《线路-李远富.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《线路-李远富.doc（81页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2线路（4万字）2.1概述2.1.1铁路勘测设计的历程1、旧中国的铁路勘测设计自1825年英国在大林顿到斯托克顿之间修建了长21km的世界第一条铁路之后，较发达的欧美资本主义国家竞相效仿，掀起了世界铁路建设的高潮，至20世纪初，世界铁路通车里程已达110万km以上，成为陆上交通的重要支柱。中国铁路的诞生和发展经历了一段屈辱的历史。帝国主义列强为了掠夺中国丰富的资源，竞相在中国争夺筑路权，时主权沦丧，路权尽失，所有铁路几乎全为外国人把持。中国人自己修筑的第一条铁路京张铁路（1905-1909），是我国第一位铁路选线设计工程师詹天佑先生临危受命主持修建的。詹天佑，字眷成，广东海南县人，幼年就学于美
2、国，毕业于耶鲁大学土木工程系铁路工程科。他在当时既无技术人员，又缺乏技术工人、机具的条件下毅然承担重任。他率领两个助手，全队12人以3个月时间完成了京张线（图2-1）的勘测任务。在设计中他坚持采用标准轨距，采用33的陡坡和2882活节大马力机车跨越关沟段的八达岭。在青龙桥车站采用人字形展线，将原来约2000 m的八达岭隧道缩短为1090m，并开凿竖井，增加工作面以缩短工期。在修建中分段施工，并尽早分段运营，以通车运营收入弥补施工款项之不足。在当时的历史条件下，这些技术决策是非常难能可贵的创举，至今仍值得我们借鉴。1909年11月京张铁路比计划提前两年建成通车，节余工款白银近29万两，节省工程费
3、的4%。这一辉煌业绩，维护了民族尊严，振奋了民族精神，增强了中国人自己修建铁路和发展近代科学技术的信心，为以后自建铁路开辟了道路。图2-1 京张铁路示意图旧中国的铁路建设多数为外国人把持，少数为国人自建，有一些优秀的选线设计案例。如粤汉铁路线跨南岭地段，纠正了由外国人选定的越岭垭口，使越岭高程降低了40余米，提高了线路质量。但在战乱频仍、民不聊生的旧中国，中国铁路线路设计人员的聪明才智难以充分发挥，至1949年解放前夕，全国铁路营业里程为21810 km(不含台湾省铁路在内)，但实际当时能勉强维持通车的铁路仅11000km。2、新中国铁路勘测设计的发展新中国成立，百废俱兴，也带来了铁路建设事业
4、的发展。建国后的第一项大型基本建设就是成渝线的建成通车，使四川人民40年的梦想在两年内得以实现。此后我国铁路勘测设计事业走向了规范化、标淮化、蓬勃发展的道路。（1）组建了专业勘测设计队伍铁道部内设立了铁路设计总局，下辖西北、西南、华北、中南、东北5个设计分局，后改为基建总局和第、二、二、四共四个勘测设计院及个专业设计院，为铁路的勘测设计建立了支稳定的专业配套齐全、技术装备精良的专业技术队伍。（2）建立了选线设计研究室在铁道科学研究院建立了选线设计研究室，专门从事铁路选线设计理论的研究；在唐山铁道学院等若干铁路院校开办相应的专业，为铁路勘测设计队伍输送了大批优秀人才。（3）统一了全国的铁路勘测设
5、计标准制定实施了国家标准“铁路线路设计规范”，制定了“铁路勘测设计文件组成与内容”，即现“铁路基本建设项目预可行件研究、可行性研究和设计文件编制办法”，规定了铁路勘测设计的阶段和各阶段勘测设计工作应达到的深度与广度。编制了大量的标准图、通用图和参考图，为加快设计进度、提高设计质量创造了条件。这些组织和技术上的有力保证，使得我国铁路勘测设计工作的面貌发生了根本的转变。截止2008年底全国铁路营业里程已近8万km；牵引动力和载运工具迈上了现代化新台阶；重载运输达到了世界领先水平，时速200km客运提速战略的实施取得了很好的社会经济效益，全国“四纵四横”客运专线铁路网建设正大力展开。这些成果凝聚了广
