铁路选线设计课件

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1、铁路选线设计,大连交通大学土木与安全工程学院 E-mail：haifeng- Mobile Phone：15041188959,(2013版),第一章 铁路能力与建设标准,学习要求： 了解铁路客货运量的相关参数；熟悉铁路主要技术标准的含义；重点掌握通过能力和输送能力的计算；理解客货运量的意义，设计年度的概念和意义，铁路主要技术标准对工程和运营的主要影响。 主要内容： 铁路运量 铁路通过能力与输送能力 铁路等级与主要技术标准,新建与改建铁路，设计前必须进行经济调查，以明确设计线的政治、国防和经济意义，确定设计线在铁路网中的地位和作用；并提供铁路总体设计和各种设施设计所需要的客货运量资料。 客货运

2、量的重要意义如下： 1客货运量是设计铁路能力的依据。 2客货运量是评价铁路经济效益的基础。 3客货运量是影响线路方案取舍的重要因素。,1.1 铁路运量与设计年度,1.1.1 客货运量的意义,客货运量在铁路设计中具有重要作用。 （1）若调查或预测的客货运量偏大，则铁路标准偏高，技术装备能力也偏高，投资较大的方案中选，增大投资； （2）若实际运量偏小，则铁路运营后，铁路能力闲置，投资浪费，而运营收入偏少，铁路投资效益必然降低； （3）若调查或预测的运量偏小，虽初期投资省，但铁路运营后，能力会很快饱和，引起铁路过早改建，追加投资增大，也不经济合理。 因此，铁路设计必须十分重视客货运量的调查和预测工作

3、。,设计线的吸引范围是设计线吸引客货运量的区域界限，设计线客货运量的调查和预测，都是在吸引范围内进行的。,1.1.2 客货运量的调查和预测,设计线客货运量的确定，首先要划定设计线的吸引范围，然后在吸引范围内进行经济调查，以确定近期的客货运量，并根据吸引范围的建设规划和经济统计资料，预测远期的客货运量。,1. 划定吸引范围,（1）直通吸引范围,直通吸引范围是路网中客货运量通过本设计线运送有利的区域范围。,图1-1 直通吸引范围图,确定原则 依据铁路运价的里程定价性质，直通吸引范围按等距离原则确定，即在直通吸引范围内的运量，通过设计线的运程要比其他路径短。,考虑因素 1）充分利用铁路能力富余的线路

4、； 2）直通列车牵引定数的归一性； 3）充分利用空车，减少排空运输。,（2）地方吸引范围,地方吸引范围是在设计线经行地区内，客货运量要由设计线运送有利的区域范围。运量包括运出、运入和在本线装卸的货物。,图1-2 地方吸引范围图,确定原则 地方吸引范围按运量由设计线运送运价最低（运距最短）的原则确定。,考虑因素 1）设计线与邻接铁路的经济据点； 2）公路、水运的布局与运价情况； 3）货流方向不同路径的运价、倒装次数及运送时间等。,直通货运量可根据国家计划部门制定的地区间物资交流规划，分析直通吸引范围内的物资供求情况，分上、下行汇总得到； 地方货运量可按产销运平衡法，估算各运输物品的铁路运量； 远

5、期运量的预测多结合近期调查运量，并比照条件接近的既有铁路，用曲线拟合的方法估算。,2. 货运量的调查和预测,图1-3 货流示意图,（3）客运量的调查和预测,直通客运量占客运总量的比重一般并不很大，可进行客流的典型调查，找出直通客流量和地方客流量的比值，根据地方客运量估算直通客运量。 地方客运量与吸引范围内的人口总数、工矿企业职工人数比重、人均收入、内迁工厂多少、早期移民数量、旅游地多少等因素有关。可用乘车率（每人每年的平均乘车次数）或多元回归法预测。 将客流量汇总后，可按每列车定员估算旅客列车数；亦可比照和设计线条件相近的既有线，拟定设计线的旅客列车数。,货运量C是设计线或(区段）一年内单方向

