铁路选线设计毕业设计
摘要
铁路是现代文明的一项巨大工业成就，在国民经济的发展过程中发挥着不可或缺的作用，因此在本次铁路选线设计当中，充分结合当地地形的实际条件，力求作到行车安全平顺、节约资金、布置合理、线形美观。
本篇为Ⅲ级铁路东南村—九龙江段选线设计。此地区地形属于山岭重丘，路段全长4630m。设计内容主要是依据《铁路线路设计规范》、《铁路选线设计》和《轨道结构》等文献进行平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、边坡稳定性验算、挡土墙设计以及轨道结构设计。平面线形设计主要是利用纬地软件进行纸上定线、平曲线要素确定；纵断面设计包括地面高程、设计高程、坡段设计和竖曲线要素；横断面设计是根据地质条件及《铁路路基支档物设计规范》，绘制出每桩横断面，同时对路基边坡稳定性分析，确定临界高度，加上挡土墙。
本文对轨道结构的钢轨、轨枕、道床以及曲线轨道的超高、加宽分别进行了设计，最后根据运营条件对轨道强度进行验算。
本设计在制图方面严格按照中华人民共和国国家标准《道路工程制图标准》进行，采用纬地CAD制图，理正岩土对土坡和挡土墙进行验算。
关键词：铁路选线设计纵断面横断面挡土墙边坡稳定性轨道结构
ABSTRACT
As an important patten of the transportation, railway play a crucial function as the devolpment of national economics. Hence, this design of railway completely decent for the geographic shape and endeavor to chase the stability of the quality, the reasonableness of the expense and the dignified apprearence of the linearity.
This thesis intends to design a construction plan for the class Ⅲrailway from southeast Village to the jiulong river. This regional topography is the hills. The total length of the railway is 4630 m. This design includes linear design, vertical section design, cross section design, slope stability calculation, retaining wall design and orbit structure design in accordance with the National Standard ,
This thesis intends to design a construction plan for steel rail, sleeper, ballast, curve orbit tilt and curve orbit broaden. At last, this thesis intends to check the strength with operating condition.
The design is strictly in accordance with the National Standard
Key words: Railway line selection design Vertical section Cross section Retaining wall Slope stability Orbit structure
绪论............................................................................................................第一章总体说明 (1)
1.1项目背景 (1)
1.2设计任务及要求 (2)
1.3沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况 (2)
1.4设计原则 (3)
第二章平面线性设计 (4)
2.1选线 (4)
2.1.1线路概述 (4)
2.2定线的基本方法 (5)
2.2.1紧坡地段定线 (5)
