铁路选线课程设计--向阳站至东风站间线路设计 17页

铁路选线课程设计设计题目向阳站至东风站间线路设计院（系）软件学院专业软件+道路与铁道工程班级2008级2班姓名张一飞指导教师张鹏飞2011年12月16 ※目※录※Ⅰ设计任务书Ⅱ牵引计算资料Ⅲ线路走向方案概述Ⅳ平面设计概述Ⅴ纵断面设计概述Ⅵ通过能力及输送能力检算Ⅶ工程经济指标计算Ⅷ技术经济指标表Ⅸ附件和附图Ⅹ参考文献16 Ⅰ设计任务书一．出发资料（1）设计线为Ⅱ级单线铁路，路段设计速度为80km/h。（2）地形图比例尺1：25000，等高距5m。（3）始点向阳车站，中心里程K0+000，中心设计高程35m，该站为会让站；终点车站，为中间站，站场位置及标高自行选定。（4）运量资料（远期重车方向）：货运量10Mt/a，货运波动系数β=1.15，通过能力储备系数；客车3对/d；摘挂4对/d；零担1对/d；快货1对/d。（5）限制坡度12‰。（6）牵引类型：近期内燃；远期内燃。（7）机车类型：近期DF4B；远期DF4B。（8）到发线有效长750m。（9）最小曲线半径400m。（10）信联闭设备为半自动闭塞，。（11）近期货物列车长度计算确定。（12）车辆组成：每辆货车平均数据为：货车自重（）22.133t，总重（g）78.998t，净载量（）56.865t，车辆长度13.914m，净载系数0.720，每延米质量（）5.677t/m，守车质量16t，守车长度8.8m。（13）制动装置资料：空气制动，换算制动率0.28。（14）车站侧向过岔速度允许值为V=45km/h；直向过岔速度取设计速度。二．要求完成的任务（1）定出向阳车站至东风车站的线路平面。（2）设计该站间的纵断面。（3）能力检算。（4）土石方量计算。（5）编写简要说明书。（6）图纸整饰，设计文件组卷装订。16 Ⅱ牵引计算资料一.牵引质量计算1.查表得DF4B货型机车的牵引性能参数如下：Vjmin=21.8km/h，Fjmax=313.0kN，Fq=442.2kN，PPμ=138t，Vg=100km/h，LJ=21.1m。2.计算机车单位基本阻力:w"0=2.28+0.293Vj+0.000178Vj2=2.28+0.293×21.8+0.000178×21.8×21.8=8.752N/kN=87.52N/t。3.计算车辆单位基本阻力：w""0=1.07+0.0011Vj+0.000236Vj2=1.07+0.0011×21.8+0.000236×21.8×21.8=1.206N/kN=12.06N/t。4.在12‰的限制坡度下，DF4B货运型内燃机车的牵引质量：G=λyFJ-P(w"0+ix)×g(w0""+ix)×g=0.9×313000-138×(8.752+12)×9.8(1.206+12)×9.8=1959.8t。式中：λy—机车牵引力使用系数，取0.9；FJ—机车计算牵引力，取313kN，即313000N；ix、g—限制坡度，取12‰；重力加速度，取9.8。牵引定数取1950t。二.起动检算起动加算坡度值iq取0，计算如下：Gq=λyFq-P(w"q+iq)×g(wq""+iq)×g=0.9×442200-138×(5+0)×9.8(3.5+0)×9.8=11011.5t式中：Fq—机车起动牵引力，取442.2kN，即442200N；w"q—机车起动单位阻力，内燃机车取5N/kN；wq""—货车起动单位阻力，滚动轴承货车取3.5N/kN；计算得Gq=11011.5t>G=1950t，故列车可以起动，符合要求。三.到发线有效长度检算Gyx=(Lyx-La-NJLJ)×q=750-30-1×21.1×5.677=3967.7t式中：La—安全距离，取30m；Lyx—到发线有效长度，本例取750m；NJ—列车中的机车台数，取1；LJ—机车长度，取21.1m；q—列车延米质量，取5.677t/m。计算得Gyx=3967.7t>G=1950t，故到发线长度符合要求。四.确定列车牵引定数16 取1950t为牵引定数。五.列车长度、牵引净重、列车编挂辆数等计算列车长度L1=LJ+Gq=21.1+19505.667=365.20m牵引净重GJ=KJG=0.720×1950=1404.00t牵引辆数n=Gqp=195078.998=24.68，取25辆式中：KJ—货物列车静载系数，取0.720；q—列车延米质量，取5.677t/m；qp—每辆货车平均总质量，取78.998t；G—牵引定数2050t； q—列车延米质量，取5.677t/m。Ⅲ线路走向方案概述一.沿线地形地貌概述向阳站到东风站间为丘陵地带，中部高，两侧低，两站高差约10m，最高山头105m。右半部地势较平，走势明显；左半部地势复杂。线路必须从山脊垭口或鞍部通过沿河谷线到达东风镇，垭口或鞍部为控制点。两站间有村庄两座，村镇较少，可绕行。二.