鐵路選線理論及發(fā)展趨勢(shì)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鐵路鐵路(til)選線理論及發(fā)展趨勢(shì)選線理論及發(fā)展趨勢(shì)第一頁，共125頁。2第2頁/共125頁第二頁，共125頁。3l鐵路選線的主要任務(wù)l選定鐵路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)l設(shè)計(jì)線路的空間位置（平面、縱斷面）l布置線路上各種( zhn)建筑物，如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋墻等，并確定其類型或大小第3頁/共125頁第三頁，共125頁。4l鐵路(til)選線方案應(yīng)滿足的基本要求l保證技術(shù)上的合理性l保證經(jīng)濟(jì)上的合理性l保證環(huán)境的融合性第4頁/共125頁第四頁，共125頁。5第5頁/共125頁第五頁，共125頁。6l選線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)(jch)數(shù)據(jù)l自然、人文環(huán)境信息l地形、地理、地質(zhì)、氣象、水文、社

2、會(huì)、人文等l預(yù)測(cè)的客貨運(yùn)量l客貨運(yùn)量是選定鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù) l客貨運(yùn)量決定鐵路的運(yùn)營收入、運(yùn)輸成本、投資償還期等經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。l客貨運(yùn)量還是影響線路方案取舍的重要因素。l選定的牽引動(dòng)力 l設(shè)計(jì)速度l牽引質(zhì)量l運(yùn)行模式 第6頁/共125頁第六頁，共125頁。7第7頁/共125頁第七頁，共125頁。8l鐵路(til)選線的理論基礎(chǔ)l解析幾何l動(dòng)力學(xué)l工程經(jīng)濟(jì)學(xué)l工程地質(zhì)學(xué)l測(cè)繪科學(xué)l環(huán)境科學(xué)第8頁/共125頁第八頁，共125頁。9l鐵路(til)選線理論的構(gòu)成l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論l地質(zhì)選線理論l選線信息技術(shù)第9頁/共125頁第九頁，共125頁。10l鐵路選線理論

3、(lln)與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l線路空間線形l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論(lln)l地質(zhì)選線理論(lln)l選線信息技術(shù)第10頁/共125頁第十頁，共125頁。11l鐵路選線理論與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l牽引計(jì)算(j sun)l行車動(dòng)力學(xué)l空氣動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論l地質(zhì)選線理論l選線信息處理技術(shù)第11頁/共125頁第十一頁，共125頁。12l鐵路選線理論與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l國民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃l社會(huì)經(jīng)濟(jì)l環(huán)境經(jīng)濟(jì)l運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)l鐵道工程經(jīng)濟(jì)l環(huán)境選線理論l地質(zhì)(dzh)選線理論l選線信息處理技術(shù)第12頁/共125頁第十二頁，共125頁。13l鐵路選線

4、理論(lln)與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論(lln)l自然環(huán)境l景觀環(huán)境l人文環(huán)境l區(qū)域環(huán)境l地質(zhì)選線理論(lln)l選線信息處理技術(shù)第13頁/共125頁第十三頁，共125頁。14l鐵路選線理論與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論l地質(zhì)選線理論l工程(gngchng)地質(zhì)l工程(gngchng)、地理測(cè)繪l水文地質(zhì)l選線信息技術(shù)第14頁/共125頁第十四頁，共125頁。15l鐵路(til)選線理論與方法學(xué)l選線幾何學(xué)l選線動(dòng)力學(xué)l選線經(jīng)濟(jì)學(xué)l環(huán)境選線理論l地質(zhì)選線理論l選線信息技術(shù)l計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能決策技術(shù)、優(yōu)化技

5、術(shù)與上述選線理論的融合第15頁/共125頁第十五頁，共125頁。16野外(ywi)實(shí)地選線室內(nèi)(sh ni)紙上選線航測(cè)選線遙感選線計(jì)算機(jī)輔助選線第16頁/共125頁第十六頁，共125頁。171.1.鐵路選線理論體系鐵路選線理論體系2.2.鐵路選線理論的歷史軌跡鐵路選線理論的歷史軌跡(guj)(guj)3.3.鐵路選線經(jīng)濟(jì)學(xué)理論鐵路選線經(jīng)濟(jì)學(xué)理論4.4.鐵路選線動(dòng)力學(xué)理論鐵路選線動(dòng)力學(xué)理論5.5.鐵路環(huán)境選線理論鐵路環(huán)境選線理論6.6.鐵路選線理論的發(fā)展趨勢(shì)鐵路選線理論的發(fā)展趨勢(shì)第17頁/共125頁第十七頁，共125頁。181825年,第一條公用鐵路從英格蘭的托克頓(Stockton)到達(dá)靈頓

6、(Darlington)，由喬治斯蒂芬森(George Stephenson)及其兒子羅伯特(Robert)建成。自那時(shí)以來，在19世紀(jì)世界各地建成了大量的鐵路（美國鐵路始建于1830年，法國1832年，德國1835年，俄羅斯1837年，意大利1839年，加拿大1840年，墨西哥1850年，印度1853年，日本1872年，中國1881年）。為了鐵路的安全、經(jīng)濟(jì)和高效(o xio)修建，有關(guān)鐵路選線理論和方法的文獻(xiàn)在各國都發(fā)表過不少。 第18頁/共125頁第十八頁，共125頁。19 從1877年，美國工程師惠靈頓(Wellington Arthur M.)出版了他的鐵路選線經(jīng)濟(jì)理論（The Ec

7、onomic Theory of the Location of Railway）的第1版至今，經(jīng)過130多年的發(fā)展，鐵路選線的理論不斷完善和成熟起來。130多年來，鐵路選線原理中的純數(shù)學(xué)特征，比如曲線、坡度等基本元素的幾何特征并沒有發(fā)生變化，但是軌道的修建技術(shù)、機(jī)車車輛等移動(dòng)設(shè)備、列車控制技術(shù)、運(yùn)營調(diào)度技術(shù)卻在不同時(shí)代發(fā)生著巨大(jd)的變化，有時(shí)甚至是革命性的變化，與鐵路高速、重載、高密度運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)相適應(yīng)，鐵路選線設(shè)計(jì)的理論和方法也隨時(shí)代的不同而發(fā)展和進(jìn)化。 第19頁/共125頁第十九頁，共125頁。20第20頁/共125頁第二十頁，共125頁。21第21頁/共125頁第二十一頁，共12

8、5頁。22第22頁/共125頁第二十二頁，共125頁。23第23頁/共125頁第二十三頁，共125頁。24l美國l1900年，美國鐵路工程協(xié)會(huì)(American Railway Engineering Association-AREA)發(fā)布(fb)了第1期年報(bào)（AREA Engineering Proceeding）；l在該年報(bào)中，報(bào)道了“選線與坡度的改善”的研究項(xiàng)目成果。關(guān)于曲線坡度折減問題：AREA根據(jù)曲線所在坡段的不同情況，給定了0.03%0.05%的折減值。l美國所有的鐵路都是私營的。各個(gè)鐵路所在地區(qū)的地形不盡相同，運(yùn)營傳統(tǒng)也不盡相同，因而無法作出詳細(xì)規(guī)程，但美國鐵路工程協(xié)會(huì)的規(guī)范是需

