鐵路設(shè)計概述(一)

1、整理課件第一章 鐵路設(shè)計概述第一節(jié) 鐵路等級與主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)整理課件一、鐵路等級根據(jù)其在鐵路網(wǎng)中的作用、性質(zhì)和遠期客貨運量確定 級鐵路：在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量20百萬噸； 級鐵路：1.在路網(wǎng)中起骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量20百萬噸。 2.在路網(wǎng)中起聯(lián)絡(luò)、輔助作用的鐵路，遠期年客貨運量10百萬噸； 級鐵路：為某一區(qū)域服務(wù)，具有地區(qū)運輸性質(zhì)的鐵路，遠期年客貨運量10百萬噸。 IV級鐵路：為某一區(qū)域服務(wù)，具有地區(qū)運輸性質(zhì)的鐵路，遠期年客貨運量5百萬噸。 整理課件二、鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：正線數(shù)目、限制坡度、最小曲線半徑、牽引種類、機車類型、機車交路、車站分布、到

2、發(fā)線有效長度和閉塞類型等。這些標(biāo)準(zhǔn)是確定鐵路能力大小的決定因素，一條鐵路選用不同的標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計線的工程造價和運營質(zhì)量有重大影響，同時又是確定設(shè)計線的工程標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備類型的依據(jù)。整理課件（一）影響牽引噸數(shù)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、牽引類型： 電力機車：熱效率高、速度高、牽引力大、比內(nèi)燃機車造價低，需要接觸網(wǎng)供電。 內(nèi)燃機車：獨立性好，需要消耗貴重的液體燃料。 蒸汽機車：構(gòu)造簡單、維修簡單、造價低廉、熱效率低、需要沿途設(shè)置給水站、功率低、輸送能力低、員工工作條件差。整理課件整理課件整理課件2、機車類型 機車類型系指同一牽引種類中機車的不同型號韶山韶山1型（型（SS1）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1

3、968年額定功率： 3780千瓦傳動方式：交流傳動，單拍全波整流橋用途：客/貨運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：138t軸重：23t構(gòu)造速度：90km/h持續(xù)速度：43km/h啟動牽引力：487.4Kn持續(xù)牽引力：301.1Kn輪徑：1250mm通過最小曲線半徑：145m電制動方式：一級電阻電制動功率：3500千瓦額定電壓：25KV懸掛方式：半懸掛調(diào)壓方式：低壓側(cè)有級調(diào)壓控制方式：33個恒壓級調(diào)壓調(diào)速控制韶山韶山2型（型（SS2）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1969年額定功率： 4620千瓦傳動方式：交流傳動，一段整流橋用途：客/貨運軸式：Co-Co軸距：1435mm整

4、備重量：138t軸重：23t構(gòu)造速度：100km/h持續(xù)速度：51.5km/h啟動牽引力：530Kn持續(xù)牽引力：303.4Kn輪徑：1250mm通過最小曲線半徑：145m電制動方式：一級電阻電制動功率：3107千瓦額定電壓：25KV懸掛方式：半懸掛調(diào)壓方式：高壓側(cè)有級調(diào)壓控制方式：33個恒壓級調(diào)壓調(diào)速控制整理課件韶山韶山3型（型（SS3）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1978年額定功率： 4350千瓦傳動方式：交流傳動，雙拍整流橋用途：客/貨運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：138t韶山韶山3B型（型（SS3B）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1992年額定功率：

5、 4350千瓦傳動方式：交流傳動，不等分三段半控橋用途：客/貨運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：138t韶山韶山3B重聯(lián)型（重聯(lián)型（SS3B重聯(lián)）重聯(lián)）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：2002年額定功率： 8700千瓦傳動方式：交流傳動，不等分三段半橋用途：客/貨運軸式：2Co-Co軸距：1435mm整備重量：2138t軸重：23t韶山韶山4型（型（SS4）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1985年額定功率： 6400千瓦傳動方式：交流傳動，四段經(jīng)濟半控橋用途：客/貨運軸式：2Bo-Bo軸距：1435mm整備重量：292t軸重：23t韶山韶山5型（型（SS5）生產(chǎn)廠

6、商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1990年額定功率： 3200千瓦傳動方式：交流傳動，一段全控橋加一段半控橋用途：客運軸式：Bo-Bo軸距：1435mm整備重量：86t韶山韶山6型（型（SS6）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1991年額定功率： 4800千瓦傳動方式：交流傳動，兩段半控橋用途：客/貨運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：138t軸重：23t整理課件韶山韶山7型（型（SS7）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車研究所/大同機車車輛廠首臺制成年份：1992年額定功率： 4800千瓦傳動方式：交流傳動，一段全控橋加一段半控橋用途：客/貨運軸式：Bo-Bo-Bo軸距：1435mm

