中南大学铁路选线

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第十二章：铁路运输能力 客货运量的重要意义： 客货运量的重要意义：1、设计铁路能力的依据2、评价铁路经济效益的基础3、影响线路方案取舍的重要因素 吸引范围： 直通吸引范围：路网中客货运量通过本设计线运送的有利区域范围。2、地方吸引范围 地方吸引范围：在设计线经行地区内，客货运量由设计线运送的有利区域范围。 吸引范围：1、直通吸引范围 直通吸引范围 地方吸引范围 运量参数： 货运量C：一年内单方向需要运输的货物吨数。分上下行。2、货物周转量：设计线一年内所完成的货物工作了。3、货运密度：设计线每KM的平均货物周转 运量参数：1、货运量 货运量 量。4、货流比 货流比：清澈方向货运量与重车方向货运量的比值。5；货运波动系数 货运波动系数：一年内最大月的货运量和全年月平均货运量的比值。 货流比 货运波动系数 牵引质量：指机车牵引的车列质量，也称牵引吨数，对于新线设计和运营线上：按列车在限制坡道上以机车计算速度作等速运行为条件确定牵引质量。快速线上：按列车在 牵引质量 平直道上以高速度运行，并保有一定加速度余量确定。 作用在列车上的力有：机车牵引力，列车运行阻力和列车制动力。 作用在列车上的力有 机车牵引力按动轮轮周牵引力计算。轮周牵引力 轮周牵引力：动轮压在钢轨上产生的粘着力。粘着牵引力 粘着牵引力：动轮荷载的重力乘轮轨间粘着系数，即为轮周牵引力的最大值。机车车钩牵 轮周牵引力 粘着牵引力 机车车钩牵 引力：指机车用来牵引列车的牵引力，其值等于轮周牵引力减去机车全部运行阻力。 引力 机车牵引性能曲线：机车轮周牵引力与运行速度相互关系的曲线。 机车牵引性能曲线 电力机车的牵引力主要受牵引电动机功率和轮轨粘着能力限制。 电力机车的牵引力主要受牵引电动机功率和轮轨粘着能力限制。 影响内燃机的牵引力因素：内燃机功率、传动装置及轮轨间粘着能力。 影响内燃机的牵引力因素 列车运行阻力：列车运行时，作用在列车上的阻止列车运行且不受人力操纵的外力。（包括机车阻力和车辆阻力 包括机车阻力和车辆阻力） 列车运行阻力 包括机车阻力和车辆阻力 阻力分三类：基本阻力 基本阻力：列车在空旷地段沿平直轨道运行时遇到的阻力。附加阻力 附加阻力：列车在线路上运行时收到的额外阻力（包括：坡道阻力，曲线阻力，隧道阻力）。起动 阻力分三类 基本阻力 附加阻力 起动 阻力：列车起动是的阻力。 阻力 构成基本阻力因素：轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮与钢轨的滚动摩擦阻力、车轮在钢轨上的滑动摩擦阻力、冲击和振动阻力，空气阻力。 构成基本阻力因素 引起曲线附加阻力的因素：1、转向架轮缘与刚贵贱的额外摩擦2、离心作用下，轮轨产生额外横向滑动3、曲线上内、外轨长度不同，内外车轮滚动半径不同，增加了车轮 引起曲线附加阻力的因素 与钢轨间的横向滑动4、转向架上下心盘、轴瓦和轴颈之间摩擦加剧。 影响隧道空气附加阻力因素：行车速度、列车长度、列车迎风面积、隧道长度、隧道净空面积、列车及隧道表面粗糙度。 影响隧道空气附加阻力因素 起动阻力产生原因：1、轴颈和轴承的摩擦阻力增大（油膜减薄，油的粘度增大）2、滚动阻力增加3静态惯性力 起动阻力产生原因 列车制动力：1机车车辆闸瓦摩擦制动（空气制动）2机车动力制动：电阻制动、再生制动、液力制动。（列车制动仅作为列车运行调速使用，检算列车在下坡道运行的最高 列车制动力 允许速度和计算列车进站制动时，均不计算在内。 计算的牵引质量受下列条件限制：1、启动条件的限制2、车站到发线有效长的限制3、车钩强度限制。 计算的牵引质量受下列条件限制 制动距离：司机施行制动，从移动闸柄到列车完全停车为止，列车所走形的一段距离。