9、要在全國應(yīng)用的規(guī)定。 第24頁/共125頁第二十四頁，共125頁。25第25頁/共125頁第二十五頁，共125頁。26l美國l1910年，美國Illinois大學(xué)鐵道工程系主任，Edward C. Schmidt 教授，在Illinois鐵路中心的做了一系列試驗(yàn)Schmidt-Tuthill 試驗(yàn)，l該試驗(yàn)確定了貨物列車的車輛重量、列車速度和列車阻力之間的關(guān)系，其形式為：l R=A+BV+CV2l通常通過(tnggu)試驗(yàn)確定計(jì)算式的參數(shù)。 Schmidt 教授按每5t變化繪制了列車重量從20t到75t貨物列車的速度與阻力之間的關(guān)系曲線，速度范圍是10-40mph， 并推導(dǎo)了相應(yīng)的阻力計(jì)算公式

10、。 第26頁/共125頁第二十六頁，共125頁。27l美國(mi u)l1937年，J.K.Tuthill教授在Illinois鐵路中心重復(fù)了Schmidt 教授的試驗(yàn)，并將速度延伸至70mph。l基于Schmidt-Tuthill Experiments試驗(yàn)資料，W.J.Davis綜合考慮滾動(dòng)部分、軸承、輪緣等摩擦影響，推導(dǎo)出下列空氣阻力公式：wnCAVbVwRu2293 . 1第27頁/共125頁第二十七頁，共125頁。28l美國l1917年，美國的克利門特G威廉母(Clement G. Williame)教授繼續(xù)惠靈頓的工作，撰寫了一本(y bn)大學(xué)教科書鐵路選線設(shè)計(jì)(Design o

11、f Railway Location)，并于1924年出了修訂版。l在該書中，威廉斯詳細(xì)闡述了選線設(shè)計(jì)原理。威廉斯在他的修訂本中增加了電力牽引、改線設(shè)計(jì)、最大坡度削減、增建二線和城市間鐵路選線等內(nèi)容。在20世紀(jì)初期，這些內(nèi)容在美國都是新問題。而且，基于相關(guān)鐵路經(jīng)濟(jì)的大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的積累，和新型鐵路設(shè)備研究工作中獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，使該書中介紹的選線設(shè)計(jì)原理很適合當(dāng)時(shí)的工程實(shí)際。 第28頁/共125頁第二十八頁，共125頁。29l美國l1953年2月，美國Illinois大學(xué)威廉W海(Williams W. Hay)教授撰寫出版了大學(xué)教科書鐵路工程（Railroad Engineering）

12、，1982年W. W.Hay教授根據(jù)電力、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)展，在1953年版鐵道工程的基礎(chǔ)上，再版了Railroad Engineering。l該書由鐵路選線原理和鐵路建設(shè)與維護(hù)技術(shù)兩部分內(nèi)容構(gòu)成l與1953年版的鐵道工程相比，1982版增加了電氣化鐵路牽引計(jì)算、高密度和重載鐵路線路設(shè)計(jì)原理、既有線改建和增建二線(r xin)的選線設(shè)計(jì)原理和方法；WWHay在繩正法的基礎(chǔ)上，介紹了正矢法用于曲線改建的撥距計(jì)算原理。 第29頁/共125頁第二十九頁，共125頁。30l美國l1950年代和1960年代以來，美國鐵路運(yùn)營狀況已大大改觀了：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和列車運(yùn)行動(dòng)力學(xué)的研究，使鐵路能夠運(yùn)行長幾千米重?cái)?shù)

13、萬噸的貨物列車。為了與其他運(yùn)輸方式競(jìng)爭(zhēng)，少數(shù)美國鐵路興建了高速客運(yùn)線。這些因素都要求更新工程(gngchng)決策在經(jīng)濟(jì)考慮方面的細(xì)節(jié)。 l1965年，美國Illinois大學(xué)的R.W.Druckeer開發(fā)出了牽引計(jì)算程序（繪制V-S曲線，Train performance diagram-列車運(yùn)行圖，列車性能圖） 第30頁/共125頁第三十頁，共125頁。31l美國l1967年，AREA建立了系統(tǒng)工程(gngchng)委員會(huì)，其后多年來，完成了許多專門研究的課題。其主要課題有：系統(tǒng)工程(gngchng)的教育，為系統(tǒng)工程(gngchng)用于鐵路工程(gngchng)而擴(kuò)充的規(guī)范手冊(cè)，為工程

14、(gngchng)師管理體制而擴(kuò)充的規(guī)范手冊(cè)等。 l1974年，美國堪薩斯城的中西部研究所開發(fā)了AAR鐵路網(wǎng)絡(luò)仿真分析系統(tǒng))。AAR Network Simulation system, A Tool for the Analysis of Railroad Network Operations, developed by the Midwest Research Institute, Kansas City, Missouri, February 1974。 第31頁/共125頁第三十一頁，共125頁。32第32頁/共125頁第三十二頁，共125頁。33l法國l1884年，法國橋梁與道路（P

15、oints ET Chaussees）部頒布(bnb)了由橋梁與道路總監(jiān)帕蒂奧特（L.Partiot）撰寫的“Instruction pour la Preparation des Projets et la Surveillance des Travaux de Construction de la Plate-Forme des Chemins de Fer”。（鐵路線路與站場(chǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與施工指南）。l該指南詳細(xì)敘述了選線和車站的調(diào)查、研究和設(shè)計(jì)的方法，以及工程量的計(jì)算方法。這個(gè)指示可視為是早期的精彩作品。 第33頁/共125頁第三十三頁，共125頁。34l法國l1897年，1984年的指

16、示頒布13年后，公共工程局發(fā)表了由西羅特(A.Sirot)撰寫的：“Chemins de Fer-Construction et Voie”（鐵道工程手冊(cè)） 。l這是一項(xiàng)鐵路選線、軌道、結(jié)構(gòu)和車場(chǎng)設(shè)施(shsh)并包括財(cái)務(wù)預(yù)算在內(nèi)的有關(guān)鐵路設(shè)計(jì)、施工和維修的綜合指示。l由此可以了解到，20世紀(jì)以前，法國鐵路工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已相當(dāng)高。 第34頁/共125頁第三十四頁，共125頁。35l法國l1920世紀(jì)初，法國鐵路工程師的選線技術(shù)主要表現(xiàn)在實(shí)際工作中。法國鐵路人員進(jìn)行了昆明(kn mn)到越南的滇越鐵路選線。l該線地形條件十分復(fù)雜，這條米軌鐵路選線精巧，而且無大量工程。從昆明(kn mn)到邊界的

17、一段鐵路，現(xiàn)在仍在運(yùn)營，沒有干擾。其選線藝術(shù)和建筑物的細(xì)部設(shè)計(jì)藝術(shù)，都是值得稱贊的。 第35頁/共125頁第三十五頁，共125頁。36l法國l1927年，法國國有鐵路總工程師阿萊勒特（M.R.Allegret）教授在“Project De Trace et de Terrassements”（鐵路線路規(guī)劃）一書中，提出鐵路選線經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的理論(lln)。l該文獻(xiàn)曾作為早年的公共工程專業(yè)學(xué)院的教科書。 l1936年，法國的羅伯特-勒維（Robert Lebi）撰文，l在運(yùn)量預(yù)測(cè)、地鐵網(wǎng)和工業(yè)鐵路方面，補(bǔ)充了更多的內(nèi)容。 第36頁/共125頁第三十六頁，共125頁。37l法國l1949年，由主管法