2.2.2缓坡地段定线 (6)
2.3平面技术指标的确定 (7)
2.3.1直线 (7)
2.3.2夹直线 (7)
2.4圆曲线 (8)
2.4.1圆曲线的几何要素 (8)
2.4.2圆曲线最小曲线半径 (8)
2.4.3最大曲线半径 (9)
2.4.4缓和曲线 (9)
2.5 曲线汇总 (10)
第三章区间线路纵断面设计 (11)
3.1 纵断面设计概述 (11)
3.2 线路的最大坡度 (11)
3.3线路的限制坡度 (11)
3.3.1 影响限制坡度选择的因素 (11)
3.4 坡段长度 (12)
3.5坡段连接 (12)
3.5.1相邻坡度差 (12)
3.5.2竖曲线 (13)
3.6纵断面设计汇总 (14)
3.7.1桥涵地段的纵断面设计 (15)
3.7.2隧道地段的纵断面设计 (15)
3.7.3桥梁、隧道布置 (15)
第四章横断面设计 (16)
4.1横断面的基本形式 (16)
4.2横断面各部分的设计原则 (16)
4.2.1路基面形状 (16)
4.2.2路基面的宽度 (17)
4.3本设计中路基横断面图 (18)
4.3.1路堤设计图 (18)
4.3.2路堑设计图 (18)
第五章边坡稳定性分析 (19)
5.1 路基边坡 (19)
5.1.1路基边坡稳定性概述 (19)
5.2的确定 (19)
5.3路基荷载 (19)
5.4设计资料 (20)
5.5边坡稳定性验算 (21)
5.5.1最大填土高度验算 (21)
5.5.2临界稳定高度计算 (22)
第六章挡土墙设计与验算 (24)
6.1挡土墙的适用范围 (24)
6.2挡土墙的类型 (24)
6.3挡土墙布置 (24)
第七章轨道结构设计 (28)
7.1概述 (28)
7.2轨枕 (28)
7.2.1轨枕的功用及类型 (29)
7.2.2轨枕间距 (29)
7.3钢轨 (29)
7.3.1钢轨的基本特性 (30)
7.3.3钢轨断面 (30)
7.4道床 (30)
7.4.1道床的功能及材质 (30)
7.5道床断面 (30)
7.5.1道传厚度 (30)
7.5.2道床顶面宽度及坡度 (31)
7.6曲线轨道轨距加宽 (31)
7.7曲线轨道外轨超高 (31)
7.7.1外轨超高的计算 (32)
7.7.2曲线轨道上的超高限速 (32)
7.8强度检算概述 (32)
7.8.1计算资料 (32)
7.8.3钢轨位移、弯矩和枕上压力的计算概述 (34)
7.8.4轨道强度检算概述 (34)
7.9本设计轨道强度检算 (37)
谢辞 (38)
参考文献 (40)
绪论
铁路设计是一项涉及面广、技术比较复杂的工作，必须按照规定的程序进行勘测，提供设计所需的资料。资料分为两类：经济资料（如设计线的客运量、货运量、地方运量与直通运量的比重、车站装卸量等）与技术资料（如铁路沿线的地形、地质、气象等）。经济资料与技术资料分布通过经济勘测（即经济调查）与技术勘测获得。铁路线路设计是一项关系到全局的总体性工作，它的基本任务主要包括以下几个方面。
1）规划线路的基本走向，选定主要技术标准
在宏观层面上，根据国家政治、经济、国防上的需要及设计线在交通运输系统中的和铁路网中地位和作用，在微观层面上，根据经济调查得到的客货运量资料并结合线路经行地区的自然条件和资源分布，工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定设计线的主要技术标准，保证铁路的能力及经济效益。
2）设计线路的空间位置
根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村庄、城镇、交通、农田、水利设施情况等具体情况，设计线路的空间位置（平面、纵断面、横断面）。在保证行车安全的前提下，优化线路位置，降低工程造价，节约运营开支。
3）分布线路上各种铁路建筑物
与其他各专业共同配合，合理分布线路上各种铁路建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡土墙；确定其基本位置、类型及规模；协调这些建筑物的单项设计，使其在总体上互相配合，全局上经济合理，技术上先进可行，为进一步单项设计提供依据。
建筑物及设配的单项设计狮子啊综合性铁路线路设计的基础上，具体确定建筑物与设备的位置、类型、大小、构件的尺寸等。单项设计包括路基、轨道、桥梁、涵洞、隧道、车站、机务设备、车辆业务设备、给排水设备、通信息信号设备、动力供应及房屋建筑等。
施工组织设计时编制切实可行、经济合理的施工组织方案，以指导全线施工。预算是编制设计投资计划进行财务拨款的依据。这两项工作是铁路设计的重要内容，也是铁路线路设计的关联内容。
