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第一节 线路平面
第二节 线路纵断面
第三节 线路平面图和纵断面图
第四节 线路标志
复面与纵断面
铁路线路在空间的位置是用它的中心线表达的。线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线 AB 与两路肩边缘水平连线 CD交点 0 的纵向连线，如图4－1所示。
线路中心线在水平面上的投影，叫线路平面。它表明线路的直、曲变化状态。线路中心线纵向展直后在铅垂面上的投影，叫线路纵断面。它表明线路的坡度变化。
图4－1 线路横断面
线路的平面和纵断面不仅确定了线路在空间的位置，同步也为路基、桥涵、隧道及站场等其他设备的设置提供根据，对铁路通过能力及输送能力的大小均有直接影响。
从铁路运行角度考虑，铁路线路最佳是既平又直，这样可提高列车运行速度，增大牵引重量，节省运行费用。但由于地形、地物和地质条件等的限制，如将线路设计成既平又直，势必会增大土石方工程量和造价。因此，铁路线路平面与纵断面必须按线路等级和《铁路线路设计规范》规定的技术原则进行设计，并需结合线路的详细状况来设置。
第一节 线路平面
线路平面由直线、圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线构成。
在线路平面设计时，为缩短线路长度和改善运行条件，应尽量设计较长的直线段，但当线路遇到地形、地物等障碍时，为减少工程造价和运行支出，应设置曲线。
一、曲 线
铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线，其基本要素有：曲线半径 R 、曲线转角 a 、曲线长度 L 、切线长度 T ，如图4－2所示。
图4－2 圆曲线要素
在线路设计时，一般是先设计出 a 和 R ，再按下式计算出 T 及 L ：
曲线转角的大小由线路走向、绕过障碍物的需要等原因确定。圆曲线半径的大小，反应了曲线弯曲度的大小。圆曲线半径愈小，弯曲度愈大。一般状况下，曲线半径愈大，行车速度可以愈高，但工程量愈大，工程费用愈高。
因此，对的地选用曲线半径就显得十分必要。我国《铁路线路设计规范》提出曲线半径宜采用下列数值：10 000、8 000、6 000、5 000、4 000、3 000、2 500、2 000、l 800、1 600、1 400、1 200、1 000、800、700、600、550、500、450、400 m。特殊困难条件下，可采用上列半径间10 m 整倍数的曲线半径。设计线路时，可根据详细条件，因地制宜由大到小合理选用。客运专线铁路区间线路最小曲线半径为2 800 m，困难状况下，最小曲线半径为2 200 m。
为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免向心力的忽然产生和消除，需要在直线与圆曲线之间设置一种曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和曲线。图4－3为设有缓和曲线的铁路曲线。
图4－3 铁路曲线
缓和曲线的特征为：从缓和曲线所衔接的直线一端起，它的曲率半径 p 由无穷大逐渐减小到它所衔接的圆曲线半径 R 。它可以使离心力逐渐增长或减小，不至于导致列车强烈的横向摇摆，如图4－4所示。
图4－4 离心力变化示意图
缓和曲线长度应根据曲线半径，结合该地段的行车速度和地形条件选用。有条件时，应尽量采用较长的缓和曲线，以便发明更有利的运行条件。
二、夹 直 线
两相邻曲线，转向相似，称为同向曲线；转向相反称为反向曲线。两条相邻曲线间应设置一定长度的直线，以保证列车运行的平稳，如图4－5所示。
图4－5 相邻曲线间的夹直线
车辆运行在同向曲线上，因相邻曲线半径不一样，超高高度不一样，车体内倾斜度不一样；车辆运行在反向曲线上，因相邻曲线超高方向不一样，车体时而向左倾斜，时而向右倾斜。这两种状况都会导致车体摇晃震动，夹直线愈短，摇晃振动愈大。
根据运行试验，为保证旅客舒适，夹直线长度应保证 2～3辆客车长度，困难条件下，也不应短于 1 辆客车长度。因此《铁路线路设计规范》规定的各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度，如表4－1所示。
铁路等级
一般地段(m)
困难地段(m)
I
80
40
Ⅱ
60
30
Ⅲ
50
25
表4－1 各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度
在行车速度较高的线路上，为保证列车运行平稳，夹直线对应规定较长，如我国目前规定在最高行车速度140 km／h 的区段，两相邻曲线间的夹直线最小长度：一般地段为 90 m，困难地段为 60 m。
三、曲线附加阻力
当列车通过曲线时，由于惯性力的作用，外侧车轮轮缘紧压外轨，使其磨耗增大。又由于曲线外轨长于内轨，外轮在外轨上的滑行等原因，运行中的列车所受阻力比在直线上所受阻力大，两者之差称为曲线附加阻力。
图4－6 列车运行在曲线上