铁路选线设计.docx

一、 课程设计任务书
一、设计内容
（一）向阳镇至东方镇地段客货共线铁路新线设计。包括：
1、定线（包括部分路段的方案比选）；
2、铁路线路平面、纵断面设计；
3、个体工程建筑物的布置；
（二）编写说明书：说明书按下列内容编写，并按此顺序装订成册。
1 说明书封面
2设计任务书
3 平面设计：概述及计算资料
平面设计概述包括： ①沿线地形概况简述；②线路走向方案比选；③选定方案平面定线概述。
4 纵断面设计概述及计算资料
5平纵面设计图纸整饰：按照附录中的图例，绘制线路平纵面图，并将设计图加深修整。将平纵面图折叠后与设计说明书一起装订成册。
二、设计资料
1．设计线为 Ⅱ 级单线铁路，路段设计速度为 100km/h 。
2．地形图比例尺1：25000，等高距5m。
3．始点 向阳镇 车站，中心里程 K000+000，中心设计高程 35 m，该站为会让站；终点 东风镇 车站，为中间站，站场位置及标高自行选定。
4．限制坡度 10 ‰。
5．牵引种类：近期：电力牵引；远期：电力牵引。
6．机车类型：近期：SSⅢ；远期：SSⅦ。
7．最小曲线半径 800m 。
8．信联闭设备为半自动闭塞，tB +tH =6min。
9．近期货物列车长度计算确定。
10．车辆组成：每辆货车平均数据为：货车自重22.133 t，总重78.998t，净载量56.865 t，车辆长度13.914 m，净载系数0.720，每延米质量5.677 t/m，守车质量16t，守车长度8.8m。
11．制动装置资料：空气制动，换算制动率0.28。
12．运量资料

运 量
设计年度
直通货运量（万吨/年）
客 车
（对/天）
摘 挂
（对/天）
零 担
（对/天）
上 行
下 行
近 期
1000
1000
2
0
1
远 期
1500
1500
3
1
1
二、 牵引计算资料

一. 牵引质量计算
1. 查表得SSⅢ货型机车的牵引性能参数如下：
Vjmin=48.0km/h，Fjmax=317.8kN，Fq=470.0kN，
P\Pμ=138t，Vg=100km/h，LJ=21.7m。
2. 计算机车单位基本阻力:
w'0=2.25+0.0190Vj+0.000320Vj2
=2.28+0.293×21.8+0.000178×21.8×21.8=3.899N/kN=38.99N/t。
3. 计算车辆单位基本阻力：
w''0=1.07+0.0011Vj+0.000236Vj2
=1.07+0.0011×48.0+0.000236×48.0×48.0=1.667N/kN=16.67N/t。
4. 在10‰的限制坡度下，SSⅢ货运型内燃机车的牵引质量：
G= λyFJ-P(w'0+ix)×g(w0''+ix)×g=0.9×317800-138×(3.899+10)×9.8(1.667+10)×9.8 =2337.2t。
式中：λy—机车牵引力使用系数，取0.9；
FJ—机车计算牵引力，取3kN，即313000N；
ix、g—限制坡度，取12‰；重力加速度，取9.8。
牵引定数取2300t。

二. 起动检算
起动加算坡度值iq取0，计算如下：
Gq=λyFq-P(w'q+iq)×g(wq''+iq)×g=0.9×470000-138×(5+0)×9.8(3.5+0)×9.8=12135.2t
式中：Fq—机车起动牵引力，取470.0kN，即470000N；
w'q—机车起动单位阻力，内燃机车取5N/kN；
wq''—货车起动单位阻力，滚动轴承货车取3.5N/kN；
计算得Gq=12135.2t>G=2300t，故列车可以起动，符合要求。

三. 到发线有效长度检算
Gyx=(Lyx-La-NJLJ)×q=(750-30-1×21.7)×5.677=3964.2t
式中：La—安全距离，取30m；
Lyx—到发线有效长度，取750m；
NJ—列车中的机车台数，取1；
LJ—机车长度，取21.7m；
q—列车延米质量，取5.677t/m。
计算得Gyx=3964.2tt> G=2300t，故到发线长度符合要求。

四. 确定列车牵引定数
取2300t为牵引定数。

五. 列车长度、牵引净重、列车编挂辆数等计算
列车长度L1=LJ+Gq=21.7+23005.667=427.56m
牵引净重GJ=KJG=0.720×1950=1656.00t
牵引辆数n=Gqp=230078.998=29.11，取30辆
式中：KJ—货物列车静载系数，取0.720；
q—列车延米质量，取5.677t/m；
qp—每辆货车平均总质量，取78.998t；
G—牵引定数2300t； 
q—列车延米质量，取5.677t/m。

