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铁路线路的认识
——杨文冲
铁路线路是机车车辆和列车运行的基础，它直接承受机车车辆轮对传来的压力，为了保证列车能够按规定的最高速度安全、平稳和不间断地运行，是铁路运输部门能够质量完好地完成客货运输任务，铁路线路必须经常保持完好状态。铁路线路是为了进行铁路运输所修建的固定路线。是铁路固定基础设施的主体。
铁路线路是由路基、桥隧建筑物（桥梁、隧道、涵洞）和轨道（钢轨、轨枕、联接零件、道床、防爬设备和道岔等）组成的一个整体工程结构。
1、铁路线路的平面和纵断面 一条铁路线路在空间中的位置是用它的线路中心线表示，线路中心线的位置是在路肩连线的中点。
（一）铁路线路平面的组成要素
线路中心线在水平面上的投影，叫做铁路线路的平面；线路中心线（展开后）再垂直面上的投影，叫做铁路线路的纵断面。直线和曲线是线路平面的组成要素。
（二）曲线附加阻力和曲线半径
列车在线路上运行，总会受到各种助力。阻力方向与列车运营方向相反。归纳起来，阻力主要有两大类。1.基本阻力：基本阻力是指列车在空旷地段沿平、直轨道运行时所受到的阻力。包括车轴与轴承之间的摩擦阻力、轮轨之间的摩擦阻力、以及钢轨接头对轮对的撞击阻力等。基本阻力在列车运营时是存在的。
2.附加阻力：附加阻力是列车在线路上运行时，除基本力外所受到的额外阻力。如坡道阻力、曲线阻力、起动阻力等。附加阻力随列车运行条件或线路平、纵断面情况而定。
线路平面上有了曲线（弯道）后，给列车运行造成阻力增大和限制列车运行速度等不良影响。列车通过曲线时，由于离心力的作用，使外侧车轮轮缘和外轨内侧的挤压摩擦增大；同时还由于曲线外轨长于內轨，内侧车轮在轨面上滚动时产生相对滑动，从而给运行中的列车造成一种附加阻力，称为曲线阻力。曲线阻力的大小，我国通常采用下面的实验公式来计算，即：
r600R（牛/千牛）
式中 r——单位曲线阻力（牛/千牛），即列车每一吨重量所摊曲线附加阻力值;R——曲线半径（米）;600——根据实验数据得出的常数。这一公式适用于曲线长度大于或等于列车长度的情况。从式中可知，曲线阻力与曲线半径成反比。曲线半径越小，曲线阻力越大运营条件就越差，说明采用大半径曲线对列车运行的影响较小。而小半径曲线亦具有容易适应困难地形的优点，对工程条件有利。因此，在设计铁路线路时必须根据铁路所允许的旅客列车最高运行速度，由大到小合理的选择曲线半径。
（三）圆曲线和缓和曲线
在平面图上，铁路曲线包括圆曲线和缓和曲线。在列车运行中不能直接从直线进去圆曲线，因此，在铁路线路上，直线和圆曲线也不能直接相连的，它们之间需要插入一段缓和曲线，缓和曲线是一段曲率连续变化的曲线。它通常设置在直线与圆曲线或不同半径圆曲线之间。缓和曲线能够使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线。缓和曲线的作用: ①在缓和曲线范围内，曲线半径由无限大渐变到等于它所衔接的圆曲线半径（或相反），从而使车辆产生的离心力与。逐渐增加（或减少），有利于行车平稳；
②在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到需要的超高量（或相反），使向心力与离心力相配合；
③当曲线半径小于350米，轨距需要加宽时，在缓和曲线范围内，可由标准轨距逐步加宽到圆曲线需要的加宽量（或相反）。
（四）曲线地段的特点
外轨超高：为了平衡离心力，使内外两股钢轨受力均匀，垂直磨耗均等，旅客不因离心加速度而感到不适，将外轨抬高一定程度；影响因素：列车运营速度、曲线半径。轨距加宽：为防止轮对被轨道楔住式挤翻钢轨，对小半径曲线的轨距要适当加宽。
2.铁路线路的纵断面
（一）铁路线路纵断面的组成要素
为了适应地面的起伏，线路上除了平道以外，还修成不同的坡道。因此，平道与坡道就成了线路纵断面的组成要素。
坡道的陡与缓常用坡度来表示。坡度是一段坡道两端点的高差h与水平距离L之比，坡道坡度的大小用千分率来表示。
hi‰tan L式中 i——坡度值（‰）
——坡道段线路中心线与水平夹角（）
（二）坡道附加阻力 由于有了坡道，就给列车运行带来了不良的影响。列车在坡道上运行时，会受到一种由坡道引起的阻力，这一阻力称之为坡道附加阻力。
FQgi‰ 牛
列车平均每单位质量所受到的坡道阻力，叫做单位坡道阻力i。因此
ii‰1000i(牛/千牛)
这也就是说，机车车辆每单位质量，上坡时所受到的单位坡道附加阻力（牛顿数），等于用千分率表示的这一坡道坡度数。列车上坡时，单位坡道附加阻力规定为“+”，而当下坡时，单位坡道附加阻力规定为“-”。由此可见，坡度越大，列车上坡时坡道阻力也就越大，同一台机车（在列车运行速度相同的条件下）所能牵引的列车重量也就越小。
（三）限制坡度
每一铁路区段都是由许多平道和不同坡度的坡道组成的。坡道的坡度不同，他们对列车重量的影响也就不同。
在一个区段上，决定一台某一台类型机车所能牵引的货物列车重量（最大值)的坡度，叫做限制坡度ix(‰)。在一般情况下，限制坡度的数值往往和区段内坡长上坡道的最大坡度值相当。缓和曲线的认识
一.缓和曲线的作用及其几何特征
行驶于曲线轨道的机车车辆，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。当缓和曲线连接设有轨距加宽的圆曲线时，缓和曲线的轨距是呈线性变化的。概括起来，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，其曲率由零至1/R逐渐变化。
2.缓和曲线的外轨超高，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350m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。
因此，缓和曲线是一条曲率和超高均逐渐变化的空间曲线。
二.缓和曲线的长度 缓和曲线长度的确定，受到许多因素影响，其中最主要的是保证行车安全和行车平稳两个条件。
1.缓和曲线要保证行车安全，使车轮不致脱轨。
机车车辆行驶在缓和曲线上，若不计轨道弹性和车辆弹簧作用，则车架一端的两轮贴着钢轨顶面；另一端的两轮，在外轨上的车轮贴着钢轨顶面，而在内轨上的车轮是悬空的。为保证安全，应使车轮轮缘不爬越内轨顶面。设外轨超高顺坡坡度为i，最大固定轴距为Lmax，则车轮离开内轨顶面的高度为。当悬空高度大于轮缘最小高度 iLmax时，车轮就有脱轨的危险。因此必须保证：
式中
缓和曲线长度l0
i0-——外轨超高顺坡坡度。
为：
式中 h0——圆曲线超高度。
2.缓和曲线长度要保证外轮的升高（或降低）速度不得超过限值，以满足旅客舒适度要求。
3.车轮在外轨上的升高速度μ由下式计算：
式中
h——圆曲线外轨超高，以mm计；
vm——通过曲线的最高行车速度，以am／s计；
lo——缓和曲线长度，相当于直线形顺坡缓和曲线长度，以m计。
为保证旅客舒适度的要求，则缓和曲线长度为：
Vmax——通过曲线的最高行车速度，以km／h计；
1/3.6--换算系数。
我国根据长期运营实践，μ０在一般情况下采用32mm／s；
困难地段用40mm／s。
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