黄光辉

(中国中铁二院工程集团有限责任公司, 四川成都 610031)

浅谈普速铁路线路的纵断面设计

黄光辉

(中国中铁二院工程集团有限责任公司, 四川成都 610031)

文章对新建普速铁路线路的纵断面设计要点进行归纳，并就设计工作中老一辈选线专家总结出来的经验和实际工作应用规范条款的体会进行阐述。可供线路纵断面设计工作及有关专业设计人员参考和借鉴。

新建普速铁路； 线路纵断面； 设计要点

普通速度的铁路简称普速铁路(普铁)或普通铁路，在当代中国铁路的技术环境里是设计时速不超过160 km的铁路。

铁路线路纵断面设计是根据中线平面位置反映的地面标高，绘制铁路线中线的地形纵断面，然后在上面设计坡度线，即得出线路纵断面图。为保证坡度的可行性，纵断面设计须与平面设计紧密配合、互相协调，逐段地交替进行。

铁路线路纵断面设计主要有：坡度、坡段长度、坡道的连接等基本内容。

1 线路纵断面坡度设计要点

铁路纵断面是由各种坡度的坡道所组成。一般常用的设计坡度有：限制坡度、均衡坡、加力坡。

1.1 限制坡度

限制坡度是对单机牵引起着限制牵引重量的坡度，是设计线路纵断面最重要的技术标准之一。设计线的限制坡度应根据铁路等级、地形条件、牵引种类和运输要求比选确定，并应考虑与邻接铁路的牵引质量相协调，但不大于表1值。

表1 限制坡度最大值 ‰

(1)平原地区，限制坡度值对工程数量一般影响不大。但在铁路跨过需要立交的道路与通航河流时，因桥下要保证必要的净空而使桥梁抬高，若采用较大的限制坡度，可使桥梁两端引线缩短，填方数量减少。

(2)丘陵地区采用较大的限制坡度，可使线路高程升降较快，能更好地适应地形起伏，从而避免较大的填挖方，减少桥梁高度，缩短隧道长度，使工程量减少，工程造价降低。

(3)在山区选线时，线路的坡度应力求和线路走向的自然纵坡相吻合。若综合各种条件和因素定出的铁路线路纵坡与自然坡度吻合仍相差较大时，其最后无法避免的阻力，可以选用适当的机车予以克服。这样，一方面顺从自然定坡，另一方面借重型机车，以补救不足，就可得出一条经济合理的铁路线路。

1.2 紧坡地段线路纵断面设计要点

(1)紧坡地段应用足最大坡度定线，争取高度使线路不至额外展长。当线路遇到高程障碍(如跨越分水岭)时，为使线路达到预定高度，应结合地形进行展线。一般从困难地段向平易地段引线；越岭隧道应从隧道洞口向下引线；个别情况下，当受山下的控制点(如高桥)控制时，也可由山下向垭口定线。

(2)越岭地段，若限制坡度大于平均自然纵坡1 ‰～3 ‰时，就可避免额外的展长线路。线路翻越高大的分水岭时，采用不同的限制坡度，可能改变越岭垭口，从而影响线路的局部走向。

