（一）铁路的分级
为了建设和经营的方便，世界各主要铁路国家均将其路网内的铁路 线分为若干级别。如美国一级铁路（占铁路总运量 99%）分为 A 类干线、 潜在 A 类干线（能力过剩的干线）、B 类干线、A 类支线、B 类支线、重 要军事线六级；日本国铁分为四个等级，另有设备最现代化的高速线路 ——新干线。总之，铁路分级的主要标准为：货运密度、客车对数和列 车速度。根据上述要求，规定相应的线路、站场、牵引动力和运输指标。 我国参照苏联的分级方法，按铁路在国家经济中的性质和一般分级 标准，分为三个级别： I 级铁路为国家干线，在全国铁路网中起骨干作用，货运密度每年超 过 600～800 万吨公里/公里，旅客列车高速运行的技术速度可达 100～ 160 公里/时，每昼夜通过大于 7 对（包括长途和区间列车）。 Ⅱ级铁路为区域铁路网干线，货运密度不小于 300 万吨公里/公里， 旅客列车每昼夜通过 3 对以上。 Ⅲ级铁路为地方性铁路线，货运密度小于 300 万吨公里/公里。
（二）线路平面和纵断面及其与地形的关系
建筑一条铁路，首先必须选定适宜的路线，称为铁路选线。路线就 是在路基顶肩的平面上所作的铁路中心线。它决定着线路在平面上和纵 断面上的位置。
1.线路平面
铁路设计首先要求在平面上走向趋直，以节约投资，降低运费。但 由于地形、水系、自然灾害（如地震、滑坡、塌方等）、土质和地物条 件的限制，不可能全是直线，所以铁路线的平面总是由直线和曲线共同 组成。 在平面上有了曲线后便产生了新的问题。当机车车辆在曲线上运行 时，趋向于切线方向，车轮轮缘紧靠外轨的内侧行驶，给机车车辆的运 行造成了一种附加的阻力，称为曲线阻力。曲线半径愈小，曲线阻力愈 大。为了保证列车运行速度和行车平稳，各国对铁路最小曲线半径，均 有规定，如我国对铁路最小平曲线半径规定为（米）： 铁路等级 一般地段 困难地段 Ⅰ 1，000 400 Ⅱ 800 400 Ⅲ 600 350 在准备行驶 140～160 公里/时的高速旅客列车的铁路上，平曲线半 径不应小于 1，000～1，500 米。从有利于行车速度和平稳而言，平曲线 半径愈大愈好，一般是在 1，000 米以上，但最大为 4，000 米，超过则 不宜再设曲线。 直线与圆曲线间一般不是直接相连，而是设一段半径由无穷大逐渐 变化到与圆曲线半径相等的缓和曲线。缓和曲线对保证列车平稳、避免 轮轨撞击、改进运营条件有重要作用。 用一定的比例尺把路线的直线和曲线、公里桩号、分界点位置、铁 路线两侧的地面情况等表示出来的图纸，称为铁路线平面图（图 55）。
2.线路纵断面
由于地形的关系，线路不可能完全水平，坡道与平道组成了铁路线 的纵断面。沿已定的路线把大地铅直剖开并展平，绘出地面起伏情况， 并把路线在铅直面上的位置表示出来的图纸，称为铁路线纵断面图。 铁路线的坡度以千分率（‰）表示。如铁路线段两点水平距离 l 为 2， 000 米，高度差 h 为 8 米，则坡度 i 为： i h l = = = 8 2 000 4 ， ‰ 如列车重量以吨计，则每吨坡道阻力 Wi为： Wi = = 4 1 000 1 000 4 ， × ， 公斤 可知，千分率的坡度数即等于一吨重量爬上这个坡度的坡道阻力的 公斤数。 在某一区段中，限制一台某一类型机车所能牵引的最大列车重量的 坡度，称为限制坡度。它影响着一个区段以致全铁路线的运输能力。一 般应从满足通过能力的要求和节约土方工程费用两方面来确定限坡。 我国在平原区一般采用 4‰至 6‰的纵坡，丘陵和山地则较高。按我 国规定，蒸汽和内燃牵引的限坡为 12‰，电力牵引为 15‰，超过限坡， 可采用双机车牵引。我国铁路的最大限制坡度为（‰）： 铁路等级 一般地段 困难地段 I 6 12 II 12 III 15 坡道同坡道或平道之间的交点称为变坡点。为使列车运行平稳安 全，当两坡道代数差为 3‰及以上时，则两坡道以竖曲线来联结。