第一章总体说明
1.1项目背景
福建省位于我国东南部，依山傍海，九成陆地面积为丘陵地带，被称为“八山一水一分田”。福建省全省森林覆盖率全国第一，高达65.95%。有丰富的自然和人文景观。
改革开放后特别是二十一世纪以来，伴随经济的快速发展和国家大力推进高速铁路建设的春风，福建铁路进入了一个快速发展时期，逐渐形成了“两纵两横”铁路网（峰福、鹰厦、赣龙-龙厦、温福-福厦-厦深），除传统的鹰厦、峰福、梅坎、漳龙等铁路线外，相继建成温福、福厦、向莆、厦深等一批高速铁路，并将继续推进闽西闽北铁路建设，力争至“十二五”期间形成较为完善的“两纵五横”快速铁路网。目前福建省已有鹰厦（江西）、峰福（江西）、梅坎（广东）、赣龙（江西）、温福（浙江）、昌福（江西）、厦深（广东）等7个铁路出省通道。根据福建省铁路建设的初步规划，至十二五期间（年），福建省新开工铁路项目总里程1200公里，争取到2015年全省铁路网规模达到4800公里。
本设计的地区地处福建省龙岩市西南丘陵地区，矿产资源十分丰富，地下蕴藏大量各类矿藏，上杭县是矿产资源丰富的黄金宝地，已发现金、银、铜、铁、石灰石等43个矿种，查明矿（床）点355处；其中紫金山金铜矿属国家级特大型金铜矿床。龙岩东与福建省泉州、漳州两市接壤，西与江西省赣州市交界，南与广东省梅州市毗邻，北与福建省三明市相接。龙岩是距离厦门最近的内陆邻海城市，也是海峡西岸经济区延伸两翼、对接两洲、拓展腹地的交通枢纽与重要通道。
龙岩还是著名的旅游区。龙岩市旅游资源十分丰富，目前已初步形成“红色之旅”、“客家之旅”和“生态之旅”等一批特色旅游产品。区域内有3个国家4A级旅游区、1个国家重点名胜区、1个国家历史文化名城、3个国家森林公园、2个国家自然保护区、12个国家重点文物保护单位。龙岩还是革命老区，是一块红色的土地，是全国赢得“红旗不倒”光荣赞誉仅有的两个地方之一。在这里，留下了毛泽东、周恩来、刘少奇、朱德、陈毅等老一辈无产阶级革命家从事伟大革命实践的深深印记。
大力开发各种旅游资源是该地区大力发展经济的必由之路。随着人们对精神文化的追求的激增，地区资源有待开发。随着城市化进程的加快，国民经济的发展，特别是沿线乡镇经济的发展，铁路现状与快速增长的客流量之间的矛盾日益明显，原有的铁路已经不能满足旅客的需求，需要在该地区新建一条客货共线铁路。
本次设计是一次对大学期间所学专业知识融会贯通实践活动，由于时间和本人能力的关系，只对路段做初步的设计，包括平面设计、纵断面设计、横断面设计、边坡稳定性验算以及挡土墙设计等。通过设计可以将大学中所学的知识认真复习并付诸实践，锻炼动手能力，也为今后走向工作岗位打下坚实的基础。
1.2设计任务及要求
本设计为山岭重丘地区Ⅲ级铁路选线设计。采用Ⅲ级铁路技术标准，设计内容具体见表1-1。
表1-1 设计内容
铁路等级Ⅲ级设计行车速度
正线数目单线机车类型
牵引种类电力机车最小曲线半径
限制坡度25‰到发线有效长度
闭塞方式半自动闭塞牵引质量
根据要求，对本课题将进行如下设计：
第一：选线；根据设计资料及调研得到的相关资料进行线路的比选，制定了大体走向。
第二：进行路线几何的设计，主要包括平面设计、纵断面设计、横断面设计；通过平面设计确定路段的走向及线形，使路线更加平顺畅通，行车更加安全，通过纵断面设计，调整路线的纵坡及与平曲线的组合，通过横断面设计，满足铁路的排水要求及通过路拱及超高和加宽使行车时更加安全可靠。
第三：根据不同地段路堤、路堑的填料与地质情况分别进行边坡稳定性验算，找出需要加支挡物的临界高度。
第四：进行铁路支档构造物设计，对起支护作用的挡土墙进行初步设计；对挡土墙的类型、地点、各部分尺寸进性设计和验算。
通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识，根据有关的设计规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法与内容，掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法；熟练CAD操作与工程图纸绘制的规范。
1.3沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况
本设计的路段所在地区处于福建省西南部，途经当地虽无重要农业区和居民区但是全段路线均在生态环境良好的丘陵地带，植被丰富、拥有较为全面的物种多样性，选线时应尽量避免因挖埋深过大而影响到当地的生态环境，在填方过大和挖方过深的地段考虑选择用桥和隧道的方式通过。该地区属于山岭重丘区，地势起伏较大，地形错综复杂，应综合考虑平，纵，横三者的关系，适当的掌握标准，提高线形质量。