18、國國有鐵路改建的工程(gngchng)師奧克塔弗-勒迪克(Octave Leduc)出版了Cours de Chemins de Fer(電氣化鐵路工程(gngchng)一書。該書提供了有關(guān)電氣化鐵路的資料。l勒維和勒迪克的著作促進(jìn)了鐵路優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)的研究。 第37頁/共125頁第三十七頁，共125頁。38l法國l1960年代，法國鐵路突出成就是：建成了巴黎到里昂的TGV鐵路。l該線的線路質(zhì)量很高，但工程費(fèi)并不昂貴；采用(ciyng)最大坡度為35，以避免隧道工程。法國國有鐵路把節(jié)省出來的一大筆投資，用來全力進(jìn)行機(jī)車車輛、信號(hào)和安全保護(hù)設(shè)施的現(xiàn)代化。l平原地區(qū)的最小曲線半徑大到4000m，使在常

19、規(guī)軌道上的實(shí)驗(yàn)速度可達(dá)380km/h。 第38頁/共125頁第三十八頁，共125頁。39l法國l1977年，法國國有鐵路設(shè)備指導(dǎo)(zhdo)、國立橋梁與道路學(xué)院教授，讓-阿利亞斯(Jean Alias)出版了La Voie Ferree Techniqyes de Construction of dEntretien一書。l該書系統(tǒng)介紹了法國鐵路先進(jìn)的技術(shù)成就。鐵路技術(shù)的進(jìn)步不斷地影響著鐵路定線設(shè)計(jì)。 第39頁/共125頁第三十九頁，共125頁。40l法國l1960年代，法國鐵路利用BB9200燃?xì)廨唲?dòng)車在200250km/h的速度下進(jìn)行乘客舒適度試驗(yàn)l結(jié)果表明：旅客在頻率14Hz、水平加速度

20、為0.05g的作用下，經(jīng)過5小時(shí)30分后感到疲倦；l1960年代，法國在運(yùn)營線上進(jìn)行了試驗(yàn)l列車以200km/h的速度通過曲線，產(chǎn)生的欠超高達(dá)到103mm（0.068g），乘客認(rèn)為舒適度是允許的。l法國東南新干線上的長期跟蹤(gnzng)試驗(yàn)l該線最大欠超高均為130mm，運(yùn)行十幾年，旅客反映舒適度可以。第40頁/共125頁第四十頁，共125頁。41第41頁/共125頁第四十一頁，共125頁。42l德國l1900年，德國的弗美蘭-克羅伊特(Franz Kreuter)撰寫了一本有關(guān)鐵路、道路和運(yùn)河選線原理方面的綜合著作-Linienfuhrung der Eisenbahnen und Son

21、stigen Verkehrswege。l在這本書中，鐵路定線的敘述構(gòu)成它的主要部分。早在那個(gè)年代以前，德國工程師對(duì)機(jī)車車輛阻力和牽引力已有相當(dāng)深入的研究(ynji)，并且，他們?cè)谏絽^(qū)鐵路定線中已有若干經(jīng)驗(yàn)。 第42頁/共125頁第四十二頁，共125頁。43l德國l1906年，布盧姆(Blum)、巴里斯(Barries)和巴克豪森(Barkhausen)出版了他們合著的Eisenbahntechnik der Gegenwart，l該書通過(tnggu)列舉大量鐵路選線實(shí)例，論述了定線技術(shù)。 第43頁/共125頁第四十三頁，共125頁。44l德國l1911年和1913年，俄羅斯工程師李比茲（L

22、ipetz）和德國人翁賴恩(Unrein)等，在機(jī)車性能和列車阻力原有研究工作的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出繪制列車運(yùn)行速度(sd)-距離（v-s）曲線和時(shí)間-距離(t-s)曲線的圖解方法。l這些圖解曲線在機(jī)車牽引性能與線路坡度、線路曲線之間建立起力學(xué)關(guān)系。圖解法又用來獲得列車的燃料（能量）消耗和時(shí)間消耗。l李比茲、翁賴恩和其他工程師在這方面的進(jìn)一步發(fā)展，奠定了歐洲和前蘇聯(lián)鐵路線路設(shè)計(jì)的新基礎(chǔ)。 第44頁/共125頁第四十四頁，共125頁。45l德國l1940年，威廉姆-密勒（Wilhelm Muller）教授出版了Die Fahrdynamik der Verkehrsmittel。l在這本書中，鐵路、公

23、路、水運(yùn)和航空線上的交通工具(jiotng gngj)運(yùn)動(dòng)力學(xué)，全部用圖解法來處理。從不同交通工具(jiotng gngj)運(yùn)動(dòng)的圖解，可以估算出全部能量消耗、時(shí)間消耗和費(fèi)用。在當(dāng)時(shí)，密勒的成就就大大促進(jìn)了運(yùn)輸線的設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。 第45頁/共125頁第四十五頁，共125頁。46l德國l1953年，威廉黑姆-密勒根據(jù)長期的研究工作，完成了Eisenbahnanlagen und Fahrdynamik-Zweiter Band, Bahnlinie und Fahrdynamik der Zugforderung一書。l在該書對(duì)列車工作性能做了專門的研究。隨著列車阻力和蒸汽機(jī)車牽引特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)

24、據(jù)與運(yùn)營數(shù)據(jù)的充分積累，以及電力機(jī)車方面的經(jīng)驗(yàn)，1953年出版的這本書前進(jìn)了一大步。該書在列車阻力的分析、牽引特性圖、列車的力學(xué)性能、能量消耗與時(shí)間消耗等方面的論述，都相當(dāng)深入。因此，機(jī)車車輛投資和運(yùn)營支出的估算( sun)更為精確。由此，技術(shù)決策和定線設(shè)計(jì)就有了一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)。 第46頁/共125頁第四十六頁，共125頁。47l德國l中間站定位和客運(yùn)站、貨運(yùn)站以及(yj)機(jī)務(wù)段的配置圖，都與正線緊密相關(guān)。在勒維1936年版的法文著作、勒迪克1949年版的法文著作和密勒1953年版的著作中，都提供了有關(guān)車站及樞紐布置圖以及(yj)設(shè)計(jì)的大量?jī)?nèi)容，這也是歐洲圖書的特色之一。 第47頁/共12

25、5頁第四十七頁，共125頁。48l俄羅斯（前蘇聯(lián)）l俄羅斯（前蘇聯(lián)）的第一條鐵路建設(shè)1837年。在實(shí)際領(lǐng)域中，前蘇聯(lián)1524mm軌距(u j)鐵路的運(yùn)輸密度是全世界最高的，機(jī)車車輛利用率在全世界也是很高的。前蘇聯(lián)鐵路一般不追求高速列車，僅在最繁忙的客運(yùn)線上，才注意提高旅客列車的速度。俄羅斯在牽引計(jì)算、選線經(jīng)濟(jì)學(xué)原理、既有線改建設(shè)計(jì)原理等方面建立了自己的理論和方法。第48頁/共125頁第四十八頁，共125頁。49l俄羅斯（前蘇聯(lián)）l1938年，高林諾夫（）教授出版了一本與前書同名的鐵路設(shè)計(jì)（），并于1948年加以修訂與補(bǔ)充。l該書可能是一本內(nèi)容最廣泛而又最詳細(xì)的書。高林諾夫的這本書，除鐵路選線設(shè)