线路走向方案经初步定线，有3种方案可供比选，如下：北线方案：垭口东西边的河谷线都较为明显，等高线较均匀，但向阳出站仍需要坡度为12‰的急破到达垭口，经铁山屯附近铁山河桥-16‰的急坡，再经过一段走势较平缓地段到达东风河边，跨河后到达终点东风站。中线方案：鞍部以东的河谷线比以西明显，且走势曲折。鞍部高86m，向阳出站后，仍需以27‰的急坡上坡，再沿河谷线以-18‰的下坡至宋湾附近的铁山河桥，在经过宋湾以东两山头的鞍部，以-3‰的缓坡东行，跨过河后到达终点东风站。南线方案：向阳出站后河谷曲折，等高线不均匀，地势复杂。以27‰的急坡向东经过87m高程的垭口后，再沿河谷线以-14‰的下坡至西交跨河，跨河后经宋湾以东两山头的鞍部经过一段缓坡到达东风，跨河后到达终点东风站。经过比选，三个方案均需经过山脊、西交河以及东交河，地势差距不大，初步比选后决定选用南线方案进行设计。16 Ⅳ平面设计概述一.定线原则a.紧坡地段均应用足限制坡度上下坡，同时注意绕避障碍和展线，一般可沿河谷线定线，设计坡度一般取0.1‰的整数倍。b.缓坡地段不要高程障碍限制，故应考虑填挖与线路走向最优，得到合理线路，尽量靠近航空线，减少工程开支。二.平面设计a.定线说明：平面共设曲线7处，其中最小曲线半径800m。起点向阳站出站为直线，留足长度后折向垭口，沿河谷定线，用导向线法定线，少许地段不能用导向线则用直线连接，最后定线均沿河谷线一侧上至垭口；垭口以西用足限制坡度上坡，有两曲线，最小曲线半径800m，均为一般标准。垭口东去仍沿河谷线下坡并弯折过河到达西交。因为过河后，线路受鞍部控制点限制，线路与河斜交为曲线。过河后的地势较平，用导向线结合沿河谷定线方法定线，其中两处的河谷线不是很明显，需要多方案比较。本段线路有2处曲线，半径均为1000m以上，填挖量较小。垭口处因为地势较高，挖方量交大，且用足了限制坡度。b.线路平面主要技术标准见表1，平面曲线要素表见表2。表1线路平面主要技术标准项目单位指标正线线路总长km12.4曲线个数个7曲线线路延长km4.430曲线占线路总长比例％35.7最大曲线半径m1600最小曲线半径m800表2平面曲线要素表交点编号曲线半径(m)缓和曲线长(m)圆曲线长(m)曲线转角(度)圆曲线切线长(m)JD180080893.6164499.90JD2160050558.5020282.12JD3140060855.2135441.42JD4140060415.3917209.23JD5100070575.9633296.21JD6100070767.9444404.03JD7160050363.0313182.30Ⅴ纵断面设计概述16 一.纵断面设计原则a.紧坡地段紧坡地段设计仍是用足限制坡度上坡定线，以减少开挖和展线，并且使得线路尽量适应地势变化，用不同的坡度定线。最大坡度折减：两圆曲线夹直线大于200m时，可按最大坡度设计，不减缓；长度大于货物列车长度的圆曲线，可设一个坡度按∆iR=600R‰减缓的坡段；长度小于货物列车长度曲线，曲线阻力坡度按∆iR=10.5∝Li‰折减。若有连续两个或两个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，其间的夹直线长小于200m时，可将直线段分开并入两端曲线进行减缓，减缓坡度按∆iR=600R‰计算；也可以将两曲线合为一个曲线，坡度为∆iR=10.5∝Li‰。当曲线处于变坡点时，应按比例分配转角。设计坡度为最大坡度减去折减坡度，i=ix-∆iR。若有隧道时（大于400m），最大坡度折减按i=βsimax计算，βs为隧道内最大坡度系数，可查表取值。b.缓坡地段由于缓坡地段地势地坪，不受高程限制，故应尽量节省开支，坡度长度最大大于列车长，多用无害坡，降低高程，填挖均衡。二.线路纵断面设计概述从向阳站中心线向东经一段平缓的破段以后以较大坡度上坡，其中有2处曲线折减，分别以不同坡度上升，以尽量减少开挖。同时在垭口处设一平缓路段，为避免竖曲线重合，变坡点与ZY、YZ点相距一定距离。垭口以西有3个坡度上坡，尽量使填挖均衡。过垭口后用大坡度下坡，考虑到起伏不大且夹直线较短，为减小施工难度，用折减后的一个坡度降低高程至西交河桥，桥上为平缓路段。过桥后为更好地适应地形，线路尽量随地势起伏设坡，使填挖均匀。桥梁段均为平直路段。垭口处高程过大，需开挖，且挖方量大，为避免竖曲线重合，且满足最小坡度差，故设一平缓路段。三.线路纵断面主要技术指标表3线路纵断面主要技术指标项目单位指标全线坡段总数个4+7=11最大坡度地段长度km6.0最大坡度地段占线路总长比例%48.4有害坡地段i>6‰长度km6.0有害坡地段占线路总长比例%48.4四.设计方案优缺点评述及改善意见16 本设计方案优点是坡度较缓，便于提高线路的输送能力，且有一定富余。同时开挖量较大，填方量较小，填挖基本均衡。线路坡段较少，但紧坡占全线正线长度比例较大，有害坡比例也较大，因此运营费用相对较高。