线路坡度：最大设计限制与经济影响分析

（一）最大坡度

最大坡度是指一条线路上所限定的最大设计坡度。在一定自然条件下，线路的最大坡度对线路的走向、长度、工程投资、运营费用、牵引质量及输送能力等有较大的影响。高速铁路和城际铁路的动车组具有良好的牵引和制动性能，能适应大坡道运行，故采用最大坡度作为铁路纵断面的主要技术标准。国外高速铁路最大坡度设计标准值在15‰～40‰范围内，常用25‰～35‰。我国高速铁路和城际铁路最大坡度具体数值见本书第三章第二节相关内容。最大坡度不考虑曲线和隧道坡度减缓。

（二）限制坡度

对于客货共线铁路，限制坡度是按货物列车牵引要求确定的。限制坡度对设计线的输送能力、工程量与造价以及列车牵引质量与费用等有直接影响，并且关系到线路走向、长度和车站分布。选择合适的限制坡度是客货共线铁路设计中较为复杂的问题。

1.影响限制坡度选择的主要因素

（1）铁路等级：普速铁路等级不同，线路的意义与输送能力要求不同。对于客运输量大的线路，从安全与舒适的角度考虑，宜采用小限制坡度。

（2）牵引种类和机车类型：设计的线路必须满足要求的输送能力。电力牵引比内燃牵引的计算牵引力大，计算速度高，牵引质量大，满足相同运能要求时可采用的限制坡度比内燃牵引的大。同样，大功率的机车可选用较大的限制坡度。

（3）地形条件：这是选择限制坡度最主要和最基本的依据。一般情况下，运量一定时，限制坡度减小，工程费增大而运营费减小。地形越复杂，工程费占的比重也越大。我国是多山国家，山区占国土总面积的56%，西南地区为地形复杂的典型地区。通过对西南地区经济限制坡度（换算工程运营费最小的坡度）的研究表明，不同地区条件下，如将经济限制坡度减小1‰，工程费将增加1%～5%；如若导致线路更长的展线，则工程费增加更多，相对应的运营费减小幅度却有限，甚至会因线路展长过多而增加。因此，对地形陡峻的山区不宜选用偏小的限制坡度。

（4）邻线的牵引质量：限制坡度选择还应考虑使设计线与邻接铁路的牵引质量尽量统一，以方便组织直达运输，提高运营效率。

2.限制坡度的最大值

由于限制坡度在线路建成后不易改动，故《线规》规定：设计线（或区段）的限制坡度应根据铁路等级、地形类别、牵引种类和运输需求比选确定，并应考虑与邻接铁路的牵引质量相协调。客货共线铁路限制坡度最大值的具体规定见本书表3-3。

（三）加力牵引坡度在客货共线铁路中，加力牵引坡度是一台以上机车牵引普通货物列车在持续上坡道上最后以机车计算速度等速运行的坡度。它是加力坡度路段的最大坡度。但该路段的货物列车牵引质量仍是按相应限制坡度上一台机车牵引的条件计算确定的。

1.加力牵引的采用

在客货共线铁路中，当一条较长线路所经过地区的地形条件变化很大，全线统一采用较小的限制坡度往往会引起线路大量展长或出现较长的越岭隧道，额外增大工程量，使工期延长；若用较大的限制坡度，又会产生不满足运输能力需要的问题。在这种情况下，可考虑采用多机加力牵引，以保持在限制坡度上的单机牵引质量不变。

采用加力牵引坡度的优点有：可较好地适应地形，缩短线路长度，减少工程量，降低工程造价，缩短施工工期；局部采用加力牵引，可保持列车牵引质量不变，提高线路输送能力或降低全线的限制坡度；对于一定的运输需求，减少列车对数，提高行车速度，可在一定程度上改善全线运营条件。但是加力牵引也存在一些缺点，如：需要增加运用机车台数，运输管理的难度加大，如在加力牵引的起讫车站要增加补机摘挂作业；要延长车站到发线的有效长度，增加部分补机整备设备；对双向运行的单线铁路，加力牵引坡度较大时，对下坡行车安全将产生不利影响。因此，是否采用加力牵引坡度，应从地形、工程和运输需求等方面全面分析，比选确定。

2.加力牵引坡度的计算

加力牵引坡度ijl 应根据列车牵引质量、机车类型、机车台数及加力牵引方式按式（13-1）计算确定：(www.xing528.com)

式中　ijl——加力牵引坡度，‰，以0.5‰为单位取值；

　　　λk——第k台机车牵引力取值系数，有关取值规定见第五章第一节相关内容；

　　　Fjk——第k台机车在本务机车计算速度运行时的牵引力，N，多机牵引时的各台机车牵引力取值规定见本书第五章第一节相关内容；

　　　Pk——第k台机车的质量，t；

　　　G——列车牵引质量，t，取50 t的整数倍；

　　　——第k台机车在本务机车计算速度运行时的单位基本阻力，N/kN。

采用相同类型机车加力牵引时，各种限制坡度相应的加力牵引坡度可采用表13-1中的数值。

3.采用加力牵引坡度的注意事项

（1）加力牵引坡度应集中使用，使补机能在较长的路段上行驶，提高其利用率，便于运营组织。

（2）加力牵引坡度的起讫站，最好有一个为区段站或其他有机务设备的车站，以利于补机进行必要的整备作业，减少补机整备设备的投资。

（3）加力牵引在车钩强度允许的条件下，尽量采用重联牵引，方便各台机车配合与同步操纵，充分发挥机车的牵引力。

表13-1　加力牵引坡度

注：内燃牵引的加力牵引坡度值是按机车牵引力未进行海拔与气温修正计算得到。

重载铁路的限制坡度、加力牵引坡度应根据地形条件、牵引种类、机车类型、牵引质量和运输需求比选确定。