6、大铁路勘测设计人员的心血和汗水。在这近8万km的铁路中，电气化铁路达3.2万km，已达40%，具世界第二；其中有复杂地质险峻山区修建的宝成线(图22)、成昆线、襄渝线、侯月线、南昆线等；有通过腾格里沙漠地区的包兰线和穿过察尔汗盐湖地区的青藏线等。在占我国国土面积70的山区和丘陵地区修路时遭遇到了崩塌、滑坡、泥石流、软土、膨胀土、高地应力、高瓦斯等一系列复杂的地质难题。都在实践中得以解决，积累了许多宝贵的经验。同时也开发、研究、引进了大批行之有效的铁路勘测设计新技术、新工艺和新设备，使铁路勘测设计手段发生了质的飞跃。 图2-2 宝成铁路秦岭展线示意图2.1.2铁路勘测设计的新技术及其发展测绘技术
7、、勘察技术和信息技术等的迅速发展，使我国铁路勘勘测设计的面貌焕然一新，已采用的勘测新技术有： 1）航测与遥感技术，2）卫星定位技术，3）全测站测绘技术，4）先进地质勘探方法等。铁路选线设计新技术有：1）利用航测和其它测绘手段采集数据，建立数字化测图系统，建立适用于道路设计的带状数字地面模型；2）应用优化理论进行铁路线路纵断面优化和平面、纵断面整体优化；3）新建单、双线铁路线路的计算机辅助设计；4）线路大修及改建的计算机辅助设计；5）铁路线路的三维可视化设计及多媒体动画；6）铁路路基及支挡建筑物的计算机辅助设计；7）铁路工程概预算编制的软件包。（1）铁路勘测设计一体化20世纪90年代以后，随着数
8、据库和网络技术的发展，人们希望全部实现勘测设计信息化。外业与内业之间以及专业与专业之间的信息不再通过纸介质来传送，而是通过个专用工程数据库来实现，计算机不仅参与勘测设计、计算绘图工作，而且还参与设计工作的管理、协调和质量控制等工作，在国外，交通设计部已实现了设计工作计算机化，我国设计部门正逐渐实现这所谓的“勘测设计体化”。要实现勘测设计体化，必须解决的主要问题有：1）建立高效、快捷的工程数据库，这是关键和核心。该数据库(包括数值数据、文档数据、图形数据)应能接纳、保存并为勘测设计备工序提供所需的各项设计原始数据；且采用以磁介质为载体的信息交换。2）大力采用网络技术，使成干上万台独立的计算机联成
9、一体，使人们足不出户就可获取和发布各种倍息，故网络技术是实现勘测设计体化的又一关键。这些信息包括图片、声音、录像剪辑、动画以及普通的文字方式。铁路设计可利用网络技术更好地实现各专业之间或各专业与工程数据库之间的信息互换；可以远程地进行设计方案的审查和修改。3）开发勘测设计一体化管理信息系统，勘测设计是项多工种、多专业联合完成的工作。为了对这项工作实施有效的管理和质量进度的监控，必须开发勘测设计体化管理系统。设计中各专业的设计进度、设计质量以及出现问题时的修改，都可通过这套系统加以管理。4）实现外业勘测资料信息化。外业勘测资料不再是纸介质的产品，而应是以磁盘或光盘为载体的产品。铁道工程的外业勘测
10、资料主要是地形测绘资料和地质勘探资料。5）各专业设计软件的集成化。勘测设计体化的特征是：各专业之间通过工程数据库实现信息互换和资源共享。原各专业设计软件多以文件方式实现信息的输入与输出，这不能适应以工程数据库为核心的勘测设计体化的作业模式。为此，各专业设计软件必须进行集成化改造，开发与工程数据库相连接的接口软件。 (2)铁路勘测设计智能化在现实世界中许多人类智能活动的详细步骤无法用数学公式表示，很多问题解决要靠经验和智能。计算机虽然能把人类从大量繁重的脑力劳动中解放出来，但计算机只能按照程序员制订好的路线去解决问题，它基本上没有什么主动性。为了使计算机更好地发挥作用，1965年夏，由10多名从
11、事数学、心理学、信息科学等方向研究的年青科学工作者，在美国新罕布什尔州的Darmouth大学共同探讨了用机器模拟人类智能行为的各种问题，并在会议上正式使用了“Artificial Intelligence”这一术语。这就标志着一个新兴学科人工智能的诞生。在工程领域中，如何更有效、更方便地表达专家知识、是当前正待研究的课题。铁路选线设计是一项涉及面广、技术性强、关系到全局的总体性工作。其主要持点之一是选线设计为分阶段进行的，为了满足各勘测设计阶段不同的设计要求，在各阶段应使用相应精度的地形资料。如在预可行性研究阶段，使用的是1：100001：50000的地形图，目的是进行纸上定线和方案研究，以作