（是制动空走距离和有效制动距离之和。空走距离 空走距离：司机移动闸柄时起，到闸瓦发生 制动距离 空走距离 作用时为止，列车所走的距离。有效制动距离 有效制动距离：闸瓦发生作用到列车完全停止时所走距离。 有效制动距离 均衡速度：合理为零的列车速度。均衡速度法原理 均衡速度法原理：1假定列车在每个破段上是均按该坡道的均衡速度货限速作等速运行2计入起动、停车附加时分 均衡速度 均衡速度法原理 通过能力：单线：铁路没昼夜可以通过的列车对数。双线：铁路没昼夜每一方向可以通过的列车数。通过能力受 通过能力受：区间、车站、机务设备、积水设备和供电设备的限制 限制。 通过能力 通过能力受 限制 列车运行速度有：旅客列车设计行车速度，走行速度、技术速度、旅行速度。旅行系数是旅行速度与走行速度的比值。 列车运行速度有 铁路输送能力：铁路单方向每年能运送的货物吨数。铁路通过能力储备的原因 铁路通过能力储备的原因：1、保证国民经济各部门及军列的特殊运输需要2、保证列车晚点和车站堵塞时及时调整运行 铁路输送能力 铁路通过能力储备的原因 图，回复正常运行秩序3保证线路经常维修与大中修工作不干扰列车正常运行的需要。 一级铁路：铁路网中起骨干作用的铁路，远期年客货运量大于等于20Mt。二级铁路 二级铁路：铁路网中起骨干作用的铁路，远期客货运量小于20Mt；或铁路网中起联络、辅助作用 一级铁路 二级铁路 的铁路，远期年客货运量大于等于10Mt；三级铁路：为某一区域服务具有地区运输性质的铁路，远期年客货运量小于10Mt。 铁路主要技术标准：1（牵引吨数）牵引种类和机车类型2限制坡Biblioteka Baidu3到发线有效长度（通过能力）4正线数目5车站分布6闭塞方式（行车速度）7最小曲线半径8机车交路 铁路主要技术标准 限制坡度：设计线单机牵引时限制列车牵引质量的最大坡度。 限制坡度 到发线有效长度：车站到发线能停放货物列车而不影响相邻轨道作业的最大长度。 到发线有效长度 闭塞方式：1电气路签2半自动闭塞3自动闭塞 闭塞方式 机车交路类型：1超长交路：一个单程交路由两班乘务组承担）2长交路：一个单程交路由一班乘务组承担3短交路：一个往返交路由一班乘务组承担 机车交路类型 机车运转方式：1肩回式2循环式3办循环式 机车运转方式 乘务制度：1包乘制2轮乘制 乘务制度 绪论： 铁路运输的性质：1独立的、特殊的物质生产部门2具有企业性质，讲究经济效益 铁路运输的性质 铁路运输的特点：产品是人和物的位移 铁路运输的特点 铁路运输的生产量：旅客周转量=旅客人数X旅行距离（人·公里） 铁路运输的生产量 铁路基本建设程序：建设项目前期工作、预可行性研究、可行性研究。 铁路基本建设程序 铁路设计：初步设计尖端和施工图阶段。主要步骤：1预可行性研究2可行性研究3初步设计4施工图5工程施工和设备安装6验交投产，正式运营7评估 铁路设计
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线路平面和纵断面设计的主要目的：在满足主要技术标准的前提下，确定线路在空间中的位置。 线路平面和纵断面设计的主要目的 线路平面由直线和曲线组成，铁路曲线由圆曲线和缓和曲线构成。 线路平面由直线和曲线组成，铁路曲线由圆曲线和缓和曲线构成。 线路中心线： 线路中心线：用路基横断面上举外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平线CD的交点纵向的连线表示。 线路平面：线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面状况。 线路平面 线路纵断面：沿线路中心线所作的铅垂坡面展直后、线路中心线的立面图。 线路纵断面 设计内容： 设计内容：1、区间线路平面设计2、区间线路中断面设计3、车站、桥梁、隧道地段平、纵面设计。 