26、計(jì)原理這些常規(guī)論述之外，還包括鐵路運(yùn)營實(shí)踐等廣泛的范圍：如經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的調(diào)查、運(yùn)量預(yù)測(cè)、貨流組織、車站及樞紐布置圖、機(jī)車運(yùn)用、河流橋渡和涵洞設(shè)計(jì)的水文計(jì)算以及(yj)管理界線的劃分。l該書籍的另一特點(diǎn)是，詳細(xì)介紹了既有鐵路能力加強(qiáng)和改建方法，強(qiáng)調(diào)以最小代價(jià)和費(fèi)用進(jìn)行改建的方法。 第49頁/共125頁第四十九頁，共125頁。50l俄羅斯（前蘇聯(lián)）l1940年代，前蘇聯(lián)開始用角圖面積等于漸伸線長度，基于設(shè)計(jì)與既有曲線的角圖面積差等于撥距的原理，用既有曲線的角圖來選配(xun pi)設(shè)計(jì)曲線半徑，可借助二者的角圖面積差直觀地估計(jì)各測(cè)點(diǎn)的撥距。 第50頁/共125頁第五十頁，共125頁。51l俄羅斯（前蘇

27、聯(lián)）l1950年代，高林諾夫教授建議了一種選擇鐵路限制坡度的方法，其原理(yunl)是：首先，由紙上定線取得三個(gè)坡度方案，在已知運(yùn)量條件下計(jì)算其經(jīng)濟(jì)效果。在費(fèi)用C與相應(yīng)的坡度標(biāo)準(zhǔn)G為坐標(biāo)軸的坐標(biāo)紙上，得到三個(gè)經(jīng)濟(jì)效果點(diǎn)，根據(jù)高林夫的研究，不同點(diǎn)的的軌跡總是呈拋物線形狀。推導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)函數(shù)C=f(G)，尋求最小費(fèi)用C的點(diǎn)，所需的坡度方案就得到了。高林諾夫的結(jié)果僅僅是在機(jī)車類型和其他定線標(biāo)準(zhǔn)都已確定條件下的“最好”方案。第51頁/共125頁第五十一頁，共125頁。52l俄羅斯（前蘇聯(lián)）l19701974年，前蘇聯(lián)全蘇運(yùn)輸(ynsh)工程科學(xué)研究院勘測(cè)設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室在科學(xué)技術(shù)博士馬雅夫斯基的領(lǐng)導(dǎo)下，進(jìn)行

28、了鐵路線路縱斷面優(yōu)化的理論和實(shí)驗(yàn)的研究。l1977年，馬雅夫斯基在（最優(yōu)化方法在鐵路縱斷面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用）一書中，詳細(xì)介紹了其研究成果。 第52頁/共125頁第五十二頁，共125頁。53l中國l中國鐵路興建之初，選線設(shè)計(jì)工作多為外國人把持。作為一門學(xué)科，從基本理論到所含內(nèi)容，以及設(shè)計(jì)方法等等，很長時(shí)間內(nèi)在我國未真正形成(xngchng)。 l1949年以前，中國鐵路選線工作和工程教育界主要受美國鐵路實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和惠靈頓、威廉斯理論的影響l1949年以后，前蘇聯(lián)書籍和鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范成為中國大學(xué)課程和實(shí)際設(shè)計(jì)的主要參考書。 第53頁/共125頁第五十三頁，共125頁。54中國鐵路歷史：中國鐵路歷史：18

29、751875年年( (光緒元年光緒元年) )上海到吳淞口輕便上海到吳淞口輕便窄軌鐵路；窄軌鐵路；18801880年唐山胥各莊礦區(qū)年唐山胥各莊礦區(qū)(kun q)(kun q)輕便輕便鐵路，馬牽引；鐵路，馬牽引；18811881年改用簡(jiǎn)易蒸汽機(jī)車牽引。年改用簡(jiǎn)易蒸汽機(jī)車牽引。唐胥鐵路唐胥鐵路(til)用蒸汽機(jī)車用蒸汽機(jī)車第54頁/共125頁第五十四頁，共125頁。55l中國l1905-1909期間，中國鐵路工程的奠基人詹天佑領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)和監(jiān)理(jin l)修建了著名鐵路工程北京到張家口的山區(qū)鐵路。l這個(gè)長200km的工程，其突出特點(diǎn)集中體現(xiàn)于技術(shù)決策中，其主要組成部分有：最大坡度33，美國制造的復(fù)式馬

30、來（Mallet）型機(jī)車，一座長隧道，各個(gè)組成部分相互協(xié)調(diào)，還有精湛的展線技術(shù)。l這條線路連續(xù)運(yùn)營近90年，后來運(yùn)量增大，該線改為只通行旅客列車。第55頁/共125頁第五十五頁，共125頁。56l中國l詹天佑在京張鐵路設(shè)計(jì)堅(jiān)持采用1435mm的軌距，并建議以1435mm作為全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)軌距；詹天佑監(jiān)督編定了“京張鐵路標(biāo)準(zhǔn)圖”、 隧道施工組織規(guī)劃、京張鐵路工程規(guī)范，包括行車、養(yǎng)路、機(jī)車、巡警、電報(bào)等規(guī)則共33章，可以說該規(guī)范是中國歷史上最早的設(shè)計(jì)與管理規(guī)范。l19091919年，詹天佑先后(xinhu)領(lǐng)導(dǎo)了粵漢與漢粵川鐵路的修建，將粵漢鐵路展修到韶關(guān)北的鳥石站，修正了粵漢川鐵路的接軌站和路線方

31、向。 第56頁/共125頁第五十六頁，共125頁。57l中國l1936年之前，隨著鐵路路網(wǎng)的發(fā)展，中國工程師通過自己勘測(cè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在適應(yīng)地形選定一條工程量小、路線(lxin)直短的鐵路方面，有著卓越的成就。如，1929年我國選線專家劉寶善等在粵漢路株（洲）韶（關(guān)）段樂昌-柳州間，經(jīng)過認(rèn)真勘測(cè)，選定的方案比外國工程師選的線路方案順直而被采納。 第57頁/共125頁第五十七頁，共125頁。58l中國l高等學(xué)校的“選線設(shè)計(jì)”課是鐵路工程課演進(jìn)發(fā)展而形成的。l我國最早開設(shè)的鐵路工程課是1910年唐山路礦學(xué)堂（西南交通大學(xué)的前身）開設(shè)的。上世紀(jì)30年代前多采用英美教材。40年代中后期，我