12、为确定线路基本走向的重要依据。在可行性研究阶段，是按已定的线路基本走向，一般在1：20001：5000地形图上进行纸上定线，作为选定线路比较方案、确定主要技术标准的重要依据。在初步设计阶段，是要把可行性研究阶段选定的设计线标定在地面，并实测线路的纵横断面，进行初步设计。铁路选线设计的另一个显著特点是选线设计是在一个狭长的地带进行的，线路长度可达成百上千公里。在铁路勘测设计中推广新技术，继续开发新成果将是项长期任务。原铁道部所属的西南交通大学、北方交通大学、中南大学(原长沙铁道学院)等高校，在铁道部领导下，与原铁道部一、二、三、四勘测设汁院、专业设计院等单位的工程技术人员和有关专业教师友好合作，
13、在铁路选线设计新技术上进行了多方面的开发研究，取得了一批成果。这些成果包括：“铁路勘测设计一体化研究”，“铁路线路纵断面优化设计”，“人机交互铁路线路平、纵面整体优化设计系统”，“微机数模及地形图成图系统”，“新建单、双线铁路线路机助设计系统”，“铁路线路二维可视化设计系统”等，均已通过铁道部鉴定，并推广应用，取得了良好的社会经济效益。2.2铁路能力与主要技术标准2.2.1 客货运量1、客货运量的意义无论是新建还是改建铁路，设计前都必须进行经济调查，以明确设计线的政治、国防和经济意义，确定设计线在铁路网中的地位和作用；并提供铁路总体设计和各种设施设计所需要的客货运量资料。铁路客货运量的重要意义
14、体现在如下几个方面：（1）客货运量是设计铁路能力的依据客货运量是选定铁路主要技术标准的依据，而主要技术标准又决定着客货运输装备的能力，它不应小于调查或预测的客货运量，以满足国家近远期要求的运输任务。（2）客货运量是评价铁路经济效益的基础客货运量决定铁路的运营收入、运输成本、投资偿还期等经济效益指标。客货运量大，则收入多、成本低、投资偿还期短。修建铁路要讲究经济效益，就应当十分重视客货运量的调查和预测。（3）客货运量是影响线路方案取舍的重要因素铁路选线设计中出现大量的线路方案经济比较。若运量大，则投资大的方案，因运营支出低于投资小的线路方案，故投资大的方案中选的可能性增加；若运量小，则投资大的方
15、案中选的可能性降低。可见，客货运量大小是影响线路方案取舍的重要因素。总之，客货运量在铁路设计中具有重要作用。若调查或预测的客货运量偏大，则铁路标准可能偏高，技术装备能力也偏高，投资较大的方案容易中选，增大投资。但铁路运营后，若实际运量偏小，则铁路能力闲置，投资浪费，而运营收入偏少，铁路投资效益必然降低；若调查或预测的运量偏小，虽初期投资省，但铁路运营后，能力会很快饱和，引起铁路过早改建，追加投资增大，也不经济合理。因之，铁路设计必须十分重视客货运量的调查和预测工作。2.2.2客货运量的调查和预测设计线客货运量的确定，首先要划定设计线的吸引范围，然后在吸引范围内进行经济调查，以确定近期的客货运量
16、，并根据吸引范围的建设规划和经济统计资料，预测远期的客货运量。（1）划定吸引范围设计线的吸引范围是设计线吸引客货运量的区域界限，设计线客货运量的调查和预测，都是在吸引范围内进行的。吸引范围按运量性质划分为直通吸引范围和地方吸引范围两种。1）直通吸引范围直通吸引范围是路网中客货运量通过本设计线运送有利的区域范围。因为铁路运价是按里程计算的，所以直通吸引范围可按等距离的原则划定吸引范围，即在直通吸引范围内的运量，通过设计线要比其他径路运程短。直通吸引范围需按上、下行分别勾划，如图23所示。初步勾划出直通吸引范围后，需根据以下具体情况加以修正。如充分利用铁路能力富裕的线路，绕过限制区段；充分利用线路
17、平纵断面条件较好的线路，以降低运输成本；考虑直通列车牵引定数划一，力争中途不换重；充分利用空车，减少排空运输等。 图23直通吸引范围图 图24地方吸引范围图2）地方吸引范围地方吸引范围是在设计线经行地区内，客货运量由设计线运送有利的区域范围，运量包括运出、运入和在本线装卸的货物。地方吸引范围可按运量由设计线运送运价最低（运距最短）的原则来确定。可先作设计线经济据点（城市、工矿区等）与邻接铁路经济据点的联线，再连接各联线的中点，即可粗略画出吸引范围，然后再考虑公路、水运的布局与运价情况，山脉、河流等自然条件及行政区划等具体情况加以修正。若某线吸引范围边界附近的经济据点，不能确定是否属于设计线吸引