要改善线路需增加工程量，增加垭口地段开挖量，降低线路高程，且曲线还应适当减少，特别是小半径曲线，展线尽量靠近航空线。Ⅵ通过能力及输送能力检算一.通过能力向阳站(A)到东风站(B)之间的往返运行时分使用“行走时分计算表”(表4)进行。表4行走时分计算表方向坡段长m设计坡度i曲线当量坡度iR计算坡度iJ均衡速度km/h(限制坡度)每公里走行时分min/km该坡道走行时分min12345670A→B0.55000451.3330.7330.30000850.7060.2121.4510.20.46310.66324.52.4493.5511.4510.60.14510.74524.52.4493.5511.0010.50.16710.66724.52.4492.4490.3000.4300.430860.6980.2092.10-10.50.174-10.326760.7891.6570.6000.3890.389860.6980.4190.65-50.405-4.595820.7320.4761.102.50.1852.68585.80.7020.7721.30-2.50.0191-2.409830.7230.9401.05000850.7060.7410.55000451.3330.733∑tiL=16.443minB→A1.6000850.7061.1301.32.50.0912.591700.8571.1141.1-2.50.185-2.315830.7230.7590.6550.4055.405471.2770.8300.600.3890.389860.6980.4192.110.50.17410.67424.52.4495.1430.300.4300.430860.6980.2091.0-10.50.167-10.33760.7890.7891.45-10.60.145-10.46760.7891.1441.45-10.20.463-9.737770.7791.1300.85000850.7060.600∑tiL=13.267min16 计算得，向阳站(A)到东风站(B)之间的往返运行时分如下：A→B∑tiL=16.443minB→A∑tiL=13.267min起停附加时分tq+tt=3min半自动条件下，列车会车与不同时到达间隔时分TA→B=TW=16.443+3=19.443minTB→A=TF=13.267minTZ=19.443+13.267+6=38.71min通过能力:N=1440-TTTZ=1440-3038.71=36.42对/d，取36对/d。NPt=N1+∝-Nkεk+NLεL+NZεZ+NkHεkH=361.2-2×1.3+1×2+2×1.5+1×1.2=30-8.8=21.2对/dNH=NPt+NLμL+NZμZ+NkHμkH=21.2+1×0.5+2×0.75+1×0.75=23.95对/d二.输送能力C=365NHGJ106β=365×23.95×1476.00106×1.15=11.22Mt/a>9Mt/a，运量满足要求。以上计算中：TT—日均综合维修天窗时间，取30min；μ—满轴系数，μL=0.5，μZ=0.75，μkH=0.75；ε—扣除系数，εk=1.3，εL=2.0，εZ=1.5，εkH=1.2；∝—储备系数，0.2。三.输送能力检查及评价经以上检查，线路设计输送能力满足任务书要求的运输任务，且富余量较多。Ⅶ工程经济指标计算一.工程费1.路基工程费计算a.土石方工程计算利用平均断面法计算土石方用量，计算过程见表5。表5土石方数量平均断面法计算表百米标及加标高程(m)断面积(㎡)平均面积(㎡)距离(m)土石方数量(m3)段落小计(m3)备注填挖填挖填挖路堤路堑16 123456789101112K0+000000.810.572.600.29200520582000.5004.3804.382008764000.3004.3802.600.2920052058600000.810.570.810.57200162114800000.810.5715.270.29200305458K1+0002.5329.7343.151255394曲线加宽1253.8156.5633.15752486曲线加宽2001.079.744.876.552009741310曲线加宽4001.3913.0939.256.551505888983曲线加宽5505.1478.4972.85503643曲线加宽6004.6567.2133.614.342006722868曲线加宽8000.818.6714.364.342002872868K2+0002.7328.7214.3614.62200287229242003.7329.242.1914.6220043829244000.354.3816.5520033206002.4728.7214.3610.49200287220988002.4120.8923.262004652K3+0002.7925.6210.9812.8120021962562曲线加宽2002.3321.9610.982.152002196430曲线加宽4000.554.298.4120016806001.4312.5320.89200419616 