自然特征：地处九龙江中游末段低山丘岭缓坡区，岩基裸露，形成高30~50m的陡峻峭
壁，自然坡度25°～40°。
一、地质条件
沿线山体稳定，无不良地质状况。土层分布：地表以下1.0-2.0米，由素填土、杂填土组成，沿线零星分布。此外绝大部分为粘性土，砂质粘性土厚度为1.0-10.0米。地表10米以下基本为侵入岩，山顶少有碎落现象。
二、气候条件
测区属亚热带海洋性季风气候，年平均气温19.8℃，极端高温38.4℃，极端低温-2.8℃，最大冻深0.5米，年日照时数1442小时～2043小时，无霜期270～299天，年平均降水量1608毫米～2137毫米。气候温和，雨量充沛，冬无严寒，夏无酷暑，四季常青，适宜亚热带作物和林木的生长。
三、水文和水文地质条件
地下水位较深，不用考虑施工时的地下降水。由于年降水量较为丰富，要做好地上排水的设计，标记涵洞等排水设施的具体位置。
四、植被分布
多丘陵和山地，当地树木较多，注意保护成材的树木，对于珍稀物种避免破坏，做到设计与自然的和谐。
五、建筑材料分布
当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好。沿线有多个石灰厂，产量大、质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设。基层和垫层材料应该注意就地取材，节约工程费用。
1.4设计原则
设计在满足工程经济的前提下符合Ⅲ级铁路标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素。
1. 数目增加不大的情况下，尽量采用较高的技术指标，不轻易的采用低指标和极限指标，同时不要不顾及工程量的增加采用高指标。在线路布设时尽量保证行车安全，舒适，快捷的前提下做到工程数量小，造价低，使用成本低，经济效益好的目的；
2. 处理好道路与农业，农村，农民的关系，注意与农业基本建设的配合，做到少占田地并尽量不要占高产田地和经济作物田地，避免穿越经济林园，并注意与修路造田，农田水利设施，土地规划相结合；
3. 充分重视水文地质条件和问题，不良地质地貌对道路的稳定性影响较大，同时对特殊地质的处理的工程费用非常大，这将极大的增加工程成本和造价。对于滑坡、崩塌、岩
堆、泥石流岩溶、沼泽等严重的工程地质水文问题应慎重的处理一般情况下应尽量绕避，必须穿越时应选择合理的位置缩小穿越范围，并采取相应的处理措施；
4. 重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作，重视生态平衡，在工程结束后要做好当地环境的恢复工作。为人类创造良好的生活环境，是我国的一项基本国策。
第二章平面线性设计
2.1选线
2.1.1线路概述
铁路是一条三维空间带状实体。一般所说的线路，是指铁路中心线在空间的位置，以路基横断面上O点在纵向上的连线表示，如图2-1所示，简称为线路中线。
图2-1 路基横断面
线路在空间位置是有它的平面和纵断面决定的。线路平面是指线路中心线在水平面上的投影，表示线路在平面上的具体位置；线路纵断面是沿线路中心线所作的铅垂剖面在纵向展直后，线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程为路肩高程。
各设计阶段编制的线路平面图和纵断面图是铁路设计的基础文件。各设计阶段的定线要求不同，线路平面图和纵断面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。
2.1.2选线原则
线路平面和纵断面设计必须满足以下三方面的基本要求：
（1）必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在铁路设计线相关规范所规定的技术标准中，设计要遵循相关规定。
（2）应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。
（3）既要满足各类建筑物的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建车站、桥涵、路基、道口和支档、防护等大量建筑物，线路平面和纵断面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时
不仅要考虑各类建筑物对线路的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。