18、范围时，可根据货流方向计算不同径路的运价（包括公路、铁路运费与装卸费用），并考虑倒装次数、运送时间等利弊加以确定。图24中的虚线即为设计线AB的地方吸引范围示意图。（2）货运量的调查和预测直通货运量可根据国家计划部门制定的地区间物资交流规划，分析直通吸引范围内的物资供求情况，分上、下行汇总得到。地方货运量可按产销运平衡法估算各运品的铁路运量。如粮食的运量，可根据播种面积乘平均亩产量得到产量。当地销售量为口粮、饲料粮、种子粮、酿造业、食品加工用粮和贮备粮之和，总运量为产量与销售量之差（正值为运出量，负值为运入量）。再从总运量中扣除公路、水运等其他运输方式承担的运量，即可得到铁路的粮食运量。将各运
19、品的运量汇总，即可得到铁路上、下行的货运量。设计线远期运量的预测尚缺乏成熟经验，一般多比照条件接近的既有铁路，用曲线拟合办法或多元回归等办法，结合设计线近期的调查运量来预测远期运量。通过调查和预测，将直通货运量和地方货运量汇总，可绘出货流图。从货流图中可以看出各路段的货运品种、数量和流向，以及各大站的货物装卸量。（3）客运量的调查和预测直通客运量占客运总量的比重一般并不很大，可进行客流的典型调查，找出直通客流量和地方客流量的比值，根据地方客运量估算直通客运量。地方客运量与吸引范围内的人口总数、工矿企业职工人数比重、人均收入、内迁工厂多少、早期移民数量、旅游点多少等因素有关。可用乘车率（每人每年
20、的平均乘车次数）或多元回归法预测。将客运量汇总后，可按每列车定员估算旅客列车对数；亦可比照和设计线条件相近的既有线拟定设计线的旅客列车对数。（4）铁路选线设计所需要的运量参数1）货运量货运量C是一年内单方向需要运输的货物吨数，应按设计线（或区段）分上、下行分别由下式计算：CSCi（104 t/y）（21）式中Ci 某种货物的年货运量（104 t/y）。2）货物周转量货物周转量CHZ是设计线（或区段）一年内所完成的货运工作量，可用单方向一年内各种货运量Ci（104 t/y）与相应的运输距离Li（km）按下式计算：CHZ（SCiLi）（104 t.km/y） （22）3）货运密度货运密度CM是设计
21、线（或区段）每km的平均货物周转量。CM（104 t.km/km） （23）式中CHZ 设计线或各区段的货物周转量（104 t.km/y）； L 设计线（或区段）的长度（km）。4）货流比设计线上、下行方向的货运量不均衡时，应区分为轻车方向和重车方向。货流比l是轻车方向货运量CQ与重车方向货动量CZ的比值。即l （24）5）货运波动系数由于生产和消费的季节性等原因，设计线的货运量在一年内各月份并不相等。一年内最大月的货运量和全年月平均货运量的比值称为货运波动的系数，以b表示。设计线必须完成运量最大月份的运输任务，所以在计算铁路能力时，应考虑货运波动系数的影响。6）零担、摘挂、快运货物和旅客列车
22、零担列车是运送地方零散货物的列车，在中间站办理零担货物的装卸，一般运行于一个区段内。摘挂列车是运送地方整车货物的列车，在中间站办理货车甩挂和到货场取送车作业，一般运行于一个区段内。快运货物列车是运送鲜货或易腐货物的列车，为缩短旅途时间，这种列车很少停站，其他普通货物列车要停站待避，使其不停车通过。旅客列车是运送旅客的列车。这些列车的对数，应根据经济调查资料分析确定。（5）设计年度设计线交付运营后，客货运量是随着国民经济的发展逐年增长的；设计线的能力必须与之适应。上述运量参数，也需分设计年度提供。铁路的设计年度一般分为近、远期；近期、远期分列为交付运营后第五十年。必要时，也可增加初期，初期为交付