平面设计： 平面设计：1最大坡度2坡段长度3坡段链接4坡度折减 线路平面和纵断面设计，必须保证车安全和平顺，主要指：不脱钩，不断勾、不脱轨，不途停、不运缓与旅客舒适。 线路平面和纵断面设计，必须保证车安全和平顺，主要指：不脱钩，不断勾、不脱轨，不途停、不运缓与旅客舒适 设计要求：1满足《铁路线路设计规范》要求2桥、隧、站和建筑物与线路协调配合，布置合理3优化设计使之工程造价省，有利于运营。 设计要求 线路平面由直线和曲线（垣曲县和缓和曲线）组成。圆曲线要素为 圆曲线要素为：偏角（平面图上量得）和半径（选配得出）。缓和曲线要素 缓和曲线要素：偏角（平面图上量得）、半径和缓和曲线长（选配得出）、切 圆曲线要素为 缓和曲线要素 线长T和曲线长L（计算得出） 设计直线遵循原则：1直线与曲线相互协调2力争设置较长的曲线段3力求减少焦点转角的度数。 设计直线遵循原则 前一曲线终点与后一曲线起点间的直线称为夹直线。夹直线最小长度收1、线路养护要求2、行车平稳要求 控制着。当夹直线长度不够时，有如下三种办法措施：1、减少曲线半径或选用较短的 缓和曲线长度和曲线长度2改移夹直线为之3用一个曲线代替几个同向曲线。 圆曲线设置的目的：改变线路方向 圆曲线设置的目的 圆曲线半径对工程的影响：优点：能更好的适应地形变化，较少路基、桥涵、隧道、挡土墙的工程数量。缺点：1、增加线路长度2、降低粘着系数3、轨道需要加强4、增强接触导线的支柱数量 圆曲线半径对工程的影响 圆曲线对运营的影响：1、增加轮轨磨耗2、维修工作了加大3行车费用增高。 圆曲线对运营的影响 最小曲线半径的计算式由：1、旅客舒适条件2、轮轨磨耗条件决定 最小曲线半径的计算式由 决定 选定最小曲线半径的影响因素：1、路段设计速度2、货物列车的通过速度3、地形条件。 选定最小曲线半径的影响因素 曲线半径的选用考虑：1、曲线半径犀利，一般去50/100m的证书吧，特殊为10的整数倍2、因地制宜由大到小的合理选用3、结合线路纵断面特点合理选用。 曲线半径的选用考虑 缓和曲线设置目的： 作用：1、缓和曲线范围内，半径由无限大渐变到圆曲线半径，从而使车辆产生的离心力逐渐增加2、在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到圆曲线上的超 缓和曲线设置目的：保证行车平顺。作用 作用 高量，是向心力逐渐增加3、当曲线半径小于350m，轨距由标注轨距逐步加宽到圆曲线上的加宽量。 设计缓和曲线时：有线形选择、长度计算、如何选用和保证缓和曲线间圆曲线的必要长度。 设计缓和曲线时：有线形选择、长度计算、如何选用和保证缓和曲线间圆曲线的必要长度。 我国铁路一直采用直线型超高顺坡的三次抛物线型缓和曲线。 我国铁路一直采用直线型超高顺坡的三次抛物线型缓和曲线。 缓和曲线拟定标准时：1、保证超高顺坡不致使车轮脱轨2、保证超高时变率不致使旅客不适3、保证欠高时变率不致影响旅客舒适。 缓和曲线拟定标准时 线间距离：区间相邻两线中心线间距离。 线间距离 限界分：机车车辆限界、直线建筑接近限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界。 限界分：机车车辆限界、直线建筑接近限界、隧道建筑限界和桥梁建筑限界 机车车辆界限：国家规定的机车车辆不同部位宽度和高度的最大轮廓尺寸线。 机车车辆界限 直线建筑接近界限：铁路量测建筑物和设备，在任何情况下都不得侵入的轮廓尺寸线。 直线建筑接近界限 曲线上线间距加宽原因：1、车辆位于曲线上时，车辆中部向曲线内侧凸出，其值为W1，车辆两端向外侧凸出，其值为W2 2、曲线上外轨施设超高使车体向内侧倾斜，只为W3 曲线上线间距加宽原因 加宽的方法： 加宽的方法：对于新建双线：曲线线距加宽采用加长内侧曲线的缓和曲线长度的方法解决。