7、整備重量：138t軸重：23t構(gòu)造速度：100km/h韶山韶山8型（型（SS8）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠首臺制成年份：1996年額定功率： 3600千瓦傳動方式：交流傳動，不等分三段半橋用途：客運軸式：Bo-Bo軸距：1435mm整備重量：88t軸重：23t構(gòu)造速度：170km/h持續(xù)速度：100km/h韶山韶山9型（型（SS9）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠/株洲電力機車研究所首臺制成年份：1998年額定功率： 4800千瓦傳動方式：交流傳動，不等分三段半控橋用途：客運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：126t軸重：21t韶山韶山9G型（型（SS9G）生產(chǎn)廠商：株洲電力機車輛廠/株洲

8、電力機車研究所首臺制成年份：2002年額定功率： 4800千瓦傳動方式：交流傳動，不等分三段半控橋用途：客運軸式：Co-Co軸距：1435mm整備重量：126t軸重：21t構(gòu)造速度：170km/h持續(xù)速度：99km/h啟動牽引力：286Kn持續(xù)牽引力：169Kn輪徑：1250mm通過最小曲線半徑：145m 整理課件 3、限制坡度 一定類型的機車、牽引（單機牽引）一定質(zhì)量的列車，在持續(xù)相當(dāng)長的最大上坡道上行駛，仍能保持以計算速度做等速運行，這個最大坡度稱為限制坡度。 千分率符號：每1000m水平距離的高差數(shù)值。對于線路上坡、下坡、平坡，常用（+），（-），（0）表示。 整理課件 （1）限制坡度的

9、選定 1）限制坡段定義 限制坡度是這樣一種坡度：在這個坡度上，一臺機車牽引列車連續(xù)上坡運行時，列車運行速度最終能夠穩(wěn)定在機車計算速度的水平上。這就是說。這個坡度既要有一定的陡度，又要有一定的長度。 2）選定限制坡段的影響因素 限制坡度的選定，需要考慮以下問題：首先，要確保列車運行速度不能過低。其次，需考慮：鐵路等級、地形條件、牽引種類、運輸要求、鄰線牽引定數(shù)。整理課件整理課件 4、到發(fā)線有效長 車站內(nèi)除正線外，其他指定座位列車到達和出發(fā)的股道，稱之為到發(fā)線。 到發(fā)線有效長度：指列車在到發(fā)線上停留時，不妨礙鄰線列車通過的股道最大長度。 一級二級鐵路到發(fā)線有效長度： 1050m,850m,750m

10、,650. 三級鐵路到發(fā)線有效長度： 850m,750m,650m,550m.整理課件(二) 影響通行能力的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、正線數(shù)目：指連接并貫穿車站線路的數(shù)目。 單線鐵路：只有一條鐵路，在同一區(qū)間或同一閉塞分區(qū)內(nèi)，同一時間只允許一列車運行，交會或越行只能在車站進行。 雙線鐵路： 多線鐵路： 整理課件整理課件2、車站分布： 車站分布距離大小，決定列車在區(qū)間的往返走行時分，從而影響通過能力。單線建站距離不宜小于8公里，雙線不宜小于15公里。3、閉塞方式 （1）半自動閉塞： （2）自動閉塞：整理課件 車站與車站之間的區(qū)間稱為車站與車站之間的區(qū)間稱為站間區(qū)間站間區(qū)間； 車站與線路所之間的區(qū)間稱為車

11、站與線路所之間的區(qū)間稱為所間區(qū)間所間區(qū)間； 自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落稱為自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落稱為閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)。整理課件 車站與車站之間的區(qū)間稱為車站與車站之間的區(qū)間稱為站間區(qū)間站間區(qū)間； 車站與線路所之間的區(qū)間稱為車站與線路所之間的區(qū)間稱為所間區(qū)間所間區(qū)間； 自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落稱為自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落稱為閉塞分區(qū)閉塞分區(qū)。3 3、區(qū)間的分類、區(qū)間的分類整理課件車站車站設(shè)有配線辦理列車到發(fā)、會讓、越行、解編及客貨運業(yè)設(shè)有配線辦理列車到發(fā)、會讓、越行、解編及客貨運業(yè)務(wù)的地點。務(wù)的地點。 區(qū)段區(qū)段指兩相鄰技術(shù)站間的鐵路線段，它

