西北气候条件的铁路轨道新线设计+NSYS命令流(4)
无缝线路结构设计。重难点主要包括锁定轨温的确定、预留轨缝的计算、胀轨预防的相关计算等。
2 新线平纵横断面设计
轨道几何形位是指轨道各部分的相对位置、几何形状和基本尺寸。由轨道平面位置看来，轨道由曲线和直线组成，一般在圆曲线与直线之间由一条曲率渐变的缓和曲线相连接。轨道的方向一定要正确，直线部分应该保持笔直，曲线部分则应具有相应的圆顺度。从轨道的横断面上来看，轨道的几何形位包括水平、轨距、轨底坡和外轨超高。轨道的两股钢轨之间要保持一定的距离，为确保机车车辆顺利通过小半径曲线，曲线轨距应该考虑加宽。两股钢轨的顶面要置于同一水平面或者保持一定的水平差。曲线上外轨顶面应高于内轨顶面，形成一定的超高度，可以使车体重力的向心分力抵消它曲线运行的离心力，轨道两股钢轨底面应该设置一定的轨底坡，使钢轨向内倾斜，以确保锥形踏面车轮荷载作用在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高低前后，钢轨顶面在纵向上要保持一定的平顺度，创造行车平稳的条件[1]。
本章主要根据轨道直线和曲线轨道的几何尺寸布置要求，进行铁路轨道新线平纵断面设计。
2.1 新线平面设计
线路平面由曲线和直线组成，铁路曲线由缓和曲线和圆曲线构成。
2.1.1 设计原则
列车经过曲线时，轮轨之间产生横向滑动、横向挤压和纵向滑动，使轮轨的磨耗增加。曲线的半径越小，磨耗增加就越大。
缓和曲线的作用主要是在缓和曲线范围内，其半径由无限太逐渐变化到等于它所衔接自圆曲线半径，因此使车辆产生的离心力逐渐增加，列车不会产生强烈的横向摇摆，有利于改善运营条件，保证行车的安全和平顺，缓和曲线的长度对于行车的安全性、平顺性有直接的影响，缓和曲线太短，明显是会不利于行车的安全与平顺，太长，又将给设置和养护带来困难，因此，缓和曲线的长度应该根据曲线半径，结合该地段的行车速度和地形条件合理选用[2]。
详细定线时，平面图中要绘出加设缓和曲线。在已知设计数据的基础上，确定曲线各起讫点的里程并绘制详细的平面图。
2.1.2 公式图表
详细定线时，平纵面图中需要绘出加设缓和曲线的曲线，如图2.1所示。曲线要素有：偏角α、半径R、缓和曲线长l0、切线长T和曲线长L。偏角α由平面图量得，圆曲线半径R和曲线长L由已知数据给出，切线长T和缓和曲线长l0可根据公式2.1~2.3计算得出。
图2.1 缓和曲线圆曲线计算图
式中 ——内移距， ；
——切垂距， ；
——缓和曲线角， 。
曲线各起讫点里程可按下列方法推算（ZH里程在平面图上量得）：
HZ里程=ZH里程+
HY里程=ZH里程+
YH里程=HZ里程-
2.1.3 计算结果
根据设计图中的已有数据可知，第一个圆曲线处偏角α1为30°32′47″，半径R为1000m，缓和曲线长l0为120m，圆曲线中心点里程为K341+905.245；第二个圆曲线处偏角α2为15°54′31″，半径R为800m，缓和曲线长l0为150m，圆曲线中心点里程为K344+810.591。
根据已知数据，结合图表和公式，得出的曲线各起讫点里程见表2.1。