6、需要运输的货物吨数，应按设计线（或区段）分上、下行分别由下式计算：,1.1.3 铁路选线设计所需要的运量参数,1. 货运量,式中 Ci某种货物的年货运量。,货物周转量CHZ是设计线（或区段）一年内所完成的货运工作量，可由单方向一年内各种货运量Ci （104t/a）与相应的运输距离Li （km）按下式计算：,侯月线5000吨重载列车,2. 货物周转量,3. 货运密度,货运密度CM是设计线(或区段)每km的平均货物周转量：,式中 L设计线(或区段)的长度(km)。,4. 货流比,设计线上、下行方向的货运量不均衡时，应区分为轻车方向和重车方向。货流比QZ是轻车方向货运量CQ与重车方向货运量CZ的比值

7、，即,零担列车是运送地方零散货物的列车，在中间站办理零担货物的装卸，一般运行于一个区段内。,5. 货运波动系数,由于生产和消费的季节性等原因。设计线的货运量在一年内各月份并不相等。一年内最大的月货运量和全年月平均货运量的比值称为货运波动系数，以表示。设计线必须能完成运量最大月份的运输任务，所以在计算铁路能力时，应考虑货运波动系数的影响。,6. 零担、摘挂、快运货物和旅客列车,摘挂列车是运送地方整车货物的列车，在中间站办理货车甩挂和到货场取送车作业，一般运行于一个区段内。 快运货物列车是运送鲜活或易腐货物的列车，为缩短旅途时间，这种列车很少停站，其他普通货物列车要停站待避，使其不停车通过。 旅客

8、列车是运送旅客的列车。 这些列车的对数，应根据经济调查资料分析确定。,设计线交付运营后，客货运量是随着国民经济的发展逐年增长的，设计线的能力必须与之适应。上述运量参数，也需分设计年度提供。,1.1.4 设计年度,铁路的设计年度一般应分为近期、远两期。近期、远期分别为铁路交付运营后第五年和第十年。必要时，也可增加初期，初期为交付运营后第三年。各期运量均采用预测运量。 铁路线下基础设施和不易改、扩建的建筑物和设备的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展的要求；对于易改、扩建的建筑物和设备，宜按近期运量和运输性质设计，并考虑预留远期发展条件。 随运输需求变化增减的机车、车辆等运营设

9、备，可按交付运营后第三年或第五年的运量进行设计。,体现20世纪90年代设计、筑路水平的西南大动脉南昆铁路，东起南宁，西至昆明，北接红果，全长898公里，为国家I级干线电气化铁路。 南昆铁路设计年输送能力，近期1000万吨，远期2000至3000万吨。南昆铁路1997年开通运营, 2001年大部分区段平图能力利用率达到94，能力己处于饱和状态。,1.1.5 客货运量调查不准确或设计年度过短带来的问题,多年来，我国许多干线铁路一直处在不停地改、扩建之中，这些改、扩建工程包括增加车站、双线插入、局部复线、软化坡度、通信信号改造、增建第二线或电气化等各种方式。,1南昆铁路,造成南昆线能力饱和，急需改建

10、的原因主要是由于运量调查的不准确和设计年度过短造成。,图1-4 南昆铁路走向示意图,2西康铁路,2001年1月8日，全长267.49公里的西安安康国家I级电气化铁路干线开通运营。该线预留双线，一次建成电气化。年设计能力货运量2000万t，日均客车8对。 西康铁路2001年1月开通运营当年，限制区段的平图能力利用率已达,到100，需要开放原设计预留的车站。西康线设计预测运量近期2005年为1245万t，远期2010年为1500万t，实际开通两年2002年已达到1400万t。,图1-5 全长18.46km的秦岭隧道,1994年5月，全长498.19km的宝鸡中卫电气化铁路干线开通。 宝中线设计预测

11、运量近期2000年为1028万t，远期2005年为1500万t，实际运量2000年达到1499万t，2002年达到1954万t 。,3宝中铁路,图1-6 宝中铁路走向示意图,浙赣铁路全长942km起于杭州站，止于湖南株洲，横跨浙、赣、湘三省。浙赣铁路自20世纪80年代初开始，对既有线增设会让站、双插、结合整治水害进行复线改造，于1997年全部复线正式开通。 浙赣复线金华至株洲段设计预测运量近期2000年为2670万t，远期2005年为3800万t，实际运量2000年为3510万t，2002年已达到3797万t。,4浙赣铁路,图1-7 浙赣铁路电气化改造实例图,以上实例都是按原规范规定的近期为交