3.地形与铁路选线
对于铁路选线而言，地形是自然条件中的主导因素，因为它对线路 的坡度、弯度以及相应的工程量，影响巨大。 按照行经地形的部位，铁路线段可以分为： 河谷线：线路沿河而行，经由河流阶地上，在个别情况下经由河漫 滩或老河床以及河岸陡坎上。 分水岭线：线路沿分水岭选定。 山坡线：在河谷线和分水岭线之间确定线路走向。 越岭线：线路越过分水岭，一般将垭口作控制点，然后确定两侧下 坡的引道。 在不同的地形单元，可采用各种手法，来确定出线路的方案，以求 在自然条件上有利、技术上可能、经济上合理。 （1）平原区：地势平坦，一般限制坡度大于地面天然坡度。故平原 区选线最重要任务是尽量取直线路，以缩短总长，降低运费和造价。为 了绕过湖泊、沼泽和村镇等，需进行展线，但一般是简单的展线。展线 时应使线段同基本方向的夹角，即偏角最小，才能使线路延长最短。平 原区的河谷线和分水岭线均属有利。前者一般阶地宽广、排水良好，后 者经由地区坡度不大，同支流相交桥涵少而孔径小。但土基强度是平原 区线路应共同注意的问题。 （2）丘陵区：地面起伏较大，一般限制坡度与天然坡度接近。在丘 陵区往往用下述两种方式之一进行选线：①采用展线或套线（偏角较大 的连续展线）来避开高程较大地段：②以土石方工程克服局部高程障碍。 由于丘陵区分水岭起伏大，且常有低垭口穿插其间，故分水岭线的优点 大为减少，而河谷线一般是有利的，但考虑到少占农田，山坡线亦值得 考虑。平原区河谷线在陡岸有利，丘陵区则在缓岸往往有利。 （3）山地区：地势崎岖，峰峦纵横，选线时限坡要小于或大大小于 地面常出现的自然坡度。山区修筑铁路必须将展线（或套线）和大量土 石方工程结合起来，即将敷置各种弯道和修筑路堤、路堑、桥隧等巧妙 结合起来，才能满足经济和国防对线路的要求。多山地区，分水岭线已 属不可能。河谷线一般说是通过纵坡最小地区，可以减少所克服的高差 之和，缺点是河谷过分弯曲和谷底宽度不足，但此点可用增辟隧道和桥 梁来解决之，如丰沙线桥隧占全线总长的三分之一，成昆线的一些区段 （达五分之二）。山区的山坡线是河谷线的补充。一般在山坡平缓、少 横向河谷、山峡的切割、有稳定的基岩（避免塌方、滑坡等）下采用； 同时，应尽量利用天然的台口。山地的越岭线工程最为困难，因之在选 线时首先要确定越岭垭口，然后两侧采用展线、套线办法使其在垭口相 接。有时必须与展线同时，作双机或电力牵引的设计，甚至开挖深路堑 或长隧道，才能通过。 在地形困难的丘陵区、特别是山区，往往限坡增大，工程费减少， 而运营费增加，故找出换算工程和运营费最小的经济限坡，极为重要。 同理，困难地形条件下，曲线半径减小往往可减低工程造价，但却导致 运营费增加，也存在着换算工程和运营费为最小的经济最小曲线半径。 根据对某山区 3，000 余公里干支线进行的分析研究，得出蒸汽牵引经济 最小曲线半径如表 63。 表 63 经济最小曲线半径 地 形 运量（万吨） 丘陵地区 一般地区 困难山地 300 300 ～ 250 300 ～ 250 250 ～ 200 600 350 ～ 300 300 ～ 250 250 ～ 200 800 350 ～ 300 300 ～ 250 250 1 ， 000 400 ～ 350 300 250
（三）路基和桥址
1.路基横断面