12、包含了若干個區(qū)間和指兩相鄰技術(shù)站間的鐵路線段，它包含了若干個區(qū)間和分界點，區(qū)段的長度一般取決于牽引動力的種類或路網(wǎng)狀況。分界點，區(qū)段的長度一般取決于牽引動力的種類或路網(wǎng)狀況。4 4、車站、區(qū)段的概念、車站、區(qū)段的概念分界點分界點技術(shù)站技術(shù)站區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)段區(qū)段整理課件（三）行車速度的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、最小曲線半徑：設(shè)計線采用的曲線半徑最小值，它涉及到行車安全、旅客舒適度、行車速度、運行時間、工程投資等。 2、機車交路：鐵路機車都在一定得區(qū)段內(nèi)往返行駛，往返的區(qū)段叫機車交路，其長度叫機車交路距離，兩端車站叫區(qū)段站。影響整理課件第二節(jié) 區(qū)間線路平面設(shè)計 鐵路線路在空間的

13、位置是用它的中心線來表示的。線路中心線是指距外軌半個軌距的鉛垂線AB與兩路肩邊緣水平連線CD交點O的縱向連線。如下圖所示：整理課件圖212 線路平面 圖213 線路縱斷面 線路中心線在水平面上的投影，叫做鐵路線路的平面，表明線路的直、曲平面變化狀態(tài)；線路中心線展直后在鉛垂面上的投影，叫鐵路線路的縱斷面，表明線路的起伏、坡度變化。整理課件 （1）曲線要素的組成 鐵路線路在轉(zhuǎn)向處所設(shè)的曲線為圓曲線，其基本組成要素有：曲線半徑R，曲線轉(zhuǎn)角，曲線長L，切線長度T，緩和曲線長度L0。 線路的平面由直線、圓曲線以及緩和曲線組成。圖2-1-4線路曲線地段1.曲線要素一、平面組成和曲線要求整理課件 （2） 曲

14、線要素的計算 直接根據(jù)數(shù)學(xué)公式可以得出： 曲線長度： 切線長度： 1）不考慮緩和曲線時 圖2-1-5 無緩和曲線的曲線地段 2）設(shè)有緩和曲線時 圖2-1-6 設(shè)有緩和曲線的曲線地段 在設(shè)計有緩和曲線時，涉及幾個參數(shù)：0緩和曲線角； p內(nèi)移距； m切垂距整理課件 曲線長度： 切線長度： 圖2-1-7 設(shè)有緩和曲線的曲線地段式中： 0緩和曲線角， p內(nèi)移距， m切垂距整理課件二、圓曲線 小半徑曲線對運營不利，這是因為： 1）限制列車運行速度，增加輪軌磨耗，降低輪軌間的粘著系數(shù)，增加列車運行阻力； 2）增加輪軌設(shè)備和維修工作量，增加軌道設(shè)備和維修工作量，增加線路長度。 其中，限制列車運行速度一項，影

15、響到鐵路線路的運營能力，也是我們關(guān)注的重點。 （1）曲線半徑對運營的影響整理課件 用數(shù)學(xué)公式表達： （1）列車運行速度與曲線半徑的關(guān)系 式中： V列車運行速度，km/h； h曲線外軌超高，mm； R曲線的半徑，m（2）曲線上列車最大限制速度 由公式可知，曲線半徑數(shù)值一定時，影響列車運行速度的因素是曲線外軌超高度數(shù)值h。曲線外軌超高度的最大容許值，在單線鐵路上一般取150mm，另外可以考慮一定量的欠超高度hq，但以不影響乘客的舒適度為限。則上公式(1-8)可以改寫為：整理課件三、緩和曲線 為保證列車安全，使線路平順地由直線過渡到圓曲線或由圓曲線過渡到直線，以避免離心力的突然產(chǎn)生和消除，常需要在直

16、線與圓曲線之間設(shè)置一個曲率半徑變化的曲線，這個曲線稱為緩和曲線，如下圖所示為設(shè)有緩和曲線的鐵路曲線。圖2-1-8 曲線設(shè)置整理課件 （1）緩和曲線的特點 緩和曲線介于直線與圓曲線之間，是一個過渡區(qū)域。 緩和曲線的特點為： 1）曲線半徑從無窮大逐漸減小到圓曲線的半徑R，或從圓曲線的半徑R逐漸增加到無窮大； 2）運行中列車的離心力逐漸增加或逐漸降低； 3）軌距加寬值逐漸增大或逐漸減??； 4）曲線外軌超高逐漸增大或逐漸減小。 緩和曲線的特點，目的都是更好地確保列車通過曲線時的安全、平順，以及乘客乘坐舒適。整理課件 （2）緩和曲線方程式 我國鐵路常用的緩和曲線屬于三次拋物線型，其方程式為：式中： y緩

