牽引坡度(pushergrade)用兩台或多台機車牽引限制坡度上單機牽引的同一牽引質量,所採用的大於限制坡度的坡度。設計線的某些越嶺地段,地面平均自然縱坡陡峻,採用限制坡度定線,會引起路線大量展長或出現很長的越嶺隧道,使投資加大工期延長。在這種地段,可採用兩台或多台機車牽引限制坡度上單機牽引的相同牽引質量,從而可採用較陡坡度定線,以減少展線降低造價。這種較陡坡度稱為牽引坡度,它是在越嶺地段克服巨大高差的一種行之有效的設計決策。
套用
中國是一個多山的國家,很多幹線的越嶺地段都採用了牽引坡度,取得了減少展線降低造價的顯著效果。當然採用牽引坡度,也需要增加機車台數和運營中的行車費用;在加力牽引的起訖車站要增建補機整備設施,要增加補機摘掛作業時分、影響通過能力;牽引坡度太大時,對下坡運行的制動和限速也將產生不利影響;但其投資遠遠低於線路展長的土建造價,對運營的不利影響也隨著電力、內燃機車的採用、列車聯掛裝置和制動性能的改善而顯著降低。例如寶成線跨越秦嶺的寶雞至東河橋(秦嶺車站附近)間,直線距離僅25km,高差達812m,天然平均縱坡達35‰,設計中普採用20‰雙機牽引坡度(寶成線的限制坡度為12‰),路線展長為63km,後改用30‰三機牽引坡度,路線縮短18km,隧道總延長縮短12km,高架橋減少800多米,土石方減少80多萬立方米,土建工程造價降低43.6%。運營初期,採用蒸汽機車,牽引噸數很低;下坡時閘瓦磨損嚴重,為防止列車溜逸、限速很低,甚至於在區間要停車再開,通過能力很小;上下行每萬噸公里平均煤耗約為全國平均值的4倍。改為電力牽引後,運營情況大為好轉,牽引噸數達到2600t以上,年輸送能力上行達800多萬噸,下行達1400多萬噸;電力機車下坡時採用電阻制動,行車速度達45km/h以上,在陡峻的加力牽引坡道上採用電力機車的優越性,才得到充分肯定。
各級鐵路的牽引坡度的最大值,隨著電力、內燃機車的逐步普及而有所增大;1962年《鐵路設計技術規範》規定為20‰;1975年《鐵路工程技術規範》按牽引種類不同規定為:蒸汽牽引20‰,內燃牽引25‰,電力牽引30‰;此項規定,一直沿用至今,1999年《鐵路線路設計規範》刪去了蒸汽牽引,內燃、電力牽引的牽引坡度最大值未做變更。上列最大牽引坡度,當列車下坡時,採用機車動力制動並配合空氣制動,可保證運行安全;上坡和起動時,採用補機推送方式運行,車鉤強度也無問題;若採用DF4B,DF8和SS3,SS4等大功率機車(參見機車類型),年輸送能力都可達到1000萬噸以上,能夠適應一般山區幹線的運輸需求。
設計
設計牽引坡度,一要注意加力牽引坡段應集中使用,使補機能在較長的路段上行駛,提高其利用率;二要注意使牽引坡度的起訖車站,最好有一個為有機務設備的車站,困難時也要儘量接近這類車站,以便補機進行整備作業時,能利用原有的機務設備;三要注意因補機在牽引坡度的起訖車站摘掛,增加了列車的停站時分,因之,起訖車站鄰接的加力牽引區間的往返行車時分,要相應減少,以免限制通過能力。