2.2定线的基本方法
地形条件、特别是地面平均自然坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应该分两种情况对待：
1.采用的最大设计坡度大于地面平均自然坡度，线路不受高程阻碍的限制。这时，主要矛盾在平面一方，只要注意避绕平面障碍，按短直线方向定线，即可得到合理的线路位置。这样的地段，成为缓坡地段。
2.采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度，则线路不仅受平面障碍的限制，更受高程障碍的控制。这样的地段，成为紧坡地段。这时，主要矛盾在纵断面一方，这就需要根据地形变化的情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使之能到达预定的高程。
由于紧坡和缓坡地段的条件不相同，因此它们的定线方法也不相同。
2.2.1紧坡地段定线
(一)紧坡地段定线要点
紧坡地段通常应用足最大坡度定线，以便争取高度使线路不致额外展长。当线路遇到巨大高程障碍时（如跨越分水岭），若按短直方向定线，就不能达到预定的高度，或出现很长的越岭隧道。为使线路达到预定高度，需要用足最大坡度结合地形人为展长线路，称为展线。
在展线地段若无特殊原因，一般不采用反向坡度，以免增大克服高度引起线路不必要的展线和增加运营支出。在紧坡地段定线，一般应从困难地段向平易地段引线。
（二）展线方式
为克服巨大高差需要迂回展线时，应根据需要展长线路长度结合地形和地质等条件，用直线和曲线组合成各种展现形式：如套线、灯泡线、螺旋线等来展长线路。
1.套线
当沿河谷定线时，遇到主河谷自然坡度大于最大坡度、而侧谷又比较开阔时，常常在侧谷内采用套线式的展线。简单套线由三个曲线组成，每一曲线的偏角均不大于180°。
2.灯泡线
在谷口狭窄的侧谷内，若采用套线展线，在谷口往往需要修建隧道或深路堑引起较大工程。为了更好地适应谷口狭窄地形，可以采用灯泡线展线。它是由三个或三个以上的曲线组成。
3.S线
在一面坡地段，若定线坡度小于地面坡度，这时往往采用“S”形曲线来回盘绕，人为展长路线，以争取高程。
（三）导向线定线法
在紧坡地段，线路的概略位置与局部走向可借助于导向线来拟定。导向线就是既用足最大坡度又在导向线与等高线交点处填挖为零的一条折线。因此，它是用足最大坡度而又适合地形、填挖最小的线路。
导向线是利用两脚规在小比例尺地形图上定出来的，其定线步骤如下：
1.根据地形图上等高距，计算出线路上升需要引线的距离—定线步距，即
（2-1）式中—定线坡度，（‰）；
—曲线和隧道坡度折减平均值，可取。
2.参照规划纵断面，在地形图上选择合适的车站位置，从紧坡地段的车站中心开始，向前进方向绘出半个站坪长度（），作为导向线起点。
3.按地形图比例尺，取两脚规开度为，将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面标高与设计路肩标高相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上取很多点，将这些点连城折线。
2.2.2缓坡地段定线
在缓坡地段，地形平易，选线时可以航空线为主导方向，既要力争线路顺直，又要节省工程投资。为此，应注意以下几点：
1.为了绕避障碍而使线路偏离短直方向时，必须尽早绕避，力求减少偏角。
2.线路绕避山嘴，跨越沟谷或其他障碍时，必须使曲线交点正对主要障碍物，使障碍物在曲线内侧并使其偏角最小。如本设计选线图2-2。
图2-2 本设计线选图
3.必须是确有障碍存在时才设置曲线。曲线半径应结合地形尽量采用大半径。在缓坡地段，线路展长的程度取决于线路的意义，运量大小、地形、地质条件。
4.坡段长度最好不宜小于列车的长度，应尽量采用无害坡度。
5.力争减少总的拔起高度，但绕避高程障碍而导致线路延长时，应认真比较。
6.车站的设置应不偏离线路的短直方向，并争取把车站设在凸形地段。地形应平坦开阔，以减少工程量。
2.3平面技术指标的确定
2.3.1直线
（一）直线的特点
直线作为平面线性要素之一，在铁路选线中使用最广泛。一般定线时，只要地形平坦、无大的地物障碍，定线人员都要首先考虑使用直线通过。再外加上笔直的线路给人以短捷、直达的良好印象，在美学上直线其特点也较突出。
（二）直线的运用
1、设计线路平面时，相邻两直线的位置不同，其间曲线位置也相应改变。因此，在选定直线位置时，要根据地形、地物条件使直线与曲线相互协调，线路所处位置最为合理。
