缓和曲线
缓和曲线(transitioncurve)设置在直线与圆曲线或不同半径的圆曲线之间的曲率连续变化的曲线。为使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线,在直线与圆曲线之间要设置缓和曲线。缓和曲线的作用是:在缓和曲线范围内,其半径由无限大渐变到圆曲线半径,从而使车辆产生的离心力逐渐增加,有利于行车平稳;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;当曲线半径小于350m,轨距需要加宽时,可在缓和曲线范围内,由标准轨距逐步加宽到圆曲线上的加宽量。设计缓和曲线时,有线形选择、长度计算、如何选用和保证缓和曲线间圆曲线或夹直线的必要长度三个问题。
缓和曲线线型一般根据行车速度选择。直线型超高顺坡的三次抛物线型缓和曲线线型简单,便于测设、养护维修,长度短而实用,国外时速160km/h以下铁路广泛采用,中国铁路在行车速度不大于160km/h的线路上一直采用这种线型。当行车速度大于200km/h时,也可采用曲线型超高顺坡的高次缓和曲线。
缓和曲线长度缓和曲线必须有足够的长度。其控制因素主要有三:①要保证超高顺坡不致使车轮脱轨,即超高顺坡不能过陡。中国铁路的设计标准要求超高顺坡不得大于2‰。②要保证超高时变率不致使旅客不适,即外轮的升降速度不宜过快。中国干线路的超高时变率容许值一般采用28~36mm/s。③要保证欠超高(未被平衡的离心加速度)时变率不致影响旅客舒适,即欠超高的增长速度不宜过快。中国干线铁路的欠超高时变率容许值一般采用40~52.5mm/s。合理的缓和曲线长度应同时满足上述三个条件,即缓和曲线的最小长度应取上述三个计算值中的较大者。中国《铁路线路设计规范》(GB50090-99)中规定了不同的路段设计速度、曲线半径和工程条件下的缓和曲线长度的设计标准,供设计时选用。
选用原则缓和曲线长度应根据地形、纵断面及相邻曲线、客货列车比例、货车速度、运输要求以及将来发展的可能等条件按规定值选用。主要原则有:①地形简易地段、自由坡地段、旅客列车对数较多和将来可能较大幅度提高客货列车速度的路段应优先选用较大数值。②地形困难、紧坡地段或停车站两端、凸形纵断面坡顶等行车速度不高的地段以及Ⅱ、Ⅲ级铁路中客车对数较少且货车速度较低的路面和对行车速度要求不高的路段,可选用较小数值。③条件许可时,可采用较规定数值长的缓和曲线,以创造更好的运营条件。④设计线路平面时,若曲线偏角较小,设置缓和曲线后,圆曲线长度达不到规定值,则宜加大半径增加圆曲线长度。如条件限制,不易加大曲线半径或加大后仍不能满足要求时,则可采用较短的缓和曲线长度,或适当改动路线平面。⑤若两相邻曲线的交点距离较短,设置缓和曲线后,夹直线长度达不到规定值,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,以延长两交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同向曲线。