1.3 均衡坡

在具备一定条件的线路上设置均衡坡。在重车方向设置较缓的限制坡度(上坡坡度)，在轻车方向设置较陡的限制坡度(下坡坡度)。

(1)轻重车方向货流显著不平衡且预计将来也不致发生巨大变化。

(2)轻车方向上升的平均自然纵坡较陡，而重车方向上升的平均自然纵坡较缓，分方向选择限制坡度，可以节省大量工程量。

(3)要进行技术经济比较证明分方向选择限制坡度是合理的。

1.4 加力坡

按照平均自然坡度设计纵断面时，有时会遇到突然升高的越岭地段，就需要设计超越限制坡度的加力坡度。加力坡度就是加挂辅助机车把列车推挽上坡的一段特殊的坡道。

(1)加力牵引坡度应集中使用，使补机能在较长的路段上行驶，提高其利用率。

(2)加力坡度的起讫站，宜有一个为区段站或其他有机务设备的车站，困难时也应尽量与车站接近，以利用其机务设备。

(3)与起讫站邻近的加力牵引区间的往返行车时分，要相应减少，以免限制通过能力。

(4)各级铁路内燃、电力牵引的最大加力牵引坡度值分别不得大于25 ‰ 、30 ‰。

(5)轻车方向的最大坡度值不宜大于重车方向的三机牵引坡度值，且应进行重车方向的下坡制动安全检算。

1.5 最大坡度的折减

当线路平面上出现曲线或遇到长于400 m的隧道时，要考虑曲线附加阻力和隧道附加阻力增加的影响，需将最大坡度值减缓。

(1)纵断面设计坡度值+曲线当量坡度大于最大坡度时，才进行曲线坡度减缓。

(2)既要保证必要的减缓值，又不要折减过多，以免损失高程，使线路额外展长。

(3)折减涉及的曲线长度是未加设缓和曲线前的圆曲线长度；设计的货物列车长度为近期货物列车长度。

(4)减缓坡段长度不短于且尽量接近于圆曲线长度，取为50 m的整倍数，并不短于200 m；所取坡段长度不宜大于货物列车长度。

(5)两圆曲线间不小于200 m的直线段，可设计为一个坡段，按最大坡度设计，不予折减。

(6)长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线阻力的坡度减缓值按《铁路线路设计规范》中(3.2.5-1)公式计算；长度小于货物列车长度的圆曲线，设计为一个坡段坡度减缓值按《铁路线路设计规范》中(3.2.5-2)公式计算。

(7)若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间直线长度小于200 m，可将小于200 m的直线段分开，并入两端曲线进行减缓；也可将两个曲线合并进行折减，设计坡段不宜大于货物列车长度，坡度减缓值按《铁路线路设计规范》中(3.2.5-2)公式计算。

(8)当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线转角度数，应按两个坡段上曲线的比例计算；相应的曲线坡度减缓值按分配的曲线长度折减。

(9)电力牵引在长大坡道上小半径曲线范围内，应按《Ⅲ、Ⅳ级铁路线路设计规范》中表3.1.13-1规定的数值对坡度减缓。

(10)长度大于400 m的隧道线路坡度不得大于最大坡度乘以《铁路线路设计规范》中表3.2.5规定系数所得的数值。位于曲线地段的隧道，应先进行隧道坡度折减，再进行曲线坡度减缓。

(11)减缓后的设计坡度值，一般取小数点后一位。

2 线路纵断面坡段长度设计要点

(1)从运营层面上看，应以减少变坡点，把纵断面设计成尽量长的同一坡度。但为了减少土石方工程量，在实际设计时还是考虑了较多的变坡点，尽可能使变坡点与地面起伏相吻合，因而把坡段长度缩短。

(2)旅客列车设计行车速度为160 km/h的路段，坡段长度不小于400 m，且最小坡段不宜连续使用两个以上。当旅客列车设计行车速度小于160 km/h的路段，其最小坡段长度不小于表2值。

表2 最小坡段长度 m

(3)凸形纵断面顶部为缓和坡度差而设置的分坡平段的长度不应小于200 m。Ⅳ级铁路及临时铁路可缩短至100 m。

3 线路纵断面坡道的连接设计要点

(1)相邻坡段的连接宜设计为较小的坡度差。相邻坡段的坡度差不大于《铁路线路设计规范》中表3.2.6规定的数值和《Ⅲ、Ⅳ级铁路线路设计规范》中表3.1.14-2规定的数值。

(2)相邻坡段应以圆曲线形竖曲线连接。其规定值见表3。

表3 相邻坡度间连接竖曲线半径

(3)铁路Ⅰ、Ⅱ级的路段设计速度大于120 km/h时，在缓和曲线地段、明桥面上、正线道岔范围内均不得设置变坡点。铁路Ⅲ、Ⅳ级规范规定：在缓和曲线地段、明桥面上、正线道岔范围内不得设置圆曲线形竖曲线。