2、设计线路平面，应力争设置较长的直线段，减少交点个数，以缩短线路长度、改善运营条件。只有遇到地形、地质或地物等局部障碍而引起较大工程时，才设置交点绕避障碍。
3、选定直线位置时，应力求减小交点转角的度数。转角大，则线路转弯急，总长增大，同时列车行经曲线要克服的阻力功增大，运营支出相应增大。
2.3.2 夹直线
一、夹直线的确定
夹直线长度应力争长一些，为行车和维护创造有利条件。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。维修实践证明：夹直线长度不宜短于2至3节钢轨；钢轨标准长度为25m，即50至75m；地形困难时，至少应不小于一节钢轨长度，即25m。
2、行车平稳要求。为了保证行车平稳，旅客舒适，夹直线长度不宜短于2~3节客车长度。我国25型客车全长为25.5m，故夹直线长度不宜短于51.0~76.5m。
二、夹直线的保证
纸上设计时，通常绘出圆曲线而不绘出缓和曲线。因此，为了保证有足够长度的夹直线，相邻两圆曲线端点（与）间夹直线长度应满足下列条件：
（2-2）：夹直线最小长度按表2-1取值；
：相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度（m）；
表2-1 夹直线最小长度
路段设计速度（km/h ）
140 120 100 80
一般 110 80 60 50 困难
70
50
40
30
夹直线长度不够时，应修改线路平面。如减小曲线半径或选用较短的缓和曲线长度，或改移夹直线的位置，以延长两端点间的直线长度和减小曲线偏角；当同向曲线间夹直线长度不够时，可采用一个较长的单曲线代替两个同向曲线。
本设计最小夹直线长度为，相邻两圆曲线所选配的缓和曲线长度为、，根据上表夹直线最小长度为，所以本设计采用的夹直线最小长度为14980/26090/2145j L m m =>++=，因此设计的曲线位置符合夹直线最小长度的要求。
2.4圆曲线
2.4.1圆曲线的几何要素
铁路线路平面由曲线和与之相切的直线组成，线路曲线由圆曲线和缓和曲线构成。圆曲线的几何要素为：偏角、半径、切线长、曲线长、外矢距，如图2-3所示。
图2-3 圆曲线几何要素
2.4.2圆曲线最小曲线半径
选择最小曲线半径首先应满足各级铁路规定的旅客列车最高行车速度的要求，按旅客列车通过曲线的最大允许速度计算公式进行计算。《铁路线路设计规范》规定的最小曲线半径一般能够满足上述条件下行车速度的要求；在地形困难地段如果采用小半径曲线，比较容易顺应地形，减少路基土石方，桥隧和挡护工程，节省工程费用；而如果过多采用小半径曲线，会增加曲线数目，使总的转向角增大，线路延长，增加工程费。《线规》拟定的最小曲线半径编制《线规》时，对采用的参数进行了细致研究，按公式得到初步计算结果，并结合我国铁路的工程和运营实践及科研成果，确定了各级铁路不同路段设计速度的最小曲线半径值。
设计线路平面时，各个曲线选用多大的曲线半径，要考虑下列设计要求：
（1）曲线半径系列。为了测设、施工和养护的方便，曲线半径一般应取50、100m 的整倍数。
（2）因地制宜由大到小合理选用。各个曲线选用的曲线半径不得小于设计线选定的最小半径。故选配曲线半径时，应遵循由大到小，宁大勿小的原则进行。 （3）结合线路纵断面特点合理选用。
由《线规》拟定的最小曲线半径知：当线路的等级为Ⅲ级，路段的设计速度为100Km/h,
最小曲线半径为600m,而在本设计段中的曲线半径值分别为1000m、800m、700m，均大于最小曲线半径。
2.4.3最大曲线半径
最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修可否到达要求的精度，进而影响轨道的平顺状态，间接成为限制列车行车速度，甚至是不安全因素。当曲线半径增加到一定程度时，再增大曲线半径，因行车速度不高，行车条件的改善并不显著；相反，曲率太小，维修工作增大，曲线也不易保持圆顺。
曲线半径的最大值确定为10000m，是考虑到再增加曲线半径，因行车速度不高，行车条件改善并不显著。相反，因曲率太小，维修工作加大，曲线也不易保持圆顺。本设计线最大曲线半径为1000m，因此满足最大曲线半径的要求。
2.4.4缓和曲线
一、缓和曲线概述
曲率半径和外轨超高均逐渐变化的曲线，称为缓和曲线。为使列车安全、平顺、舒适地由直线过度到圆曲线，在直线与圆曲线之间要设置缓和曲线。
缓和曲线的作用和性质：
1.曲率连续变化，便于机车车辆通过
列车在转弯行驶的过程中，其半径由无限大渐变到圆曲线半径，从而使车辆产生离心力逐渐增加，有利于行车平稳。
2.离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适