23、运营后第三年。各期运量均应通过经济调查确定。铁路的建筑物和设备，应根据设计年度的运量分期加强，使铁路设施的能力与运量增长相适应。这样，既能满足国民经济发展对铁路日益增长的运输要求，又可节约铁路建设的初期投资。对于可以逐步改、扩建的建筑物和设备，应按初、近期运量和运输性质确定，并考虑预留远期发展的条件。对于不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质确定。2.2.2通过能力与输送能力铁路每昼夜可以通过的列车对数（双线为每一方向的列车数）称为通过能力。铁路的通过能力受区间、车站、机务设备、给水设备和供电设备的限制。铁路所能实现的通过能力，取决于上述设备中最薄弱环节所限制的通过能力。设计铁路时
24、，一般是根据区间通过能力来设计其他各种设备的能力，使之相互协调，且均不小于区间通过能力。1、列车运行图列车运行图是表示列车运行情况的示意图，它是组织铁路各部门共同完成国家运输任务的基础。列车运行图如图所示，横轴表示时间，每十分钟划一竖线；纵轴表示距离，每一车站中心划一横线。两站间的斜线为列车在该区间的运行线，斜率越陡，说明列车走行速度越快，走行时分越少。斜线与相邻两横线的交点分别表示列车从一站发车和到另一站的到达时间；斜线与相邻两横线交点间的时段，表示列车在该区间的走行时分。例如图21中的1248次列车通过C站的时间是0h06min，到达B站的时间是0h20min，其间走行时分为14min。在
25、运行图上还显示出列车在站停留时间，例如1248次列车在B站从0h20min到达至0h27min发车，计停站7min。运行图中的列车编号：离北京渐远方向的列车编号为单数，向北京渐近方向的列车编号为偶数。前者为下行列车，后者为上行列车。在铁路运营中，采用的是非平等运行图（图21）。因为铁路上开行的旅客列车、直通货物列车、摘挂列车和零担列车的速度各不相同，所以在运行图上各种列车在同一区间的运行线互不平行。非平行运行图只在实际运营中使用。图21单线非平行运行图 图22单线平行成对运行图在铁路设计中，采用的是平行成对运行图（图22）。这种运行图假定在线路上运行的都是直通货物列车，往返成对且同一区间同一方
26、向的列车运行速度相同，故其运行线相互平行。采用平行成对运行图，便于直接计算通过能力。2、列车运行速度铁路选线设计中所涉及到的列车运行速度有下列几种。（1）旅客列车设计行车速度它是根据运输需求、铁路等级、正线数目、地形条件及机车类型、线路平纵断面运营条件所确定的旅客列车行车速度。它是确定设计线各种与客车速度有关的建筑物和设备标准的基本参数。设计线各路段中的旅客列车设计行车速度的最大值称为设计线旅客列车最高设计行车速度，以Vmax表示。（2）走行速度VZ普通货物列车在区段内运行，按所有中间车站不停车通过所计算的区段平均速度，可由牵引计算得到。（3）技术速度VJE普通货物列车在区段内运行，计入中间车
27、站停车的起停附加时分所计算的区段平均速度，也可由牵引计算得到。（4）旅行（区段）速度VL普通货物列车在区段内运行，计入中间车站停车的起停附加时分和中间车站停车时分所计算的区段平均速度。旅行速度在选线设计中用途广泛。运营部门可根据绘出的非平行运行图，用区段内普通货物列车的旅行时分推算，设计部门则用旅速系数推算。旅速系数bL是旅行速度VL和走行速度Vz的比值；故VLbLVz在选线设计时，bL可采用表21经验数据。表2-1 旅 速 系 数 bL 表牵引种类蒸 汽内 燃电 力单线铁路0.650.700.70双线铁路0.750.800.853、通过能力计算（1）单线铁路通过能力单线铁路通过能力按平行成对
28、运行图考虑，用一对普通货物列车占用区间的总时分（称运行图周期）来计算，用TZ表示，如图23所示。它包括一对列车在区间的往、返走行时分tW、tF，和两端车站接发列车的车站作业间隔时分tB、tH。单线平行成对运行图的通过能力N可用下式计算。N（对/d）（26）图23平行成运行图周期式中1440 每一昼夜的分钟数； TT 日均综合维修“天窗”时间，电力牵引取90min，内燃牵引日客货行车量超过30对时取30min； tW、tF 区间往、返走行时分，与区间距离、平纵断面情况、牵引辆数以及机 车牵引力和制动条件等因素有关； tB 对向列车不同时到达的间隔时分，即一列车到达车站中心起到对向列 车到达或通过
