铁路设计概述(一)

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第一章 铁路设计概述
第一节 铁路等级与主要技术标准
一、铁路等级
根据其在铁路网中的作用、性质和远期客货运量确定 • Ⅰ级铁路:在路网中起骨干作用的铁路,远期年客
货运量≥20百万吨; • Ⅱ级铁路:1.在路网中起骨干作用的铁路,远期年
客货运量<20百万吨。 2.在路网中起联络、辅助作 用的铁路,远期年客货运量≥10百万吨; • Ⅲ级铁路:为某一区域服务,具有地区运输性质的 铁路,远期年客货运量<10百万吨。 • IV级铁路:为某一区域服务,具有地区运输性质的 铁路,远期年客货运量<5百万吨。
• 单线铁路:只有一条铁路,在同一区间或 同一闭塞分区内,同一时间只允许一列车 运行,交会或越行只能在车站进行。
• 双线铁路:
• 多线铁路:
2、车站分布: 车站分布距离大小,决定列车在区间的往返 走行时分,从而影响通过能力。单线建站距 离不宜小于8公里,双线不宜小于15公里。
3、闭塞方式 (1)半自动闭塞: (2)自动闭塞:
第二节 区间线路平面设计
铁路线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。线路中心线是指 距外轨半个轨距的铅垂线AB与两路肩边缘水平连线CD交点O的纵向连线。 如下图所示:
线路中心线在水平面上的投影,叫做铁路线路的平面,表明线路的 直、曲平面变化状态;线路中心线展直后在铅垂面上的投影,叫铁路线 路的纵断面,表明线路的起伏、坡度变化。
h——曲线外轨超高,mm; 写为:
R——曲线的半径,m
三、缓和曲线 为保证列车安全,使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过
渡到直线,以避免离心力的突然产生和消除,常需要在直线与圆曲线之 间设置一个曲率半径变化的曲线,这个曲线称为缓和曲线,如下图所示 为设有缓和曲线的铁路曲线。
图2-1-8 曲线设置
连续上坡运行时,列车运行速度最终能够稳定在机车计算速度的水 平上。这就是说。这个坡度既要有一定的陡度,又要有一定的长度。
2)选定限制坡段的影响因素 限制坡度的选定,需要考虑以下问题:首先,要确保列车运行速 度不能过低。其次,需考虑:铁路等级、地形条件、牵引种类、运输 要求、邻线牵引定数。
• 4、到发线有效长 车站内除正线外,其他指定座位列车到达
(1)列车运行速度与曲线
(2)曲线上列车最大限制速度
半径的关系
由公式可知,曲线半径数值一
用数学公式表达:
定时,影响列车运行速度的因素是 曲线外轨超高度数值h。曲线外轨超
高度的最大容许值,在单线铁路上
式中:
一般取150mm,另外可以考虑一定量 的欠超高度hq,但以不影响乘客的
V——列车运行速度,km/h; 舒适度为限。则上公式(1-8)可以改
车站与车站之间的区间称为站间区间; 车站与线路所之间的区间称为所间区间; 自动闭塞区段上通过色灯信号机之间的段落称为闭塞分区。
3、区间的分类
车站与车站之间的区间称为站间区间; 车站与线路所之间的区间称为所间区间; 自动闭塞区段上通过色灯信号机之间的段落称为闭塞分区。
4、车站、区段的概念
区段——指两相邻技术站间的铁路线段,它包含了若干个区间和 分界点,区段的长度一般取决于牵引动力的种类或路网状况。
和出发的股道,称之为到发线。 到发线有效长度:指列车在到发线上停留
时,不妨碍邻线列车通过的股道最大长度。 一级二级铁路到发线有效长度:
1050m,850m,750m,650. 三级铁路到发线有效长度:
850m,750m,650m,550m.