32、國學(xué)者開始(kish)結(jié)合中國實(shí)際編寫鐵路工程類教材，如凌鴻勛所著的中國鐵路概論（1940年由國立編譯館出版），張澤熙編著的鐵路工程（上、下冊(cè)），張超編著的鐵路工程學(xué)（1942）、王竹亭編著的鐵路選線設(shè)計(jì)與計(jì)劃學(xué)（1945-共四冊(cè)）等；這些教材奠定了我國鐵路選線設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)，起到了開拓奠基的作用。 第58頁/共125頁第五十八頁，共125頁。59l中國l1949年新中國成立后，隨著鐵路設(shè)計(jì)任務(wù)日益繁重，出現(xiàn)了勘測(cè)設(shè)計(jì)力量(l ling)不足，設(shè)計(jì)質(zhì)量不高，缺乏指導(dǎo)性設(shè)計(jì)文件（設(shè)計(jì)規(guī)范、定型設(shè)計(jì)、勘測(cè)細(xì)則等）等一系列重大問題。鐵道部成立了專門的勘測(cè)設(shè)計(jì)總隊(duì)，并逐漸發(fā)展成為專業(yè)性的設(shè)計(jì)院，鐵路勘

33、測(cè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐和理論，都有了長足的進(jìn)展。 第59頁/共125頁第五十九頁，共125頁。60l中國l鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)逐漸完善l1952年，成立了18個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)總隊(duì)l1953年成立了五個(gè)地區(qū)的設(shè)計(jì)分院，分別領(lǐng)導(dǎo)西北、西南、中南、華北、東北(dngbi)的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。l1956年設(shè)計(jì)局與分局已擴(kuò)大為設(shè)計(jì)總局及設(shè)計(jì)院，并成立了工業(yè)運(yùn)輸設(shè)計(jì)院及大橋、工廠、電務(wù)（包括站場(chǎng)）、定型設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)調(diào)查、航測(cè)等專門性的設(shè)計(jì)事務(wù)所。l19571958年間，對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)作了調(diào)整，設(shè)立四個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)院和一個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)總局與工程總局、基本建設(shè)局合并為基本建設(shè)總局。第60頁/共125頁第六十頁，共125頁。61l中國l

34、1950年代，為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，在學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的基礎(chǔ)上，我國制定了一系列設(shè)計(jì)基本文件，如設(shè)計(jì)文件組成與內(nèi)容、運(yùn)營費(fèi)計(jì)算辦法等。l1953年編制了標(biāo)準(zhǔn)軌距新線鐵路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，建立了設(shè)計(jì)文件批準(zhǔn)及鑒定(jindng)的工作程序，建立了總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想；設(shè)計(jì)中觀測(cè)了從運(yùn)量出發(fā)進(jìn)行方案比選，重視地質(zhì)水文資料等先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)質(zhì)量大大提高，滿足了施工的要求。l1956年結(jié)合我國鐵路建設(shè)的實(shí)踐，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了修訂。 第61頁/共125頁第六十一頁，共125頁。62l中國l技術(shù)規(guī)范逐漸完善l1974年，結(jié)合(jih)我國鐵路建設(shè)的實(shí)踐，對(duì)發(fā)布了鐵路工程技術(shù)規(guī)范（試行）l1985年， 在鐵路工程技術(shù)規(guī)范第

35、一篇線路的基礎(chǔ)上，修訂完成了國家標(biāo)準(zhǔn)鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范。l1999年，結(jié)合(jih)我國鐵路技術(shù)和建設(shè)的發(fā)展，對(duì)鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了修訂。l1999年后的規(guī)范與1999年前的規(guī)范的區(qū)別在于，1999年前的規(guī)范是以經(jīng)濟(jì)條件為控制因素，當(dāng)速度與投資發(fā)生矛盾時(shí)，則按限速條件選擇線路技術(shù)參數(shù)（如曲線半徑、緩和曲線等）。而1999年后的規(guī)范則按不限速條件選定線路技術(shù)參數(shù)。第62頁/共125頁第六十二頁，共125頁。63l中國l技術(shù)規(guī)范逐漸完善l2000年后，為了適應(yīng)鐵路提速、高速客運(yùn)專線設(shè)計(jì)(shj)的需要，編制發(fā)布了各種暫行規(guī)定：l新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)(shj)暫行規(guī)定l新建時(shí)速2002

36、50公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)(shj)暫行規(guī)定l新建時(shí)速300350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)(shj)暫行規(guī)定l2009年，發(fā)布了高速鐵路設(shè)計(jì)(shj)規(guī)范（試行）第63頁/共125頁第六十三頁，共125頁。64l中國l鐵路選線理論與技術(shù)不斷完善l19501960年代，在有關(guān)規(guī)定和在勘測(cè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，體現(xiàn)了總體設(shè)計(jì)思想，并制定了總體負(fù)責(zé)人和專業(yè)負(fù)責(zé)人的責(zé)任制，強(qiáng)調(diào)勘測(cè)中要重視地質(zhì)情況和水文條件，明確了設(shè)計(jì)鐵路要根據(jù)國家運(yùn)輸要求，有的放矢地設(shè)計(jì)鐵路能力。設(shè)計(jì)方案的選定，要經(jīng)過(jnggu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。l1970年代末，我國逐漸形成了用公式直接計(jì)算漸伸線長度的方法。l自1980年代初，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛采

37、用，撥距計(jì)算又在漸伸線原理的基礎(chǔ)上，形成了各種各樣的數(shù)解方法。利用計(jì)算機(jī)快速演算的優(yōu)勢(shì)，采用數(shù)解公式和試算方法，可以求出適合改建要求或撥量最小的曲線半徑和緩和曲線長度。第64頁/共125頁第六十四頁，共125頁。65l中國l鐵路設(shè)計(jì)理論與技術(shù)不斷完善l通過豐沙、鷹廈、寶成、成昆、京原、南昆、內(nèi)昆等山區(qū)鐵路的修建，取得了高山峽谷、地形困難、地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；l通過蘭新、包蘭、青藏、東北森林線等鐵路的修建，取得了沙漠(shm)、高原、凍土地區(qū)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；l通過電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)營實(shí)踐，積累了電氣化、內(nèi)燃化鐵路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；l通過大量的既有線改建和第二線設(shè)計(jì)的實(shí)踐，在設(shè)計(jì)原理和方法上建立了我

38、國自己的體系；第65頁/共125頁第六十五頁，共125頁。66l中國l鐵路設(shè)計(jì)理論(lln)與技術(shù)不斷完善l通過大秦線等重載鐵路的設(shè)計(jì)，取得了重載鐵路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，完善了重載鐵路設(shè)計(jì)理論(lln)。 l1997年以來，通過中國鐵路進(jìn)行的六次大面積提速，取得既有線提速改建的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研試驗(yàn)資料，奠定了提速線路設(shè)計(jì)理論(lln)基礎(chǔ)。l通過京津、鄭西、武廣（含新廣州站及相關(guān)工程和武漢天興洲長江大橋）、石太、武合、合寧、溫福、甬臺(tái)溫、廣珠、福廈、廣深港、膠濟(jì)等客運(yùn)專線建設(shè)，積累了高速客運(yùn)專線建設(shè)、科研和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和資料，完善了高速鐵路選線理論(lln)和技術(shù)。第66頁/共125頁第六十六頁，共125頁

