运行速度的提高，该影响特别显著。影响设备使用寿命和养护费用的几何形位因素包括轨距、轨向、水平、前后高低和外轨超高等，这些因素对钢轨的磨耗和轨道各部件的受力有较大影响，直接影响养
29、护维修的上作量和费用。,轨道的几何形位,轨道由直线和曲线组成。直线部分的方向应保持平直，两股钢轨之间应保持一定的距离，称之为轨距；两股钢轨的顶面应位于同一水平或保持一定的相对高差，称之为水平；为使钢轨顶面在有锥形踏面的车轮荷载作用下受力均匀，两股钢轨均应向内倾斜铺设，称之为轨底坡（一般设1:40的内倾度）；,轨道的几何形位,对半径很小的曲线，为保证轨道交通车辆能顺利通过，应将轨距加宽；为抵消轨道交通车辆通过曲线时的离心力，应使外轨顶面略高于内轨顶面，形成适当的超高；为使轨道交通车辆平稳地自直线进入圆曲线，或由圆曲线进入直线，直线与圆曲线间，应有一条曲率渐变的缓和曲线，并为外轨逐渐升高、轨距逐渐
30、加宽创造必要的条件。,轨距,轨距为两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距离。因为轨底坡的缘故，所以规定，轨距应在钢轨头部内侧面下16mm处量取。我国目前已建的几条城市轨道交通线路的轨距都是采用1 435 mm。轨距小于1 435mm者统称为窄轨距。,为使轨道交通车辆能顺利通过轨道，轨道的轨距必须略大于轮对宽度，有一定的游间。当轮对的一个车轮轮缘与钢轨贴紧时，另一车轮轮缘与钢轨之间的游间为（见图）：Sq式中 S 为轨距；q为轮对宽度。,轮轨游间的大小，对列车运行的平稳性和轨道的稳定性有重要的影响。如游间太大，则列车运行的蛇行幅度就大，列车左右摆动就大，作用于钢轨的横向力就大，动能损失就大，轮轨间撞
31、击也大，加剧轮轨磨耗和轨道变形，严重时将引起撑道脱线，危及行车安全。如游间太小，则增加行车阻力和轮轨磨耗，严重时还可能楔住轮对、挤翻钢轨或导致爬轨事件，危及行车安全。随着行车速度的口益提高，目前世界上一些国家正致力于通过试验研究的办法得到游间的合理取值。,轨向是指轨道中心线在水平面上的平顺性经过运营的直线轨道并非直线、而是由许多波长10一20m的曲线所组成，因其曲度很小，故通常不易察觉。若直线不直则必然引起列车的蛇行运动。在行驶快速列车的线路上，线路方向对行车的平稳性具有特别重要的影响。相对轨距来说，轨道方向往住是行车平稳性的控制因素：只要方向偏差保持在容许范围以内，轨距变化对车辆振动的影响就
32、处于从属地位。在无缝线路地段，若轨道方向不良，还可能在高温季节引发胀轨跑道事件(轨道发个明显的不规则横向位移)，严重威胁行车安全。,轨底坡,由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分是120的斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨也应有一个向内的倾斜度，因此轨底与轨道平面之间应形成一个横向坡度，称之为轨底坡。考虑在机车车辆的动力作用下，轨道发生弹性挤开，轨枕产生挠曲和弹性压缩，加上垫板与轨枕不密贴，道钉的扣压力不足等因素，实际轨底坡与原设计轨底坡120有较大的出入。另外车轮踏面经过一段时间的磨耗后，原来120的斜面也接近140的坡度。所以1965年以后，我国铁路的轨底坡统一改为140。,曲线轨道的轨距加宽与超
33、高,（1）轨距加宽为使轨道交通车辆能够平顺的通过曲率半径较小的曲线轨道，对轨距要适当加宽。加宽轨距通过将曲线轨道的内轨向曲线中心方向移到，并在缓和曲线长度范围内完成，曲线外轨位置保持不变，我国曲线轨距加宽标准见下表。,机车车辆进入曲线轨道时，仍然存在保持其原有行驶入向的惯性，只是受到外轨的引导作用方才沿着曲线轨道行驶。在小半径曲线，为使机车车辆顺利通过曲线而不致被楔住或挤开轨道，减小轮轨间的横向作用力，以减少轮轨磨耗，轨距要适当加宽。加宽轨距，系将曲线轨道内轨向曲线中心方向移动曲线外轨的位置则保持不变。,曲线轨道外轨超高,为了平衡车辆经过曲线轨道时的离心力，需在曲线轨道上设置外轨超高，即把曲线
34、外轨适当抬高。借助车辆重力的分力平衡离心力，从而达到内外两股钢轨受力均匀、垂直磨耗均等使旅客不因离心加速度的存在而感到不舒适提高线路横向稳定性，保证行车安全,假定a0对应的vvp，则：,注意：曲线地段的外轨设有超高，轨枕处于倾斜状态。当其倾斜到一定程度时，内股钢轨中心线将偏离垂直线而外倾，在车轮荷载作用下有可能推翻钢轨。因此，在曲线地段应视其外轨超高值而加大内轨的轨底坡。,倾覆稳定性,任何一条曲线轨道，均按一定的平均速度设置超高。在既定的超高条件下，通过该曲线的列车最高速度和最低速度必定受到限制，低速和高速行驶均有列车倾覆的危险。,低速行驶通过外轨最大超高允许值来限制。高速行驶通过最高行车速度