29、车站中心的最小间隔时分； tH 车站会车间隔时分，即一列车到达或通过车站中心起到该车站向原区 间发出另一列车时的最小间隔时分。tB和tH与车站信联闭类型、股道数目和作业性质等因素有关，选线设计时，可采用表23数据。表2-2 车站作业间隔时分（min）闭塞方式tBtH电气路签5634半自动闭塞4623自动闭塞3512自动闭塞与调度集中350.51.0全线（或区段）的各个区间，其区间距离、行车速度各不相同，有技术作业的车站、车站间隔时分也不相同；故一对直通货物列车在各区间的运行图周期也互有差异，各区间的通过能力也有大有小。运行图周期TZ值最大的区间，通过能力最小，全线或区段的通过能力要受到它的控制
30、，称为控制区间。全线（或区段）的通过能力，应按控制区间的运行图周期计算。（2）双线铁路通过能力双线铁路通过能力按平行运行图考虑，因上下行的列车分线单向运行，所以通过能力应分方向计算，单位为列/d。1）采用半自动闭塞时，同向列车可连发运行，如图24 (a)所示，通过能力为：N（列/d）（27）式中 t 普通货物列车区间单方向走行时分（min）；tL 同向列车连发间隔时分。若前后列车都通过前方邻接车站，则tL 46min；若前一列车通过后一列车停站，则tL23min； TT 日均综合维修“天窗”时间，电力牵引取120min；内燃牵引日客货行车 量超过80对时取30min。图24双线平行运行图2）采
31、用自动闭塞时，同向列车可追踪运行；如图24(b)所示，通过能力为：N（列/d）（28）式中 I 同向列车追踪间隔时分，其数值根据运营条件决定，一般采用I810min。TT 意义及取值同公式（27）。4、列车对数计算每天可能通过的普通货物列车对数NPT，应考虑一定的通过能力贮备量，再扣除旅客列车、快运货物列车、零担和摘挂列车占用的通过能力，可用下式求得：（对/d） （29）式中N 通过能力（对/d）；a 通过能力储备系数，其作用为：保证国民经济各部门及军列的特殊运输需要；保证列车晚点和车站堵塞时及时调整运行图，恢复正常运行秩序；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。其数值：单线a
32、0.20，双线；a0.15；NK、NKH、NL、NZ 旅客、快货、零担、摘挂列车对数（对/d）； eK、eKH、eL、eZ 旅客、快货、零担、摘挂列车的扣除系数，系开行一对（或一列）旅客、快货、零担、摘挂列车，在平行运行图上占用的时间与一对（或一列）普通货物列车占用时间的比值。因旅客列车与快运货物列车速度较快，且停站次数少，普通货物列车要停站待避其越行或交会；而零担和摘挂列车停站次数多、停时长，故扣除系数值均大于1。其值主要取决于正线数目和闭塞方式，也与各种列车的数量、运行图铺划方式、各种列车的速度差及区间不均等程度等因素有关。一般采用表23所列数值。表23 扣除系数正线闭 塞 方 式旅客列车
33、快货列车零担列车摘挂列车附注单自动1.01.01.52.01.31.5a遍0.5线半 自 动1.11.31.21.52.01.31.5Nz3，取相双自I102.02.32.03.04.02.03.0应的低限值动I82.32.52.33.54.52.53.5线半 自 动1.31.51.42.03.01.52.0注：其他闭塞方法，可参照半自动闭塞的扣除系数。折算的普通货物列车对数NH（对/d）还应包括其它货物列车的折算对数。快运货物列车、零担列车、摘挂列车的牵引吨数通常较普通货物列车小，需要将这些列车的对数按装载的货物质量折算为普通货物列车对数。折算的普通货物列车对数NH为：NHNPTNKHmKH
34、NLmLNZmZ （对/d） （210）式中NPT、NKH、NL、NZ 普通货物、快运货物、零担、摘挂列车对数（对/d）； mKH、mL、mZ 快运货物、零担、摘挂列车的货物质量与普通货物列车的货物质量的比值，称为满轴系数；其值可根据设计线的具体情况拟定，一般取mKH0.75、mL0.5、mZ0.75。将（13109）式代入（13110）式，得：（对/d）（211）5、铁路输送能力铁路输送能力是铁路单方向每年能运送的货物吨数。设计线各设计年度的输送能力不应小于经济调查得到的相应年度的货运量。输送能力C可用下式计算：C（Mt/d）（212）式中NH 折算的普通货物列车对数（对/d），按公式（21