39、。67論和方法逐步完善。n1995年開始的鐵道部“九五”科技發(fā)展重大項(xiàng)目“勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化、智能化技術(shù)研究”，是鐵路計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)進(jìn)入蓬勃發(fā)展和廣泛使用時(shí)期的標(biāo)志。第67頁/共125頁第六十七頁，共125頁。68l中國l現(xiàn)代化鐵路選線理論與技術(shù)l自2000年開始，各鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院按照“鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化和智能化系統(tǒng)”要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫化、集成化、智能化的基本要求，對(duì)各專業(yè)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行修改和功能擴(kuò)充；同時(shí)按照甩掉圖板的目標(biāo)，完成勘察設(shè)計(jì)技術(shù)手段從傳統(tǒng)的手工方法向現(xiàn)代化技術(shù)轉(zhuǎn)變的要求，大力開發(fā)新的軟件，系統(tǒng)地全面地向工程化、綜合化、系統(tǒng)化推進(jìn)，形成專業(yè)覆蓋面大、可適用于不同設(shè)計(jì)階段

40、、設(shè)計(jì)要求的功能強(qiáng)大的專業(yè)集成化系統(tǒng)。如今，各設(shè)計(jì)院的選線設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)出圖率達(dá)到90%以上。 l2000年以來，集成“5S”技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬環(huán)境選線設(shè)計(jì)（鐵路數(shù)字化選線）理論和技術(shù)的研究成為(chngwi)虛線設(shè)計(jì)領(lǐng)域熱點(diǎn)研究問題。第68頁/共125頁第六十八頁，共125頁。69l中國l鐵路選線學(xué)科發(fā)展l1953年院系調(diào)整后，唐山鐵道學(xué)院成立選線設(shè)計(jì)(shj)教研室，開始引進(jìn)蘇聯(lián)教材。 l1954年，王竹亭編寫出版了鐵路選線手冊(cè)，該書作為他編之前編寫的鐵路選線及計(jì)劃學(xué)的第五冊(cè)。鐵路選線及計(jì)劃學(xué)是用中文出版的鐵路選線設(shè)計(jì)(shj)學(xué)科的第一部系統(tǒng)、全面的專著。 l1962年，王竹亭、張澤熙

41、、王柢等共同翻譯出版了蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士高林諾夫新著的鐵路設(shè)計(jì)(shj)（共三卷8冊(cè)）。 l19571958、1962年，唐山鐵道學(xué)院選線設(shè)計(jì)(shj)教研組分別編寫出版了鐵路設(shè)計(jì)(shj)上、下冊(cè)；全國鐵道工程高校均采用此教材，一直用到1977年。 第69頁/共125頁第六十九頁，共125頁。70l中國l鐵路選線學(xué)科發(fā)展l1979年，為了適應(yīng)新教學(xué)計(jì)劃的需要，在第三次統(tǒng)編教材研討會(huì)上，選線設(shè)計(jì)課正式定名(dng mng)為“鐵路選線設(shè)計(jì)”，并由西南交通大學(xué)郝瀛教授主編出版了第三本鐵路選線設(shè)計(jì)課程統(tǒng)編教材鐵路選線設(shè)計(jì)。l1987年由西南交通大學(xué)郝瀛教授任主編對(duì)79版教材進(jìn)行了完善和修訂，由中國

42、鐵道出版社出版了第四本統(tǒng)編教材鐵路選線設(shè)計(jì)。這些統(tǒng)編教材為全國六所鐵路土建類高校所采用，也成為現(xiàn)場(chǎng)鐵路設(shè)計(jì)人員的主要參考書。 第70頁/共125頁第七十頁，共125頁。71l中國l鐵路選線學(xué)科不斷發(fā)展l2001年，為了(wi le)適應(yīng)土木工程專業(yè)鐵道方向、工程測(cè)量專業(yè)及交通運(yùn)輸專業(yè)選線設(shè)計(jì)課程教學(xué)的需要，由西南交通大學(xué)易思蓉主編出版了新版鐵路選線設(shè)計(jì)教材。l2009年，對(duì)鐵路選線設(shè)計(jì)作了全面的修訂，出版了鐵路選線設(shè)計(jì)（第三版）。l鐵路選線設(shè)計(jì)（第三版）是第一本將高速鐵路選線理論作為基本知識(shí)融合到各章節(jié)中的選線設(shè)計(jì)教材。第71頁/共125頁第七十一頁，共125頁。72第72頁/共125頁第七十

43、二頁，共125頁。73第73頁/共125頁第七十三頁，共125頁。74第74頁/共125頁第七十四頁，共125頁。75第75頁/共125頁第七十五頁，共125頁。76第76頁/共125頁第七十六頁，共125頁。77l鐵路運(yùn)營支出的計(jì)算方法l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l將影響鐵路運(yùn)營支出的主要因素分為五項(xiàng)：l機(jī)車性能按確定的機(jī)車計(jì)算，不參與比選l限制坡度l設(shè)計(jì)線方案的長度或距離(jl)l線路縱斷面的升降高度l曲線偏總偏角表示的曲線第77頁/共125頁第七十七頁，共125頁。78l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l限制坡度l在給定運(yùn)量的情況下，限制坡度較陡的方案的列車重量較輕，而列車數(shù)較多。每增加1列車英里，將

44、比限制坡度平緩方案耗費(fèi)更多的人力和能量(nngling)，以貨幣表示為：l每列車英里的平均費(fèi)用由列車英里影響的百分?jǐn)?shù)l從列車英里的年度差額，可得到不同限制坡度之間運(yùn)營支出的差額。第78頁/共125頁第七十八頁，共125頁。79l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l設(shè)計(jì)線方案的長度或距離l按照美國AREA的研究工作，距離的影響(yngxing)可分為三級(jí)：距離小于1英里、距離在110英里之間、距離大于10英里。這三種距離對(duì)運(yùn)營支出的影響(yngxing)百分?jǐn)?shù)不同：l距離對(duì)運(yùn)營支出的影響(yngxing)=每年?duì)恳那Э傊貒崝?shù)減少（或增加）距離（英里數(shù)）由該級(jí)距離影響(yngxing)的百分?jǐn)?shù)每千總重噸英里

45、的平均費(fèi)用第79頁/共125頁第七十九頁，共125頁。80l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l線路縱斷面的升降高度l升降高度對(duì)運(yùn)營支出的影響分為三級(jí)：lA級(jí)：升降高度很小，無額外能量消耗，列車速度無明顯變化。lB級(jí)：上坡(shn p)時(shí)需要少量額外動(dòng)力，但下坡時(shí)無需制動(dòng)。lC級(jí)：上坡(shn p)時(shí)能耗很多，下坡時(shí)需要制動(dòng)。l升降高度的每一級(jí)都對(duì)運(yùn)營支出影響的不同百分?jǐn)?shù)。第80頁/共125頁第八十頁，共125頁。81l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l線路縱斷面的升降高度l平均列車阻力（包括直線(zhxin)段和曲線段）l可取為10磅/噸。這個(gè)阻力值的大小與爬上一個(gè)0.5%的上坡，即26.4英尺/英里的上坡相當(dāng)。