35、来限制。,采用末被平衡超高度的容许值，来限制曲线行车，是保证行车安全的一项重要指标。,2.5 限界,限界确定的原则根据地铁和轻轨车辆轮廓尺寸和性能、线路特性、设备安装及施工方法等因素经技术经济综合比较确定的空间尺寸称为限界。车辆限界应根据车辆主要尺寸等有关参数，并考虑静态和动态情况下，所达到的横向和竖向偏移量及偏移角度，按可能产生的最不利情况确定。为了确保运营的安全，各种建（构）筑物和设备均不能侵入限界。,铁路限界,机车车辆限界：车辆宽度和高度的最大尺寸；建筑限界：建筑至铁路中心线的最小距离。,限界,地铁和轻轨限界应包括车辆限界设备限界建筑限界接触轨和接触网限界,接触轨受电的车辆主要尺寸应符合
36、如下规定：车体长度19000mm；两车钩中心距离19 520mm；车辆最大宽度为2800mm；车辆高度为3 515mm；车辆定距为12 600mm；固定轴距2 300mm；地板面距轨顶的高度为1 100mm；受流器安装尺寸：受流器端部距车体横向中心为1473mm；受流器中心距轨道顶部高度为140mm。,地铁隧道限界,地铁隧道限界,区间高架桥面建筑限界,小结,2.1 选线及车站分布2.2 线路平面 最小曲线半径、夹直线长度、最小圆曲线长度以及缓和曲线线型和长度。2.3 线路纵断面 主要技术要素有坡度、坡段长度及竖曲线。竖曲线参数又包括曲线半径、竖曲线长度、外矢距等。2.4 轨道的几何形位 轨距；
37、称之为轨底坡（一般设1:20的内倾度）。曲线轨道的轨距加宽；外轨超高；缓和曲线2.5 限界 车辆限界、设备限界、建筑限界、接触轨和接触网限界,思考题,1 确定轨道交通线路走向的基本原则？路网规划对城市发展的影响？2 轨道交通线路平面主要技术要素有哪些？3 轨道交通线路纵断面主要技术要素有哪些？4 对曲线轨道，为什么要规定的最小圆曲线半径和外轨超高？5 地铁和轻轨的车辆限界是根据哪些因素确定的？,铁路工程,本讲主要内容,（1）铁路工程的基本组成（2）高速铁路（3）地铁（4）城市轻轨（5）磁悬浮铁路,铁路工程的基本组成 线路：路基和上部结构,铁路工程设计的主要内容：（1）在经济上论证所设计线路在交
38、通运输系统中的地位、作 用和经济效益，说明其可行性（2）根据铁路的技术等级（I、II、III级）、勘测的地形地物 在技术上选择线路即线路的平面和纵剖面设计（3）设计路基、线路上部结构、桥梁、隧道等（4）进行车站、机务、给水、供电、铁路信号等项目的设计,铁路定线在地形图上或地面上选定路线的走向，并确定线路的空间位置。在复杂的自然条件和人文地理条件下，选出既能以最少的人力、物力、财力，尽量少改变自然状态，又能安全、迅速、舒适，保证输送能力的线路。原则：1、输送能力和运输发展相适应 2、确保铁路安全和环境保护 3、兼顾铁路和社会经济效益 4、协调机车牵引性能和线路技术标准 5、充分利用合理先进科学技
39、术,路基,承受并传递轨道重力及列车动态作用的地面结构物，是轨道的基础。包括路基体和附属设施两部分。路基分为：路堤、路堑、半路堤半路堑路基体：路基面、路肩和路基边坡路基附属设施：排水设施（排水沟）、防护设施（种草种树）与加固设施（挡土墙、扶壁支挡结构）等。路基要满足三个基本要求：1、具有足够的承载力和刚度2、具有足够的整体稳定性3、具有足够的水温稳定性,铁路的上部结构钢轨、轨枕、道床、道岔,钢轨：要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定性及耐腐性能标准钢轨：70、60、50、43、38kg/m；长度：25m、12.5m,轨枕：钢轨的支座，要求有足够的强度、弹性和耐久性 主要有木枕和预应力混
40、凝土枕；长度一般为2.5m,轨道分类：特重、重、次重、中、轻型 5个等级,道床：铺设在路基顶面上的道渣层,铁路横剖面,上部结构的强度和稳定性取决于钢轨类型、轨枕类型和密 度、道床类型和厚度等因素,道岔：铁路线路、线路间连接和交叉设备的总称,轨排的组装、运送和铺设,6.2 高速铁路,铁路速度的分档：常速（100120km/h）；中速（120160km/h）；准高速或快速（160200km/h）；高速（200400km/h）；特高速（400km/h以上）高速铁路优点：节省能源；保护环境；安全；舒适；省时对高速铁路的要求包括：铁路沿线的信号与通讯自动化管理；铁路机车和车辆的减震和隔声要求；对线路平、纵断面的改造；加强轨道结构，改善轨道的平顺性和养护技术等,