(二) 影响通行能力的主要技术标 准
• 1、正线数目:指连接并贯穿车站线路的数 目。
•韶山4型(SS4) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1985年 额定功率: 6400千瓦 传动方式:交流传动,四段经济半控桥 用途:客/货运 轴式:2×Bo-Bo 轴距:1435mm 整备重量:2×92t 轴重:23t 韶山5型(SS5) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1990年 额定功率: 3200千瓦 传动方式:交流传动,一段全控桥加一段半控桥 用途:客运 轴式:Bo-Bo 轴距:1435mm 整备重量:86t 韶山6型(SS6) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1991年 额定功率: 4800千瓦 传动方式:交流传动,两段半控桥 用途:客/货运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:138t 轴重:23t
(2)缓和曲线方程式 我国铁路常用的缓和曲线属于三次抛物线型,其方程式为:
式中: y——缓和曲线上任意点的纵坐标,m; X——缓和曲线L任意点的横坐标,m; R——圆曲线半径,m; L0——缓和曲线长度,m。
(3)缓和曲线的设置 缓和曲线应有足够的长度,在这个长度内,需完成曲线的外超高顺 坡过程。同时,应该满足以下两点运营要求:
机车的不同型号
• 韶山1型(SS1)
生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1968年 额定功率: 3780千瓦 传动方式:交流传动,单拍全波整流桥 用途:客/货运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:138t 轴重:23t 构造速度:90km/h 持续速度:43km/h 启动牵引力:487.4Kn 持续牵引力:301.1Kn 轮径:1250mm 通过最小曲线半径:145m 电制动方式:一级电阻 电制动功率:3500千瓦 额定电压:25KV 悬挂方式:半悬挂 调压方式:低压侧有级调压 控制方式:33个恒压级调压调速控制
二、铁路主要技术标准
铁路主要技术标准包括:正线数目、限制坡度、最小曲线半径、牵 引种类、机车类型、机车交路、车站分布、到发线有效长度和闭塞类型 等。这些标准是确定铁路能力大小的决定因素,一条铁路选用不同的标 准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响,同时又是确定设计线的 工程标准和设备类型的依据。
• 韶山7型(SS7) 生产厂商:株洲电力机车研究所/大同机车车辆厂 首台制成年份:1992年 额定功率: 4800千瓦 传动方式:交流传动,一段全控桥加一段半控桥 用途:客/货运 轴式:Bo-Bo-Bo 轴距:1435mm 整备重量:138t 轴重:23t 构造速度:100km/h 韶山8型(SS8) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1996年 额定功率: 3600千瓦 传动方式:交流传动,不等分三段半桥 用途:客运 轴式:Bo-Bo 轴距:1435mm 整备重量:88t 轴重:23t 构造速度:170km/h 持续速度:100km/h 韶山9型(SS9) 生产厂商:株洲电力机车辆厂/株洲电力机车研究所 首台制成年份:1998年 额定功率: 4800千瓦 传动方式:交流传动,不等分三段半控桥 用途:客运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:126t 轴重:21t
韶山2型(SS2)
生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1969年 额定功率: 4620千瓦 传动方式:交流传动,一段整流桥 用途:客/货运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:138t 轴重:23t 构造速度:100km/h 持续速度:51.5km/h 启动牵引力:530Kn 持续牵引力:303.4Kn 轮径:1250mm 通过最小曲线半径:145m 电制动方式:一级电阻 电制动功率:3107千瓦 额定电压:25KV 悬挂方式:半悬挂 调压方式:高压侧有级调压 控制方式:33个恒压级调压调速控制
• 韶山3型(SS3) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1978年 额定功率: 4350千瓦 传动方式:交流传动,双拍整流桥 用途:客/货运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:138t