3.超高逐渐变化，行车更加平稳
在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到圆曲线上的超高量，使向心力逐渐增加，与离心力的增加相配合。
4.为轨距加宽提供过度
当曲线半径小于350m、轨距需要加宽时，在缓和曲线范围内，由标准轨距逐步加宽到圆曲线上的加宽量。
5.与圆曲线配合得当，增加线性美观。
二、缓和曲线选择
《线规》中规定最小缓和曲线长度，见表2-2。
表2-2 路段设计速度为100km/h最小缓和曲线长度(m)
曲线
2500 2000 1600 1400 1200 1000 800 700 600 550 半径
一般40 50 50 60 60 70 80 100 120 130 困难30 40 40 40 50 60 70 90 100 110
在本设计中缓和曲线的选定如下：列车的设计速度为100km/h的曲线半径为1000m、800m、700m、700m，则对应的缓和曲线长分别为80m、80m、90m、100m。
三、缓和曲线间圆曲线的最小长度
两缓和曲线间圆曲线的最小长度，应保证行车平稳，并考虑维修方便。《线规》规定的最小长度和夹直线长度相同，见下表2-3。
表2-3 圆曲线线最小长度
路段设计速度（km/h）140 120 100 80
一般110 80 60 50
困难70 50 40 30
在线路平面设计时，为保证圆曲线有足够的长度，曲线偏角、曲线半径和缓和曲线曲线长度三者间应该满足下式关系：
（2-3）式中：圆曲线最小长度（m），采用表2-3中的数值。
本设计中所用到的缓和曲线间圆曲线长度最小的为340m，根据表2-3的规定本设计缓和曲线间圆曲线的最小长度限值为60m，且符合上式的规定。所以设计满足缓和曲线间圆曲线的最小长度的要求。
2.5 曲线汇总
本设计中的曲线汇总表见下表2-4所示。
表2-4 曲线汇总表
交点半径缓和曲线长直缓里程缓直里程切线长曲线偏角曲线长
1000 80 K0+272.492 K0+889.230 315.074 30°45′10.2″616.73835
800 80 K1+040.788 K1+493.806 230.03926°42′55.6″453.01806
700 90 K1+642.285 K2+264.075 324.65343°31′39.3″621.78966
700 100 K2+421.602 K2+850.686 217.77526°56′09.1″429.08349
第三章区间线路纵断面设计
3.1 纵断面设计概述
线路纵断面是由长度不同，陡坡各异的陡坡组成的。坡段的特征用坡段长度和坡度值表示。坡段长度为坡段长度两端变坡点间的水平距离。坡度值为该坡段两端变坡点的高差与坡段长度的比值，以千分数表示，即公式3-1，上坡取正值，下坡取负值。线路纵断面设计，主要包括确定最大坡度、坡段长度、坡段连接与坡度折减等问题。
（3-1）3.2 线路的最大坡度
新建铁路的最大坡度是纵断面设计采用的设计坡度最大值。客运专线采用大功率，轻型动车组，牵引和制动性能优良，能适应大坡度运行，一般情况下最大坡度不受牵引质量的限制，而应根据工程和运营两方面的技术经济条件，确定设计线的最大坡度。
最大坡度是一项具有全局性意义的铁路主要技术标准，它对设计线的运输能力、工程数量和运营质量具有重要影响，有时甚至决定线路的走向。《线规》中规定电力机车牵引的最大坡度为25‰。
3.3线路的限制坡度
3.3.1 影响限制坡度选择的因素
1.铁路等级
铁路等级越高，则设计线的意义、作用和客运量越大，更需要有领号的运营条件和较低的运输成本，因此宜采用较小的限制坡度。
2.运输需求和机车类型
铁路的输送能力必须能完成运输任务。输送能力与货物列车牵引吨数有关，而牵引吨数是由限制坡度与机车类型决定的。力争选定的限制坡度与平均自然纵坡相适应，不引起额外展线。
3.地形条件
地形条件是限制坡度的重要因素，限制坡度要和地形相适应。既不能选择过小的限制坡度，引起大量的人为展线；又不能选择过大的限制坡度，使该限坡得不到充分利用。4.符合《线规》规定
设计线选定的限制坡度，不应大于《线规》规定值，如表3-1所示。
表3-1 限制坡度最大值（‰）
铁路等级ⅠⅡⅢ
限制坡度最小值，《线规》未作规定，但通常取为4‰。这是因为限制坡度若小于4‰，虽然按限制坡度算得的牵引质量很大，但受起动条件和到发线有效长度的限制而不能实现，而工程投资却可能有所增加。所以一般不采用小于4‰的限制坡度。
本设计为Ⅲ级铁路，牵引种类为电力牵引，地形为山区。最大限制坡度为25.0‰