46、換言之，26.4英尺的升降與1英里長度的阻力相同。因此，l升降高度總費(fèi)用=千總重噸當(dāng)量英里每千克總重噸英里單位支出該級(jí)升降高度影響的百分?jǐn)?shù)。 第81頁/共125頁第八十一頁，共125頁。82l美國運(yùn)營支出的計(jì)算方法l曲線偏總偏角表示的曲線l基于美國鐵路長期試驗(yàn)，列車在直線軌道(gudo)上的阻力，約為8磅/噸（4千克/米制噸），曲線阻力約為0.8磅/噸-度曲線，也就是10度曲線軌道(gudo)，其阻力為直線阻力的兩倍。l528度的中心角，不管曲度大小與軌道(gudo)長度，均等于1英里曲線（1英里=5280英尺）。l曲率對(duì)運(yùn)營支出的影響=千總重噸當(dāng)量曲線英里每千總重噸英里的平均費(fèi)用曲率影響的百

47、分?jǐn)?shù) 第82頁/共125頁第八十二頁，共125頁。83l德國、前蘇聯(lián)、中國運(yùn)營支出計(jì)算方法l計(jì)算列車質(zhì)量：對(duì)于客貨共線鐵路，定線設(shè)計(jì)一般按照貨物列車，并適當(dāng)考慮旅客列車的運(yùn)行來完成。l貨物列車的質(zhì)量，由方案所采用的機(jī)車類型和限制坡度計(jì)算確定。對(duì)于客運(yùn)專線，按旅客列車編組計(jì)算列車質(zhì)量。l以列車運(yùn)動(dòng)方程式為依據(jù)，繪制速度-距離曲線和時(shí)間-距離曲線。l計(jì)算電力、燃料和時(shí)間的消耗；克服施加于列車的所有阻力(zl)所做的機(jī)械功，和制動(dòng)系數(shù)所做的功。第83頁/共125頁第八十三頁，共125頁。84l德國、前蘇聯(lián)、中國運(yùn)營支出計(jì)算方法l根據(jù)線路長度和運(yùn)量，計(jì)算出線路和建筑物的維修費(fèi)。l設(shè)計(jì)方案總的運(yùn)營支出等

48、于上述各項(xiàng)費(fèi)用之和再加上一個(gè)管理費(fèi)百分?jǐn)?shù)，和一個(gè)固定資產(chǎn)折舊費(fèi)百分?jǐn)?shù)。l根據(jù)列車行駛(xngsh)的時(shí)間消耗、在作業(yè)過程中的時(shí)間消耗和運(yùn)量，計(jì)算出所需要的機(jī)車車輛數(shù)，從而計(jì)算出機(jī)車車輛投資。l將各種消耗及其近年來成本價(jià)格的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集起來，系統(tǒng)化為各項(xiàng)運(yùn)營支出平均標(biāo)準(zhǔn)定額，以便為國有鐵路使用。 第84頁/共125頁第八十四頁，共125頁。85第85頁/共125頁第八十五頁，共125頁。86l兩種方法的比較l如何處理列車運(yùn)行的力學(xué)關(guān)系 l在美國鐵路設(shè)計(jì)中，各項(xiàng)列車運(yùn)行力學(xué)數(shù)據(jù)，采用速度分布線法獲得，是以加速度曲線和減速度曲線、速度剖面數(shù)據(jù)表和曲線、速度-距離曲線和時(shí)間-距離曲線的形式給出的。早期

49、的相關(guān)圖表是人工繪制的，80年以后，已由計(jì)算機(jī)程序取代了人工繪制圖表工作。l中國鐵路設(shè)計(jì)中，速度-距離曲線和時(shí)間-距離曲線1990年代以前由圖解法獲得。其要點(diǎn)是，建立平直(pn zh)道上的合力（機(jī)車牽引力減去列車阻力，或制動(dòng)力加上列車阻力）與鐵路縱斷面的圖像關(guān)系。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，列車運(yùn)行計(jì)算的手工方法已被計(jì)算機(jī)程序法所取代。在中國，列車計(jì)算機(jī)模擬的不只是V-S曲線和T-S曲線，而且還有所有其他數(shù)據(jù)，如：能量消耗和燃料消耗、牽引力和制動(dòng)力所做的機(jī)械功和設(shè)計(jì)線在任何運(yùn)量下的運(yùn)營支出。 第86頁/共125頁第八十六頁，共125頁。87l兩種方法的比較l運(yùn)營支出的計(jì)算l在美國，40多萬km鐵路

50、于1916年之前已經(jīng)建成，積累了大量的年度運(yùn)營支出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和其他經(jīng)濟(jì)資料。該項(xiàng)資料由州際商務(wù)委員會(huì)（ICC）按年度收集，當(dāng)作可靠的基礎(chǔ)資料，為將來修建鐵路提供參考。l另外，AREA還進(jìn)一步研究了鐵路平面與縱斷面的狀況（限制坡度、距離、升降(shngjing)和曲率）對(duì)數(shù)據(jù)影響的百分?jǐn)?shù)。l這些資料為計(jì)算新建鐵路和改建既有線的費(fèi)用，提供了有利條件。第87頁/共125頁第八十七頁，共125頁。88l兩種方法的比較l運(yùn)營支出的計(jì)算l歐洲和前蘇聯(lián)的工程師們，是前一代工程師們卻貢獻(xiàn)了列車運(yùn)動(dòng)力學(xué)圖解法。在這個(gè)理論基礎(chǔ)上，結(jié)合費(fèi)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，擬定出各自適用的方法。l在中國鐵路(til)設(shè)計(jì)中，列車數(shù)、升降高度

51、和距離的影響，反映在能量消耗和燃料消耗，所做的機(jī)械功和制動(dòng)功以及V-S、T-S曲線得到的時(shí)間消耗各項(xiàng)之中。與費(fèi)用統(tǒng)計(jì)的適當(dāng)分析相結(jié)合，l能量消耗和時(shí)間消耗，是從列車的機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析中產(chǎn)生的，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)能夠幫助建立能量消耗和時(shí)間消耗的數(shù)學(xué)模型。第88頁/共125頁第八十八頁，共125頁。89l美國的選線方案評(píng)價(jià)方法(fngf)lW.W.Hay在他的鐵路工程中系統(tǒng)闡述了鐵路運(yùn)量特征（Nature of railroad traffic），介紹了鐵路運(yùn)量預(yù)測(cè)方法(fngf)和運(yùn)量吸引范圍的確定方法(fngf)；收益與成本（“revenues and costs”），包括鐵路運(yùn)營總支出、運(yùn)營收益、運(yùn)營支出

52、以及單位成本和統(tǒng)計(jì)方法(fngf)；以及基于經(jīng)濟(jì)學(xué)的定線原理（“Location Process），主要介紹了鐵路定線的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮運(yùn)量、距離、曲線、升降（克服高程）、坡度率以及牽引特性等影響因素的，最經(jīng)濟(jì)的線路方案評(píng)選方法(fngf)。第89頁/共125頁第八十九頁，共125頁。90l選線方案評(píng)價(jià)模型l美國W.W.Hay的鐵路工程中的方法 lBasic Location Formula(基本(jbn)定線方法-贏利率法)lAnnual Cost(年成本法)： CER）p（總投資年運(yùn)營支出鐵路年度總收入回收率aaEISCRFnS）nP（C年運(yùn)營支出率給定資本恢復(fù)因子的利年的資本回復(fù)系