(4)旅客列车设计行车速度为160 km/h的地段，竖曲线与平面圆曲线不宜重叠设置，困难条件下竖曲线可与半径不小于2 500 m的圆曲线重叠设置。

4 线路纵断面设计应注意的问题

(1)路肩设计高程≥设计水位+雍水高度+波浪侵袭高度+0.5 m。

(2)有道碴的桥梁可设在任何纵断面上；不铺道碴的钢桥，应尽量放在平道上；若设在坡道上，坡度不大于4 ‰。桥上线路纵坡应尽可能避免设置凹坡，一旦桥上设置凹形线路纵断面，其中的一个桥墩须特殊设计，方可将顺线路方向相邻两孔的固定支座安设在同一个桥墩上。

(3)隧道处的纵断面，可设置单向坡或人字坡，坡度不小于3 ‰，以利于排水。

①需要用足最大坡度路段的隧道，一般设计为单面坡。

②越岭隧道，当地下水发育且地形条件允许时，应设计为人字坡。

③岩溶隧道应设计为人字坡，尽可能抬高线位使隧道置于岩溶水(泉群或暗河附近)的水季节变动带之上，避免反坡排水。

④严寒地区且地下水发育的隧道，可适当加大坡度，减少冬季排水结冰的影响。

(4)在单机牵引均衡坡路段，上坡坡度受列车牵引质量的控制，下坡坡度受列车制动性能和安全性及回空车牵引质量的控制。因此，货物列车轻车下坡道上可不考虑曲线和隧道附加阻力。

(5)在设计困难山区铁路(需展线)时，要掌握“晚展不如早展、硬展不如顺展、小范围展不如大范围展”的展线原则。

(6)站坪范围内的纵坡宜设计为一个坡段且为平坡。为减少工程量，也可将站坪设计在不同的坡段上和一定的坡道上。

(7)车站道岔咽喉区的正线坡度宜与站坪坡度相同。特殊困难条件下，可将咽喉区设在限制坡度减2 ‰的坡道上。但区段站、客运站不大于2.5 ‰，中间站、会让站、越行站不大于10 ‰。

(8)在进站信号机外制动距离内进站方向为超过6 ‰下坡道的车站，应在正线或到发线的接车方向末端设置安全线。

(9)限制坡度≤6 ‰的内燃牵引铁路，编组站、区段站和接轨站进站信号机前的线路坡度，不能保证货物列车顺利起动时，应设置起动缓坡。

(10)站坪尽可能设在两端坡度较缓、升高不大的凸形纵断面顶部，以利于列车进站减速和出站加速。

(11)路基挖方地段纵断面不应设凹曲线，且设计坡度不小于2 ‰。

(12)设计足坡地段的线路纵断面，应结合地形、地质、自然条件以及其他综合因素等情况，在坡度设计上要注意适当留有余地。

5 结束语

本文对现行《铁路线路设计规范》、《Ⅲ、Ⅳ级铁路线路设计规范》中的纵断面设计规定内容进行了梳理，归纳出两规范共同部分和不同之处的主要要点内容。同时，总结了新建普速铁路线路纵断面设计方面的成功经验(包括借鉴经验)和本人工作践行体会。仅供专业设计人员分享，以能快速、便捷地了解和掌握相关内容，不断丰富知识，提高工作质量和效率。

[1] GB 50090-2006 铁路线路设计规范[S].

[2] GB 50012-2012 Ⅲ、Ⅳ级铁路线路设计规范[S].

[3] 中铁二院工程集团有限责任公司. 新建铁路林东(衙门庙)至白音华煤田专用线可行性研究总说明书[R]. 成都: 中铁二院工程集团有限责任公司，2008.

[定稿日期]2017-07-12

黄光辉(1961～)，大专，工程师，从事铁路线路设计工作。

U212.34

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