3.4 坡段长度
相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。相邻两变坡点间的水平距离称为坡段长度。 从工程数量上看，采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程数量。但最短坡段长度应保证坡段两端所设的竖曲线不在坡段中间重叠。
货车车钩强度允许的纵向力，拉伸力取980kN ，压缩力取1960kN 。在可能设置的最大坡度代数差和列车非稳态运行（如紧急制动、由缓解到牵引）的不利工况下，坡段长度所决定的车钩应力与列车牵引吨数有直接关系，牵引吨数用远期到发线有效长度表示。而我们所采用的最小坡段长度是经过铁道科学研究院的理论计算与实践验证，《线规》规定的一般路段的最小坡段长度，见表3-2。
表3-2 坡段最小长度表（m ）
远期到发线有效长度 1050 850 750 650 ≤550 最小坡段长度
400
350
300
250
200
本设计所用到的最小坡段长度为，采用的远期到发线有效长度为850m ，所以根据上表规定坡段最小长度限值为，因此符合要求。
3.5坡段连接 3.5.1相邻坡度差
线路纵断面设计中，习惯认为上坡的坡度为正值，下坡的坡度为负值，相邻两坡度的坡度代数差的绝对值称为坡度差。 1. 最大坡度差限制条件
地形类别 平原 丘陵 山区 平原 丘陵 山区 平原 丘陵 山区 牵引种类
电力 6.0 12.0 15.0 6.0 15.0 20.0 9.0 18.0 25.0 内燃
6.0
9.0
12.0
6.0
9.0
15.0
8.0
12.0
18.0
近年来，根据铁路科学研究院的理论研究、模拟计算和现场试验，列车通过变坡点时的纵向力有如下规律：
（1）列车纵向力随变坡点坡度差值得增大而有所增大；
（2）凸形纵断面列车纵向力增大，压力减少；凹形纵断面拉力减少，压力增大；
（3）列车通过变坡点时的纵向力主要取决于列车牵引力质量（列车长度）、机车操纵工况和纵断面形式。
2.最大坡度差允许值
根据列车通过变坡点时产生的纵向力不大于车钩强度，即保证列车不断钩，进行计算，最打坡度差可以达到2倍限制坡度。但考虑到远期列车牵引吨数可能增大，最大坡度差应留在有适当余量，故以远期到发线有效长度作为拟定坡度差的参数。《线规》对最大坡度差的规定见表3-3所示。
表3-3 最大坡度差
铁路等级Ⅲ
远期到发线有效长度1050 850 750 650 550
最大坡度差一般10 12 15 18 20 困难12 15 18 20 25
本设计所用到的纵坡分别为-0.399‰、-2.9‰、3.49‰，，因此满足要求。
3.5.2竖曲线
在线路纵断面的变坡点，为了保证行车的安全平顺，设置的与坡段直线相切的竖向曲线称为竖曲线。
铁道科学研究院经过模拟计算，得出坡度差小于4‰时，列车以不同工况通过变坡点产生的最大纵向力和在平道上几乎相等。据此，《线规》规定，相邻坡段的坡度差，当Ⅰ级、Ⅱ级铁路大于3‰、Ⅲ级铁路大于4‰时，相邻坡段应以圆曲线型竖曲线连接。所以本设计采用圆曲线型竖曲线。
一、竖曲线的几何要素
1）竖曲线切线长
由图3-1知：
（3-1）式中：
：竖曲线半径
：坡度代数差的绝对值（‰）
2）竖曲线长度
（3-2）3）竖曲线纵距
（3-3）式中：切线上计算点至竖曲线起点的距离（m）。
变坡点处的纵距称为竖曲线的外矢距，计算式如下：
（3-4）
图3-1 竖曲线
二、竖曲线半径
我国参照传统的采用值，并考虑到增大竖曲线半径，通常对工程量影响不大。所以《线规》规定：路段设计速度为160km/h地段，竖曲线半径应采用15000m，路段设计速度<160km/h时，竖曲线半径采用10000m。本设计采用竖曲线半径分别为15000m、15000m。
为了保证轨道自然柔顺条件，《线规》中规定竖曲线半径与最小坡度差的关系如表3-4所示。
表3-4 竖曲线半径与最小坡度差的关系
25000 20000 15000 10000
1.8
2.0 2.3 2.8
三、设置竖曲线的限制条件
为了保证竖曲线不与缓和曲线重叠，纵断面设计时，变坡点离开缓和曲线起终点的距离，不应小于竖曲线的切线长。同时还要满足一下条件：
1.竖曲线不应设在明桥面上；本设计采用的是道砟桥面，此项不予考虑。
2.竖曲线不应与道岔重叠；
3.Ⅰ级、Ⅱ级铁路相邻坡段的坡度差大于3‰、Ⅲ级铁路大于4‰时，才设置竖曲线。竖曲线长度不宜小于25m。
4.设计速度为160km/h及以上的区段，竖曲线与平面圆曲线不宜重叠设置。本设计速度为100km/h，此项不予考虑。
3.6纵断面设计汇总