对于曲线毗连低端，如果夹直线长度较短，或者曲线转角过大，不能过多的加成内侧线的缓和曲线长 度时，内外线可采用相同的缓和曲线长度，而加宽曲线两端夹直线段的线间距。 坡段的特征：坡段长度和坡度值。坡段长度：坡段两端变坡点间的水平距离。坡度值：坡段两端变坡点的高差与坡段长度的比值。 坡段的特征 线路纵断面设计：除在初步设计阶段确定的最大坡度外，包括：坡段链接，坡段长度，坡段折减。 线路纵断面设计 最大坡度： 最大坡度：在单机牵引路段称限制坡度，在两天及以上机车的牵引路段称加力牵引坡度。 限制坡度：单机牵引普通货物列车，在持续上坡道上，最终以机车计算速度等速运行的坡度。 限制坡度 加力牵引坡度：两台及以上机车牵引规定牵吨数的普通货物列车，在持续上坡道上，最后以机车计算速度等速运行的坡度。 加力牵引坡度 地面平均自然坡度： 地面平均自然坡度：两点间地面高程与距离的比值。 限制坡度与设计线的输送能力，工程数量和运营质量有密切关系。 限制坡度与设计线的输送能力，工程数量和运营质量有密切关系。 影响限制坡度选择的因素： 影响限制坡度选择的因素：1、铁路等级2、运输需求和机车类型3、地形条件4、邻线的牵引定数5、符合《线规》规定。 分方向选择限制坡的条件： 分方向选择限制坡的条件：1、轻重车方向货流显著不平衡且预计奖励也不致使发生巨大变化2、轻车方向上升的平均自然纵坡较抖，而重车方向上升的平均自然纵坡较缓，分方向选择限制坡度， 可以节省大量工程3、技术经济比较证明分方向悬着限制坡度是合理的 轻车方向限制坡度的限制： 轻车方向限制坡度的限制：1、不应大于重车方向限制坡度的三机牵引坡度值。2、不应大于双方向货流比，按双方向列车对数相同、每列车车辆数相同的条件算下来的坡度值。 200m最短坡段长度的确定理由：1、保证相邻两竖线曲线不相互重叠2、可避免同一列车下出现两个以上以上变坡点3、坡段长度在200m以下，对减少工程量的作用已不显著。 最短坡段长度的确定理由： 最短坡段长度的确定理由 下列情况下坡段长度允许缩短到200m：1、醉倒坡度折减形成的坡段2、缓和坡段3、凸形分坡平段4、长路暂内的人字坡。 下列情况下坡段长度允许缩短到 ： 变坡点对列车运行的影响： 变坡点对列车运行的影响：1、列车通过变坡点是，由于运动方向的改变而产生附加力，挡车勾内力大于车钩的允许强度是，就有断勾的可能。2、列车通过变坡点时，产生竖直方向的离心力和 离心加速度，当加速度超过一定限度是，将使旅客感觉不舒适货使货物移位。3、列车通过凸形变坡点，当机车前轮悬空高度超过轮缘高度就有脱轨的可能4、列车通过边坡点时，引起相邻车辆 的车勾中心线上下错动，当错动量抄过限定数值时，有脱钩的可能。 竖曲线半径确定因素： 竖曲线半径确定因素：1、旅客舒适条件—行车平稳2、运行安全条件—机车不脱轨3、设置竖曲线可减小附加纵向力。 设置竖曲线的限制条件：1、竖曲线不应与缓和曲线重叠2、竖曲线不应设在明桥面上3、竖曲线不应与道岔重叠。 设置竖曲线的限制条件 最大坡度折减原因： 最大坡度折减原因：在用足最大坡度的路段上，曲线和隧道的存在使机车牵引力下降，为保证满载货物列车通过该地段的速度不低于计算速度或规定速度运行。（谷将最大坡度折减，使计算坡 度不大于最大坡度。） 有害坡段： 无害坡段：不需要制动的坡段。最大无害坡度 最大无害坡度：无论坡道多长，列车在下坡道上运行时，最后能以限制速度作等速运行而无需制动的坡度。 有害坡段：需要制动的坡段。无害坡段 无害坡段 最大无害坡度 克服高度： 克服高度：线路上坡方向上升的高度，又成拔起高度。坡度越大，克服高度越大，有害坡段越多越长，对行车费用越不利。 影响折减的因素： 影响折减的因素：1、隧道空气附加阻力2隧道内粘着系数3内燃蒸汽牵引时，为防止煤烟，匪浅进入司机室，要提高列车通过隧道的系数。4、内燃机车通过隧道时，弱速度过低，因散热条件不 良，将引起