三、 线路走向方案概述
一. 沿线地形地貌概述
向阳站到东风站间为丘陵地带，中部高，两侧低，两站高差约10m，最高山头105m。右半部地势较平，走势明显；左半部地势复杂。线路必须从山脊垭口或鞍部通过沿河谷线到达东风镇，垭口或鞍部为控制点。两站间有村庄两座，村镇较少，可绕行。

二. 线路走向方案
经初步定线，有3种方案可供比选，如下：
北线方案：垭口东西边的河谷线都较为明显，等高线较均匀，但向阳出站仍需要坡度为12‰的急破到达垭口，经铁山屯附近铁山河桥-16‰的急坡，再经过一段走势较平缓地段到达东风河边，跨河后到达终点东风站。
中线方案：鞍部以东的河谷线比以西明显，且走势曲折。鞍部高86m，向阳出站后，仍需以27‰的急坡上坡，再沿河谷线以-18‰的下坡至宋湾附近的铁山河桥，在经过宋湾以东两山头的鞍部，以-3‰的缓坡东行，跨过河后到达终点东风站。
南线方案：向阳出站后河谷曲折，等高线不均匀，地势复杂。以27‰的急坡向东经过87m高程的垭口后，再沿河谷线以-14‰的下坡至西交跨河，跨河后经宋湾以东两山头的鞍部经过一段缓坡到达东风，跨河后到达终点东风站。
经过比选，三个方案均需经过山脊、西交河以及东交河，地势差距不大，初步比选后决定选用南线方案进行设计。

四、 平面设计概述
一. 定线原则

1. 紧坡地段均应用足限制坡度上下坡，同时注意绕避障碍和展线，一般可沿河谷线定线，设计坡度一般取0.1‰的整数倍。
2.缓坡地段不要高程障碍限制，故应考虑填挖与线路走向最优，得到合理线路，尽量靠近航空线，减少工程开支。

二. 平面设计
1. 定线说明：平面共设曲线7处，其中最小曲线半径800m。
起点向阳站出站为直线，留足长度后折向垭口，沿河谷定线，用导向线法定线，少许地段不能用导向线则用直线连接，最后定线均沿河谷线一侧上至垭口；垭口以西用足限制坡度上坡，有两曲线，最小曲线半径800m，均为一般标准。垭口东去仍沿河谷线下坡并弯折过河到达西交。因为过河后，线路受鞍部控制点限制，线路与河斜交为曲线。过河后的地势较平，用导向线结合沿河谷定线方法定线，其中两处的河谷线不是很明显，需要多方案比较。本段线路有2处曲线，半径均为1000m以上，填挖量较小。
垭口处因为地势较高，挖方量交大，且用足了限制坡度。
b. 线路平面主要技术标准见表1，平面曲线要素表见表2。

表1 线路平面主要技术标准
项目
单位
指标
正线线路总长
km
12.4
曲线个数
个
7
曲线线路延长
km
4.430
曲线占线路总长比例
％
35.7
最大曲线半径
m
1600
最小曲线半径
m
800

表2 平面曲线要素表
交点编号
曲线半径(m)
缓和曲线长(m)
圆曲线长(m)
曲线转角(度)
圆曲线切线长(m)
JD1
800
80
893.61
64
499.90
JD2
1600
50
558.50
20
282.12
JD3
1400
60
855.21
35
441.42
JD4
1400
60
415.39
17
209.23
JD5
1000
70
575.96
33
296.21
JD6
1000
70
767.94
44
404.03
JD7
1600
50
363.03
13
182.30

五、 纵断面设计概述
一纵断面设计原则
1. 紧坡地段
紧坡地段设计仍是用足限制坡度上坡定线，以减少开挖和展线，并且使得线路尽量适应地势变化，用不同的坡度定线。
最大坡度折减：两圆曲线夹直线大于200m时，可按最大坡度设计，不减缓；长度大于货物列车长度的圆曲线，可设一个坡度按∆iR=600R‰减缓的坡段；长度小于货物列车长度曲线，曲线阻力坡度按∆iR=10.5∝Li‰折减。
若有连续两个或两个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间的夹直线长小于200m时，可将直线段分开并入两端曲线进行减缓，减缓坡度按∆iR=600R‰计算；也可以将两曲线合为一个曲线，坡度为∆iR=10.5∝Li‰。
当曲线处于变坡点时，应按比例分配转角。
设计坡度为最大坡度减去折减坡度，i=ix-∆iR。
若有隧道时（大于400m），最大坡度折减按i=βsimax计算，βs为隧道内最大坡度系数，可查表取值。
2. 缓坡地段
由于缓坡地段地势地坪，不受高程限制，故应尽量节省开支，坡度长度最大大于列车长，多用无害坡，降低高程，填挖均衡。
二. 线路纵断面设计概述
从向阳站中心线向东经一段平缓的破段以后以较大坡度上坡，其中有2处曲线折减，分别以不同坡度上升，以尽量减少开挖。同时在垭口处设一平缓路段，为避免竖曲线重合，变坡点与ZY、YZ点相距一定距离。垭口以西有3个坡度上坡，尽量使填挖均衡。
过垭口后用大坡度下坡，考虑到起伏不大且夹直线较短，为减小施工难度，用折减后的一个坡度降低高程至西交河桥，桥上为平缓路段。过桥后为更好地适应地形，线路尽量随地势起伏设坡，使填挖均匀。桥梁段均为平直路段。垭口处高程过大，需开挖，且挖方量大，为避免竖曲线重合，且满足最小坡度差，故设一平缓路段。