• 韶山3B型(SS3B) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:1992年 额定功率: 4350千瓦 传动方式:交流传动,不等分三段半控桥 用途:客/货运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:138t 韶山3B重联型(SS3B重联) 生产厂商:株洲电力机车辆厂 首台制成年份:2002年 额定功率: 8700千瓦 传动方式:交流传动,不等分三段半桥 用途:客/货运 轴式:2×Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:2×138t 轴重:23t
车站——设有配线办理列车到发、会让、越行、解编及客货运业 务的地点。
区间
区间 区间
区间 区间
区段
分界点 技术站
(三)行车速度的主要技术标准
• 1、最小曲线半径:设计线采用的曲线半径 最小值,它涉及到行车安全、旅客舒适度 、行车速度、运行时间、工程投资等。
• 2、机车交路:铁路机车都在一定得区段内 往返行驶,往返的区段叫机车交路,其长 度叫机车交路距离,两端车站叫区段站。 影响
• 3、限制坡度
一定类型的机车、牵引(单机牵引)一定质量的列车,
在持续相当长的最大上坡道上行驶,仍能保持以计算速度做 等速运行,这个最大坡度称为限制坡度。 千分率符号:每 1000m水平距离的高差数值。对于线路上坡、下坡、平坡, 常用(+),(-),(0)表示。
(1)限制坡度的选定 1)限制坡段定义 限制坡度是这样一种坡度:在这个坡度上,一台机车牵引列车
1)车轮的轮缘不致爬上内轨外轨超高的坡度限制为:
式中: Kmin——机车或车辆最小轮缘高,mm Dmax——机车或车辆最大固定轴距,mm 当以轮缘最小高度28mm及最大固定轴距6.5代入,得到:
在实际取值中,i0一般不大于2‰,以保证车轮轮缘无爬上内轨危 险。此时计算出缓和曲线长L0为:
2)保证乘客乘座舒适 当列车从直线段进入缓和曲线范围内运行时,外侧车轮在外轨上 逐渐升高;当列车从圆曲线段进入缓和曲线范围内运行时,外侧车轮 在外轨上逐渐降低。如果升降速度过快,会引起乘客的不舒适感设。 设以f(mm/s)表示外侧表示外侧车轮升降速度,则存在如下关系式:
韶山9G型(SS9G)
生产厂商:株洲电力机车辆厂 /株洲电力机车研究所 首台制成年份:2002年 额定功率: 4800千瓦 传动方式:交流传动,不等分 三段半控桥 用途:客运 轴式:Co-Co 轴距:1435mm 整备重量:126t 轴重:21t 构造速度:170km/h 持续速度:99km/h 启动牵引力:286Kn 持续牵引力:169Kn 轮径:1250mm 通过最小曲线半径:145m
(一)影响牵引吨数的主要技术标准
1、牵引类型: 电力机车:热效率高、速度高、牵引力大
、比内燃机车造价低,需要接触网供电。 内燃机车:独立性好,需要消耗贵重的液
体燃料。 蒸汽机车:构造简单、维修简单、造价低
廉、热效率低、需要沿途设置给水站、功 率低、输送能力低、员工工作条件差。
• 2、机车类型 • 机车类型系指同一牵引种类中
(1)缓和曲线的特点 缓和曲线介于直线与圆曲线之间,是一个过渡区域。 缓和曲线的特点为: 1)曲线半径从无穷大逐渐减小到圆曲线的半径R,或从圆曲线的半 径R逐渐增加到无穷大; 2)运行中列车的离心力逐渐增加或逐渐降低; 3)轨距加宽值逐渐增大或逐渐减小; 4)曲线外轨超高逐渐增大或逐渐减小。 缓和曲线的特点,目的都是更好地确保列车通过曲线时的安全、平 顺,以及乘客乘坐舒适。
2)设有缓和曲线时
1)不考虑缓和曲线时 直接根据数学公式可以得出: 曲线长度: 切线长度:
在设计有缓和曲线时,涉及几个 参数:
β0——缓和曲线角; p——内移距; m——切垂距
图2-1-5 无缓和 曲线的曲线地段
图2-1-6 设 有缓和曲线 的曲线地段
曲线长度:
切线长度: 式中:
β0——缓和曲线角, p——内移距, m——切垂距
图2-1-2 线路平面
图2-1-3 线路纵断面
一、平面组成和曲线要求
Biblioteka Baidu线路的平面由直线、圆曲线以及缓和曲线组成。 1.曲线要素 (1)曲线要素的组成 铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线,其基本组成要素有:曲线 半径R,曲线转角α,曲线长L,切线长度T,缓和曲线长度L0。
图2-1-4线路曲线地段
(2) 曲线要素的计算
图2-1-7 设有缓和曲线的曲线地段
二、圆曲线 (1)曲线半径对运营的影响
小半径曲线对运营不利,这是因为: 1)限制列车运行速度,增加轮轨磨耗,降低轮轨间的粘着系数, 增加列车运行阻力; 2)增加轮轨设备和维修工作量,增加轨道设备和维修工作量,增 加线路长度。 其中,限制列车运行速度一项,影响到铁路线路的运营能力,也是 我们关注的重点。
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