17、和曲線上任意點的縱坐標(biāo)，m； X緩和曲線L任意點的橫坐標(biāo)，m； R圓曲線半徑，m； L0緩和曲線長度，m。整理課件 （3）緩和曲線的設(shè)置 緩和曲線應(yīng)有足夠的長度，在這個長度內(nèi)，需完成曲線的外超高順坡過程。同時，應(yīng)該滿足以下兩點運營要求：1）車輪的輪緣不致爬上內(nèi)軌外軌超高的坡度限制為：式中: Kmin機車或車輛最小輪緣高，mm Dmax機車或車輛最大固定軸距,mm 當(dāng)以輪緣最小高度28mm及最大固定軸距6.5代入，得到： 在實際取值中,i0一般不大于2，以保證車輪輪緣無爬上內(nèi)軌危險。此時計算出緩和曲線長L0為:整理課件2）保證乘客乘座舒適 當(dāng)列車從直線段進入緩和曲線范圍內(nèi)運行時，外側(cè)車輪在外軌上

18、逐漸升高；當(dāng)列車從圓曲線段進入緩和曲線范圍內(nèi)運行時，外側(cè)車輪在外軌上逐漸降低。如果升降速度過快，會引起乘客的不舒適感設(shè)。設(shè)以f（mm/s)表示外側(cè)表示外側(cè)車輪升降速度，則存在如下關(guān)系式： 通常規(guī)定，在一般地段，f=32mm/s；在困難地段，f=40mm/s。可以反推出：在選線設(shè)計中，緩和曲線的長度可以按照下表取值：整理課件曲線半徑曲線半徑（m） 級鐵路級鐵路 級鐵路級鐵路 級鐵路級鐵路 （1） （2） （3） （1） （2） （3） （1） （2） 4000 30 30 20 20 20 20 20 20 3000 40 30 20 30 20 20 20 202500 50 40 20 30

19、 30 20 20 20 2000 60 50 30 40 30 20 20 20 1500 80 70 40 50 40 30 30 20 1200 100 80 50 60 50 30 30 30 1000 120 100 60 70 60 40 40 30 800 150 120 70 90 70 40 50 40 700 150 120 90 70 40 40 50 40 600 140 110 90 110 90 60 60 60 550 140 110 90 130 110 70 70 50 500 130 100 90 130 100 80 70 60 450 120 100 8

20、0 120 100 80 80 80 400 120 90 80 120 90 80 90 70 350 110 90 70 110 90 70 100 70 300 100 8070 100 70 250 90 70 整理課件 （1）定義 轉(zhuǎn)向相同的相鄰兩曲線稱為同向曲線。 轉(zhuǎn)向相反的相鄰兩曲線稱為反向曲線反向曲線。 介于兩同向曲線間或兩反向曲線間一般不太長的直線，稱為夾直線。 設(shè)置夾直線的目的：保證行車運行平順；確保乘客乘坐舒適感。 圖2-1-9 同向曲線與夾支線圖2-1-10 反向曲線與夾支線整理課件 四、夾直線 兩緩和曲線間圓曲線的最小長度，應(yīng)保證行車平穩(wěn)，并考慮維修方便，線規(guī)規(guī)定，圓

21、曲線的最小長度和夾直線相同。整理課件 一、線路縱斷面由平道、坡道及設(shè)于變坡點處的豎曲線組成。圖2-1-12 坡道坡度及坡道附加阻力示意圖 1.坡道的坡度及豎曲線 坡度是一段坡道兩端點的高差h與水平距離L之比，用i表示，如下圖所示。上坡為正值，下坡為負值。第三節(jié) 區(qū)間線路縱斷面設(shè)計整理課件關(guān)于線路縱斷面的名詞(動畫)整理課件變坡點 平道與坡道、坡道與坡道的交點，叫變坡點。 列車經(jīng)過變坡點時，坡度突然變化，車鉤內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力；坡度變化越大，附加應(yīng)力越大，容易造成斷鉤事故。 我國鐵路規(guī)定，在 I 、II級線路上，相鄰坡段的坡度數(shù)差大于 千分之3、III級鐵路大于 千分之4 時,應(yīng)以豎曲線連接。 豎曲線是縱斷面上的圓曲線。豎曲線的半徑，I、II鐵路為10000m、III級鐵路為5000M整理課件 變坡點圖整理課件 當(dāng)列車在上坡道上運行時，受到由坡道引起的阻力，稱為坡道附加阻力。機車車輛的質(zhì)量Q(t)的重力Qg(N)可以分解為垂直于坡道的分力N和平行于坡道的分力Wi。垂直分力N由軌道的反作用力抵消了，平行分力Wi，就成為坡道附加阻力。機車車輛的坡道附加阻力Wi可用下列公式計算：Wi QgsinQgtanQgi1000Qgi 列車平均每噸質(zhì)量所受到的坡度阻力稱為單位坡道阻力i