三. 线路纵断面主要技术指标
表3线路纵断面主要技术指标
项目
单位
指标
全线坡段总数
个
4+7=11
最大坡度地段长度
km
6.0
最大坡度地段占线路总长比例
%
48.4
有害坡地段i>6‰长度
km
6.0
有害坡地段占线路总长比例
%
48.4
四. 设计方案优缺点评述及改善意见
本设计方案优点是坡度较缓，便于提高线路的输送能力，且有一定富余。同时开挖量较大，填方量较小，填挖基本均衡。线路坡段较少，但紧坡占全线正线长度比例较大，有害坡比例也较大，因此运营费用相对较高。
要改善线路需增加工程量，增加垭口地段开挖量，降低线路高程，且曲线还应适当减少，特别是小半径曲线，展线尽量靠近航空线。

六、 通过能力及输送能力检算
一. 通过能力
向阳站(A)到东风站(B)之间的往返运行时分使用“行走时分计算表”(表4)进行。
表4 行走时分计算表
方向
坡段长m
设计坡度i
曲线当量坡度iR
计算坡度iJ
均衡速度km/h(限制坡度)
每公里走行时分min/km
该坡道走行时分min
1
2
3
4
5
6
7
0
A→B
0.55
0
0
0
45
1.333
0.733
0.30
0
0
0
85
0.706
0.212
1.45
10.2
0.463
10.663
24.5
2.449
3.551
1.45
10.6
0.145
10.745
24.5
2.449
3.551
1.00
10.5
0.167
10.667
24.5
2.449
2.449
0.30
0
0.430
0.430
86
0.698
0.209
2.10
-10.5
0.174
-10.326
76
0.789
1.657
0.60
0
0.389
0.389
86
0.698
0.419
0.65
-5
0.405
-4.595
82
0.732
0.476
1.10
2.5
0.185
2.685
85.8
0.702
0.772
1.30
-2.5
0.0191
-2.409
83
0.723
0.940
1.05
0
0
0
85
0.706
0.741
0.55
0
0
0
45
1.333
0.733
∑tiL=16.443min

B→A
1.6
0
0
0
85
0.706
1.130
1.3
2.5
0.091
2.591
70
0.857
1.114
1.1
-2.5
0.185
-2.315
83
0.723
0.759
0.65
5
0.405
5.405
47
1.277
0.830
0.6
0
0.389
0.389
86
0.698
0.419
2.1
10.5
0.174
10.674
24.5
2.449
5.143
0.3
0
0.430
0.430
86
0.698
0.209
1.0
-10.5
0.167
-10.33
76
0.789
0.789
1.45
-10.6
0.145
-10.46
76
0.789
1.144
1.45
-10.2
0.463
-9.737
77
0.779
1.130
0.85
0
0
0
85
0.706
0.600
∑tiL=13.267min
计算得，向阳站(A)到东风站(B)之间的往返运行时分如下：
A→B ∑tiL=16.443min B→A ∑tiL=13.267min
起停附加时分tq+tt=3min
半自动条件下，列车会车与不同时到达间隔时分
TA→B=TW=16.443+3=19.443min
TB→A=TF=13.267min
TZ=19.443+13.267+6=38.71min
通过能力:
N=1440-TTTZ=1440-3038.71=36.42对/d，取36对/d。
NPt=N1+∝-Nkεk+NLεL+NZεZ+NkHεkH=361.2-2×1.3+1×2+2×1.5+1×1.2=30-8.8=21.2对/d
NH=NPt+NLμL+NZμZ+NkHμkH=21.2+1×0.5+2×0.75+1×0.75=23.95对/d

二. 输送能力
C=365NHGJ106β=365×23.95×1476.00106×1.15=11.22Mt/a>9Mt/a，运量满足要求。
以上计算中：TT—日均综合维修天窗时间，取30min；
μ—满轴系数，μL=0.5，μZ=0.75，μkH=0.75；
ε—扣除系数，εk=1.3，εL=2.0，εZ=1.5，εkH=1.2；
∝—储备系数，0.2。

三. 输送能力检查及评价
经以上检查，线路设计输送能力满足任务书要求的运输任务，且富余量较多。