35、0）计算；Gj 普通货物列车净载，可用下列公式计算： Gj=（n-1）qj （t） （213）式中qj 每辆货车平均净载（t），可取56.865t。 或可用货物列车牵引净载GJ： GJKJG (t) （214）式中KJ 货车净载系数，取0.72。b 货运波动系数，由经济调查确定，通常可取1.15。2.2.3铁路等级与主要技术标准1、铁路等级（1）铁路等级划分的重要性我国疆城辽阔、地形复杂、人口、资源分布很不平衡，工农业生产布局也不均衡，各地区经济、文化发展水平差异甚大，铁路的经济、文化、国防意义不同，其在运输系统中的地位与作用不同，所负担的运输任务、安全与旅客舒适度要求也不同，有必要将铁路划分
36、成不同等级，有区别地规划各级铁路的能力，制定建筑物和设备的技术标准。可见，铁路等级是铁路的基本标准。设计铁路时需先确定铁路等级，然后选定其他主要技术标准和各种运输装备的类型。铁路等级高要求设计标准高、输送能力大、运营质量好、安全舒适性强，同时铁路造价高。铁路等级划分具有重大经济意义，可使国家资金得到合理利用。（2）影响铁路等级划分的主要因素影响铁路等级划分的因素主要是：1）客货运量铁路修建的目的是满足社会旅客和货物运输需求，且修建铁路的经济效益也直接反映在客货运量上，没有运量就没有效益。运量大的铁路，铁路等级应高。2）设计线的性质与作用具有路网性质、起骨干作用的铁路，意义重大，且一般运量也较大
37、，运输质量（安全、舒适）要求高，铁路等级应高。但我国资源分布尚未完全查清，加之计划工作不够落实，调查运量难于准确。单纯依靠运量来划分铁路等级欠妥。如经济欠发达的西部地区，单纯按运量划分铁路等级易使等级偏低，与铁路性质、作用（开发性干线）不相称，因能力不足引起过早改建时，在经济上也不利，故以上两因素应综合考虑，妥善确定铁路等级。3）我国铁路等级划分的规定GB500902006铁路线路设计规范（以下简称线规）规定：新建和改建铁路（或区段）的等级，应根据其在铁路网中的作用、性质和远期客货运量确定，并应符合下列规定：级铁路铁路网中起骨干作用的铁路，远期年客货运量大于或等于20Mt者；级铁路铁路网中起骨
38、干作用的铁路，远期年客货运量小于20Mt者；或铁路网中起联络、辅助作用的铁路，远期年客货运量大于或等于10Mt者；级铁路为某一区域服务具有地区运输性质的铁路，远期年额货运量小于10Mt者。以上年客货运量为重车方向的货运量与客车对数折算的货运量之和。1对d旅客列车按1.0Mt/Y货运量折算。2、铁路主要技术标准除铁路等级基本标准外，铁路主要技术标准还包括：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，一条铁路的能力设计，实质上是选定主要技术标准。同时这些标准对设计线的工程造价和运营质量有重大影响，并且是
39、确定设计线一系列工程标准和设备类型的依据，故称铁路主要技术标准。选定铁路主要技术标准是设计铁路的基本决策，应根据国家要求的年输送能力和确定的铁路等级，考虑沿线资源分布、国家科技发展规划和技术政策，并结合设计线的地形、地质、气象等自然条件，经过论证比选，慎重确定。铁路能力由货物列车牵引吨数和通过能力决定，并受列车运行速度的影响。主要技术标准对三者都有不同程度的影响。（1）影响牵引吨数的主要技术标准1）牵引种类和机车类型我国铁路目前有电力、内燃和蒸汽三种牵引类型。蒸汽机车已停产多年，次要线路和地方铁路仍在使用。今后牵引动力的发展方向为大功率电力和内燃机车。A、电力机车电力机车的热效率高，火力发电为