53、數(shù)特定利率下年年末節(jié)省的資金第初始資本金或投資年度總成本*)(第90頁/共125頁第九十頁，共125頁。91l選線方案評(píng)價(jià)模型l美國W.W.Hay的鐵路工程(gngchng)中的方法 lBenefit/Cost(B/C) Ratio(利益/成本)比率l其他準(zhǔn)則現(xiàn)值法 2121/aauuCBCCCCRnNCPW)1 ( 第91頁/共125頁第九十一頁，共125頁。92l選線方案評(píng)價(jià)模型l中國的方法l中國目前在選線方案評(píng)價(jià)中采用的方法主要有最小費(fèi)法（包括年換算工程運(yùn)營費(fèi)法、分期投資經(jīng)濟(jì)比較(bjio)方法等）、費(fèi)用收益法（包括投資回收期法、凈現(xiàn)值法和內(nèi)部收益率法等）。 第92頁/共125頁第九十二

54、頁，共125頁。93l選線方案評(píng)價(jià)模型l中國(zhn u)的方法l差額投資償還期法l l年換算費(fèi)用法lKEA l最小費(fèi)用法1221CCTEE1niiittKCE第93頁/共125頁第九十三頁，共125頁。94l選線方案評(píng)價(jià)模型(mxng)l中國的方法l差額投資內(nèi)部收益率法l 211()() (1)0nttttCICOCICOFIRR第94頁/共125頁第九十四頁，共125頁。95l選線方案評(píng)價(jià)模型l中國的方法l現(xiàn)有方法存在的問題l由于我國鐵路的特點(diǎn)，現(xiàn)有公式（靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法，不考慮收入(shur)和以貨幣表示的公共利益）可以說是中國國有鐵路選用的僅有的方法，特別是對(duì)于開發(fā)型的鐵路。 l評(píng)價(jià)指標(biāo)

55、的拓展l機(jī)車功率與線路標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)、減輕災(zāi)害的措施、地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)害恢復(fù)、工期、鐵路用地的考慮鐵路分期投資、分期投資、鐵路運(yùn)價(jià) 、環(huán)境保護(hù)第95頁/共125頁第九十五頁，共125頁。96第96頁/共125頁第九十六頁，共125頁。97n不同相關(guān)專業(yè)中所有設(shè)計(jì)變量的求解，在一個(gè)單一的過程中完成。方案比選方法：在數(shù)個(gè)可能的方案之間進(jìn)行選擇，比如，從數(shù)個(gè)鐵路線路方案中選擇坡度時(shí)，各方案都與其他因素互不相干，中選方案是比較好但不一定是最好的。第97頁/共125頁第九十七頁，共125頁。98第98頁/共125頁第九十八頁，共125頁。99與 其 它 建 設(shè)的配合程度滿足能力的程度經(jīng)濟(jì)合理性技術(shù)合理性社會(huì)效益環(huán)

56、境影響選線方案綜合評(píng)價(jià)方案1方案2方案n指標(biāo)S1指標(biāo)S2指標(biāo)Sn指標(biāo)T1指標(biāo)T2指標(biāo)Tn指標(biāo)F1指標(biāo)F2指標(biāo)Fn目標(biāo)(mbio)層準(zhǔn)則(zhnz)層指標(biāo)(zhbio)層方案層多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)層次分析模型第99頁/共125頁第九十九頁，共125頁。100第100頁/共125頁第一百頁，共125頁。101第101頁/共125頁第一百零一頁，共125頁。102第102頁/共125頁第一百零二頁，共125頁。103第103頁/共125頁第一百零三頁，共125頁。104l列車離散模型l列車穩(wěn)態(tài)模型l 列車在常力或緩變力的作用下作等速或等加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，列車單元之間沒有或幾乎沒有相對(duì)(xingdu)位移，從而列

57、車運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，不會(huì)發(fā)生縱向沖擊運(yùn)動(dòng)。第104頁/共125頁第一百零四頁，共125頁。105l列車離散模型l列車準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型l準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型是介于穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型之間的仿真模型。它以前兩種模型為基礎(chǔ)，并吸收它們的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)列車中不發(fā)生沖擊作用時(shí)，它用穩(wěn)態(tài)模型快速(kui s)計(jì)算車鉤力，而當(dāng)有沖擊發(fā)生時(shí),則按動(dòng)態(tài)方法計(jì)算沖擊力。故準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型比穩(wěn)態(tài)模型更為完善，比動(dòng)態(tài)模型更為實(shí)用。第105頁/共125頁第一百零五頁，共125頁。106l列車離散模型l列車準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型l準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型是介于穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型之間的仿真模型。它以前兩種模型為基礎(chǔ)，并吸收它們的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)列車中不發(fā)生沖擊(chngj)作用時(shí)，它用穩(wěn)態(tài)

58、模型快速計(jì)算車鉤力，而當(dāng)有沖擊(chngj)發(fā)生時(shí),則按動(dòng)態(tài)方法計(jì)算沖擊(chngj)力。故準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模型比穩(wěn)態(tài)模型更為完善，比動(dòng)態(tài)模型更為實(shí)用。第106頁/共125頁第一百零六頁，共125頁。107l車輛實(shí)體模型l以單個(gè)車輛視為鋼體，研究車輛-線路動(dòng)力學(xué)問題l單輪對(duì)簡(jiǎn)化(jinhu)模型l轉(zhuǎn)向架半車模型l整車模型 第107頁/共125頁第一百零七頁，共125頁。108l線路技術(shù)條件動(dòng)力分析系統(tǒng) l1理論圓曲線上的計(jì)算結(jié)果l(1)未被平衡離心加速度，評(píng)價(jià)旅客舒適程度；l(2)軸橫向力，評(píng)價(jià)列車對(duì)軌排的橫向沖擊(chngj)，檢算軌排抗力；l(3)輪橫向力，評(píng)價(jià)列車對(duì)軌排的橫向中擊，檢算扣件抗力；l

59、(4)脫軌系數(shù)，評(píng)價(jià)列車運(yùn)行平穩(wěn)性，檢驗(yàn)車輪緣是否會(huì)在橫向力作用下爬上軌頭而脫軌；l(5)減載率，評(píng)價(jià)列車運(yùn)行平穩(wěn)性，檢驗(yàn)車輛是否會(huì)因一側(cè)車輪減載過大而脫軌。第108頁/共125頁第一百零八頁，共125頁。109l線路技術(shù)條件動(dòng)力分析系統(tǒng) l2考慮軌道(gudo)不平順的圓曲線技術(shù)條件評(píng)價(jià)l在理論曲線的基礎(chǔ)上考慮實(shí)際線路的水平、橫向和垂向不平順l3考慮軌道(gudo)不平順和風(fēng)力的圓曲線技術(shù)條件評(píng)價(jià)l計(jì)算在理論曲線的基礎(chǔ)上，考慮線路的水平、橫向和垂向不平順，并考慮側(cè)向風(fēng)(風(fēng)速22ms)的影響，進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。第109頁/共125頁第一百零九頁，共125頁。110l 列車縱