路基是敷设上部建筑的基础，它应坚固而稳定，以保证列车按规定 荷重高速运行。软土、粉沙路基，经由各种自然灾害地段的路基，须作 专门的工程处理。 路基分为：高于地面、由填方而成的路堤；低于地面、由挖方而成 的路堑；以及与地面等高、无须填挖的零点断面（图 57）。 在山地，因地势关系，路基有时形成一个填方边坡的半路堤；有一 个挖方边坡的半路堑；或一部分为路堤而另一部分为路堑的半路堤半路 堑。 用垂直于路基纵向中心线的平面，将路基截成的横断面，称为路基 的横断面。在路基横断面上，连结路基两侧顶肩的直线与轨道中心点所 作垂线的交点，即为路基横断面上的路线点。路线就是各个路基横断面 上路线点的轨迹。 当路基为路堤时，其横断面的主要组成部分有路基顶面、边坡、护 道、取土坑或纵向排水沟。路堑的横断面则有路基顶面、侧沟、边坡、 隔带（包括挡水埝及外沟）、弃土堆及截水沟。 为有利于排水，单线路基的顶面应做成梯形，高 0.15 米，下底则为 路基顶面的宽度。双线路基的顶部，应做成高 0.2 米的等腰三角形。道 床与路基顶面相接之处到路基顶面边缘的部分称为路肩，其宽度不应小 于 0.4 米。路基顶面宽度视土质类别而异，一般Ⅰ、Ⅱ级单线为 5.6 米， 复线为 9.8 米，在曲线部分按规定在外侧加宽。 路基边坡的陡度，由边坡的高度与坡底（边坡在水平面上的投影） 长度之比来确定。最常用的是 1∶1.5 的边坡。
2.桥梁种类
为使铁路通过河流、峡谷和其它道路，需要架桥梁、设涵洞，在城 市中还有铁路和城市道路的立体交叉。铁路在山区经常采用隧道通过， 以代替深路堑和漫长的迂回线路，但在城市中少见。 铁路与江河水流相交处通常修建桥梁，铁路与公路或其它铁路在不 同平面上相交时建的桥梁，称为跨线桥。铁路在通过城市居民区的街道 时，用以代替路堤的桥梁称为栈桥。在大河浅滩处的桥头用以代替路堤 的桥梁，称为引桥。 桥梁由墩台和桥跨两个基本部分组成。墩台分为两端靠河岸的桥台 和中间的桥墩。墩台将桥梁分隔成若干桥孔。各个桥孔在洪水位处量得 的空间距离之和，是为整个桥梁的孔径，每个桥跨在墩台上两支点之间 的距离，称为跨度。整个桥梁、包括墩台在内的总长，是为桥梁全长。 按桥梁的全长，则可将桥梁分为：全长在 20 米以内的小桥；20 米至 100 米的中桥；100 米至 500 米的大桥；500 米以上的特大桥。 墩台上面的桥梁结构物称为桥跨，由金属、钢筋混凝土或石料、木 料构成。
桥跨将列车通过时的作用力传给墩台。 按照桥跨压力传达于墩台的方式，可将桥梁分为三种： （1）梁桥：墩台间的空间是用板梁跨越，或在金属桥上用互相铆焊 的梁组成的格形桁架跨越，主要是一种垂直压力系。在铁路上，这种桥 应用最广，特别适于平原河流和大河的通过。 （2）拱桥：主要承压构件是弧形拱梁，它的末端支撑在墩台上，是 一种水平推力系。拱桥是我国传统造桥形式，在石料丰富、跨度不大的 桥梁可以采用。近年来，钢筋混凝土双曲拱桥已在我国大力推广。 （3）悬桥：主要承压构件是柔性钢缆或链索，架在桥台柱上，末端 固定在岩土内，在荷载作用下形成拉力系。在河流湍急、两岸基岩稳定 条件下，可以采用。
3.桥址选择
桥址的选择，应注意一系列自然条件：桥的走向尽量垂直于河道， 避免斜桥，使总长最短；为避免冲毁，还应尽可能垂直于主流方向，故 最好是选择在主流线同河床方向一致的河段；不宜在河漫滩过宽、分流 河中有沙洲的河段设桥；墩台的地基要稳定，避开断层，注意滑塌、喀 斯特、流沙等不良地质现象。 对于跨越江河的特大铁路桥梁，其桥位的确定，除对有关水文和地 质条件要求更为详尽、严格外，一般更重视其在交通联系方面的意义和 区位。而且，应同时满足干线交通和沿江河城市经济发展的双重要求。 于是，用多方案比较来从经济上确定桥址，就成为首要的了。