40、1418%，水力发电可达60%。整备一次走行距离长，不需燃料供应和中途给水，机车利用率高。机车功率大、速度高、牵引力大，可显著增大铁路能力。除噪声外，不污染环境，且乘务员工作条件好。与内燃机车相比，机车造价低，但需用接触网供电，投资大，机车独立性稍差。目前，我国电力机车已构成不同轴数的韶山型机车系列，可供不同运营条件选用。B、内燃机车内燃机车热效率高达2228%。机车不需供电设备，机车独立性好。缺点是需要消耗贵重的液体燃料，且机车构造复杂、造价较高。高温、高海拨地区牵引功率降低，使用效率低。目前，我国内燃机车已构成不同轴数的东风型机车系列，可供不同运量条件选用。C、蒸汽机车蒸汽机车构造简单，制
41、造、维修技术简易，造价低廉，但热效率低，仅68%，且需每隔4060km设置给水站，机车整备时间长，利用率低，机车功率小，运输能力低，乘务员工作条件差，我国1988年已停产蒸汽机车，主要干线上蒸汽机车已被电力和内燃机车取代。牵引种类应根据路网与牵引动力规划、线路特征和沿线自然条件及动力资源分布情况，结合机车类型合理选定。运量大的主要干线，大坡度、长隧道或隧道毗连的线路应优先采用电力牵引。机车类型应根据牵引种类、运输需求以及与线路平、纵断面技术标准相协调的原则，结合车站分布和邻线的牵引质量，经技术经济比选确定。2）限制坡度限制坡度是设计线单机牵引时限制列车牵引质量的最大坡度。不仅影响线路定向、线路
42、长度和车站分布，而且直接影响行车安全、运输能力、工程投资、运营支出和经济效益，是铁路全局性技术标准。设计线（或区段）的限制坡度应根据铁路等级、地形类别、牵引种类和运输需求比选确定，并应考虑与邻接线路的牵引定数相协调，但不得大于线规规定的数值。3）到发线有效长度到发线有效长度是车站到发线能停放货物列车而不影响相邻股道作业的最大长度。它对货物列车长度（即牵引吨数）起限制作用，从而影响列车对数、运能和运行指标，对工程投资、运输成本等经济指标也有一定影响。货物列车到发线有效长度应根据运输需求和货物列车长度确定，且宜与邻接线路的货物列车到发线有效长度相协调，并应采用1050、850、750、650、55
43、0m等系列值。改建既有线和增建第二线的货物列车到发线有效长度采用上述系列值引起较大工程时，可根据实际需要计算确定。近期货物列车长度一般较远期为短，若初、近期到发线有效长度按远期铺设，则不但增加初近期投资，而且增大初近期调车作业行程，增加运营支出，故初近期有效长度应按实际需要铺设。（2）影响通过能力的主要技术标准1）正线数目单线和双线铁路的通过能力悬殊很大。单线半自动闭塞铁路的通过能力约为4248对d；双线自动闭塞则为144180对d。双线的通过能力远远超过两条单线的通过能力，而双线的投资比两条平行单线少约30%，双线旅行速度比单线高约30%，运输费用低约20%。可见，运量大的线路修建双线是经济
44、的。平原、丘陵地区的新建铁路，远期年客货运量大于或等于35Mt/y，山区新建铁路远期年运量大于或等于30Mt/y时，宜按双线设计，分期实施；近期年客货运量达到上述标准者，宜一次修建双线。远期年客货运量虽未达到上述标准者，但按国家要求的年输送能力和客车对数折算和年客货运量大于或等于30Mt/y，宜予留双线。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。车站分布距离因影响车站数量，故对工程投资有较大影响；因影响起停次数和旅行速度，故对运营支出有直接影响。车站分布必须满足国家要求的年输送能力和客车对数，并应考虑区间通过能力的均衡性。在区间通过能力设计中，电力牵引的单、双线铁路需分别扣除90min与120min日均综合维修“天窗”时间；内燃牵引的单线铁路，日客货行车量超过30对，双线铁路超过80对时，需扣除30min日均综合维修“天窗”时间。新建单线铁路站间距离不宜小于8km；新建双线铁路不宜小于15km。新建铁路车站分布方法详见本教材第十五章铁路定线有关部分。3）闭塞方式铁路为了保证行车安全、提高运输效率，利用信号设备等来管理列车在区间运行的方法，称为闭塞方式。闭塞方式决定车站作业间隔时分，从而影响通过能力。我国的基本闭塞方式有半自动闭塞和自动闭塞，在次要支线和地方铁路有的还采用电气路签。A、电