铁路线路纵断面

　　铁路线路纵断面1,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（见铁路线路平面图b）。为保证坡度的可行性，纵断面设计必须和平面设计紧密配合，互相协调，逐段地交替进行。线路纵断面的设计对铁路工程指标或运营指标都有重要影响。

　　简介

　　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，纵断面设计必须和平面设计紧密配合，互相协调，逐段地交替进行。线路纵断面的设计对铁路工程指标或运营指标都有重要影响2。

　　纵断面设计

　　纵断面设计的基本内容包括：坡度、坡段长度、坡道的连接。

　　坡度的坡率在中国以千分率表示，即指1000米水平距离的线路上升或下降的以米计的高度。纵断面由各种坡度的坡道所组成1。

　　限制坡度

　　对单机牵引起着限制牵引重量的坡度。在一个区段内限制坡度一定是最长最陡的坡道。设计线路纵断面时，限制坡度是最重要的技术标准之一。在一定机车类型下,列车牵引重量是以限制坡度为依据的,所以它能影响铁路的输送能力2。

　　计算公式

　　牵引重量（吨）的计算公式如下：

　　式中是机车的计算牵引力(牛)；是机车的计算重量（吨）；ó和孋分别为机车和车辆的平均单位基本阻力(机车和车辆在平直道上前进时必须克服的阻力牛/ 吨)；是限制坡度值（‰）。

　　限制坡度的选定是选线工作中的一个核心问题。选定限制坡度有两个基本条件：一是地形，二是运量。运量是考虑限制坡度标准的前提，地形则是决定限制坡度标准的根据。在地形复杂的自然环境中，如何正确处理好运量和大自然的关系，以取得最佳的经济效果，是线路纵断面设计中一项头等重要的任务。

　　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，经过努力后所定出的铁路线，自然坡度仍较大时，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，就可以得出一条经济合理的铁路线。按照限制坡度接近自然坡度的方式所设计出来的线路纵断面，其工程量最小，线路最短。

　　均衡坡度

　　在线路设计中，上下行方向的限制坡度，一般是一致的。但是有些线路上，上下行两方向的货运量差别很大而又较稳定时，在地形条件也合适的情况下，则可按重、轻车方向分别采用不同的限制坡度，即轻车方向的最大坡度可大于重车方向的限制坡度，以节省工程量。这种，按轻车方向设计的最大坡度，称为均衡坡度2。

　　加力坡度

　　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。

　　在中国铁路上有不少加力坡度的实例。较著名的有1909年修通的京张铁路以 33.33‰的“之”字坡通过了险峻的八达岭，还有20世纪40年代抗日战争时期修通的黔桂铁路，以27‰的坡度通过了桂黔两省分界处的凤凰山脉。1949年以后修建的铁路中，有于1952年修通的天兰线，在跨过陇山时采用20‰的坡度；1953年兴建的兰新线，在穿越乌鞘岭的路段中采用了20‰的坡度；1956年修通的鹰厦线，在通过武夷山和戴云山时分别采用了20‰及22‰的坡度；1957年修通的宝成线，在穿越秦岭时采用了30‰的坡度等等。

　　动能坡度

　　利用列车在高速运行中所储备的势能以克服超过限制坡度的特殊坡度称为动能坡度，用来克服不太长的局部困难地段，是单机牵引区段内的最陡的坡度。在纵断面上的适当地段，布置一段必要长度的下坡或平道，以保证列车在达到相当速度以后顺利地通过动能坡度。

　　一般坡度

　　凡是小于限制坡度的所有坡度，不影响铁路运输能力，均可列入一般坡度。一般坡度又可分为无害坡度和有害坡度。无害坡度的坡率较小，列车下坡运行时不需要制动，运营费用最省。有害坡度较无害坡度陡，列车下坡运行时，需要制动，运营费较大。

　　最大坡度的折减

　　在线路纵断面上，如遇到平面曲线和坡道重叠时，要考虑曲线阻力的影响。又如在较长的隧道内（400米以上），由于轨面潮湿,线路维修较困难,使轮轨间粘着系数降低,因而减少了轮周牵引力。同时，列车在隧道内运行时，空气阻力也有所增加。为了保证列车按计算速度通过这些地段而不致减少牵引重量，都必须相应地减缓坡度。

　　有道碴的桥梁可放在任何纵断面上。不铺道碴的钢桥，应尽量放在平道上，因为在坡道上的钢轨容易产生纵向移动，造成病害，不利于行车安全和养护工作。隧道处的纵断面，可设置单向坡或人字坡，坡度一般不小于3‰,以利于排水。但人字形坡通风不良，采用内燃机车或蒸汽机车牵引时，机车排出的废气或煤气会污染隧道内的空气，影响旅客及乘务人员的健康，故宜用单向坡。不过，人字坡对施工是有利的，需要时也可采用。车站原则上应设在平道上；如地形困难，不可避免时，也可设在坡道上；但应保证下列条件：①列车能起动；②停放的单独车辆或列车不致溜走；③在车站范围内纵断面的平顺性。因此，站内坡度一般不得超过2.5‰,以保证列车起动。只有在地形条件十分困难，对不办理调车或列车摘车等作业的中间站，其到发线可准许设在陡于2.5‰的坡道上,但坡度的最大值，不得超过区间限制坡度减去起动附加阻力的数值。

　　在纵断面上相邻变坡点间的距离称为坡段长度。从运营观点上，最好把纵断面设计成尽量长的同一坡度。以减少变坡点。为了减少土石方工程，相反地，变坡点要和地面起伏相配合，因而有时出现过多的变坡点,使坡段长度缩短。于是在设计纵断面时,有必要规定坡段的最短长度。中国1975年公布的《铁路工程设计技术规范》所规定的坡段最短长度为500～250米，视设计线的远期到发线的有效长度而定。

　　也称竖曲线,即在相邻坡道处,为了使列车能平顺地运行，要用竖曲线把两个坡道连接起来。竖曲线有两种类型：一种是圆弧形，中国规定在坡度代数差大于3‰（Ⅰ、Ⅱ级铁路）和4‰（Ⅲ级铁路）时要分别加入半径相应为 10000米及5000米的圆弧形竖曲线。另一种是抛物线形，是根据纵断面连接情况（凸形或凹形）按规定的变坡率连接。凹型断面的变坡率要比凸形的小一半，即凹型竖曲线的敷设要比凸形的长一倍。英、美、加等国均采用抛物线形竖曲线。中国部分铁路也采用过。

　　本词条内容贡献者为:

　　石季英 - 副教授 - 天津大学