12、付运营后第5年，远期为交付运营后第10年作为设计年度。但是近年来随着国民经济快速增长，对铁路运输需求急剧增加。为适应运量的增长，铁路频繁改建、扩建，不仅增加施工费用和施工对运营的干扰，而且影响铁路的正常运输效率的发挥。 为适应国民经济快速发展的需要，节约投资，避免建成的铁路频繁改造而影响铁路正常运输，提高铁路运输的服务质量，力求达到铁路建设项目综合投资效益最佳，新规范对原“设计年度”内容进行了修订。,1.2 铁路通过能力与输送能力,铁路能力指通过能力和输送能力。通过能力与输送能力是铁路本身具备的设计能力；要求铁路完成的运输任务，称为需要的能力。,限制通过能力因素：区间、车站、机务设备、给水和供

13、电设备。 能力设计方法：一般是根据区间通过能力来设计其他设备的能力，使之相互协调，且均不小于区间通过能力。,1.4.1 列车运行图,列车运行图是表示列车运行情况的示意图，它是组织铁路各部门共同完成国家运输任务的基础。,图 1-8 单线非平行运行图,列车运行图能反映列车运行的状况，当列车停车时会出现会让和待避两种运行情况。,图 1-9 单线铁路列车会让、待避示意图,列车车次和上、下行的规定：进京方向或是支线开往干线、干线开往枢纽则称为上行方向，相应的上行列车车次为偶数(双数)；反之离京方向或是从干线开往支线、枢纽开往干线被称为下行方向，相应的下行的列车车次为奇数(单数)。,图 1-10 单线非平

14、行运行图,图 1-11 单线平行成对运行图,在铁路运营中，采用非平行运行图。 在铁路设计中，采用平行成对运行图，便于直接计算通过能力。,K228,例如：某些列车在运行途中会因为线路上下行的改变而改变车次。如K228/225、K226/227次，是运行兰州到广州区间内的，从兰州始发是开向北京的，所以上行车次为K228次，车经停郑州后开始向离京方向行驶，改为下行，所以车次同时改为K225次；反之车次分别为K226、K227次。同时在改车次前后的区间内，车次自成一对。,K225,K226,K227,K228,现场识别上下行方向的方法 根据里程标识别 我国单线铁路的里程标都设置在顺里程增大方向的左侧，

15、因此面向的是里程增大方向就是下行方向，反之是上行方向。双线铁路有时两侧都设有里程标，同样里程增大方向为下行方向，反之是上行方向。 根据钢轨内侧标记 为养护维修方便，每公里钢轨都在左内侧每25m都打有轨号。有缝线路标在接头以后第二个轨枕空内；无缝线路标在相应每25m的轨枕空内。轨号是增大的即为下行方向，减小为上行方向。 我国现有干线铁路名称大多为下行方向。,图 1-12 现场识别上下行方向的方法,1.4.2 列车运行速度,是指普通货物（旅客）列车在区段内运行，按所有中间车站不停车通过所计算的区段平均速度，可由牵引计算得到。,1旅客列车设计行车速度,它是根据运输需求、铁路等级、正线数目、地形条件及

16、机车类型、线路平纵断面运营条件所确定的旅客列车行车速度。是确定设计线各种与客车速度有关的建筑物和设备标准的基本参数，是最高行车速度。,2走行速度VZ,表 1-1 旅客列车设计行车速度,是指普通货物（或旅客）列车在区段内运行，计入中间车站停车的起停附加时分和中间车站停车时分所计算的区段平均速度。,3技术速度VJS,是指普通货物（或旅客）列车在区段内运行，计入中间车站停车的起停附加时分所计算的区段平均速度，也可由牵引计算得到。,4旅行(区段)速度VL,图 1-13 列车进站速度-时间曲线,单线铁路通过能力按平行成对运行图考虑，用一对普通货物列车占用区间的总时分(称运行图周期TZ)来计算，它包括一对列车在区间的往、返走行时分tW、tF 和两端车站接发列车的作业间隔时分tB、tH。 单线平行成对运行图的通过能力N可用下式计算：,1.4.3 平行运行图区间通过能力计算,铁路每昼夜可以通过的列车对数(双线为每一方向的列车数)称为通过能力。,1. 单线铁路通过能力,图 1-14 平行成对运行图周期,(对/d ),式中：1440 每一昼夜的分钟数； TT 日均综合维修“天窗”时