8003.5129.2425.072005014K4+0002.7120.8927.1520054302003.8133.4140.012008002曲线加宽4005.0146.60131.920026380曲线加宽60010.91217.2248.45012420曲线加宽65012.38279.7221.210022120曲线加宽7509.34162.7101.4505070曲线加宽8004.34401.7204.72004094曲线加宽K5+0000.140.840.724.690.3920093878曲线加宽2000.918.5315.0120030024001.9921.4910.756.27200215012546001.6112.5318.082008003.2125.064.7812.532009563760K6+0001.199.5527.8920055782506曲线加宽2003.5946.2230.622006124曲线加宽4001.4915.029.702001940曲线加宽6000.394.3816.5520033108002.2928.724.3614.362.182002872436曲线加宽K7+0000.614.284.3250216曲线加宽500.3423.292.141002329214曲线加宽1503.6146.5850西交河桥20016 200西交河桥4008.61150.675.300.74200150601486000.191.4817.4420030888002.3433.411.8916.7020023783340K8+0002.3623.7517.782003556曲线加宽2001.3611.815.915.9320011821186曲线加宽4000.8411.8515.122003024曲线加宽6001.3418.3821.8120043628002.1425.243.2712.622006452524K9+0001.066.548.9720017972001.3611.45.7012.62200114024244002.1425.2438.7920077586003.3452.3452.34200104688003.6452.3435.332007066K10+0001.6418.315.849.1620010961832曲线加宽2001.3611.679.112001822曲线加宽4000.866.544.452008906000.362.361.1831.5620023663128004.1463.1248.262009652K11+0002.6433.48.4516.7200169033402002.1616.91004025计算得，V填=116690m3，V挖=190435m3。b.车站填挖加宽16 Va=Wa×H×LaVaA=5×0×1050=0VaB=13×1100×0.06=858m3Va=VaA+VaB=858m3之中：H—车站中线地段填挖高度；Wa—路基加宽值，会让站取5m，中间站取13m；La—加宽地段长度即站坪长度，取750+2×150=1050m；VaA、VaB—向阳、东风站的增加土方量。c.挡土墙工程费f1d=Lzx×V1d×P1d104=(12.4×98.4×300)/104=36.6048万元式中：Lzx—正线长，取12.4km；V1d—挡土墙工程量，取98.4m3/km；P1d—挡土墙综合单价，取300元/m3。d.路堤路堑土石方工程费f1"=P1挖V挖+P1填×V填=190435×18+(116690+858)×15=519.105万元式中：V挖、V填—分别为全线路基挖填方总体积，包括车站加宽与曲线加宽。e.路基工程费f1=f1"+f1d=519.105+36.6048=555.71万元2.桥梁涵洞工程费计算桥梁工程费：f2=LQD×PQD+LQZ×PQZ+LQX×PQX=190.2×1.757+253.6×1.757+0+0=779.757万元式中：LQD、LQZ、LQX—大、中、小桥总延米数；PQD、PQZ、PQX—大、中、小桥延米单价，分别为1.757、1.65、1.80万元/延米。涵洞工程费：f3=LZX×SH×PH=12.4×60×0.75=558万元式中：SH—每公里正线的平均涵洞延米，取60m/km；PH—涵洞延米单价，本设计取0.75万元/横延米。3.土地征用费f5=LZX×SD×PSD=12.4×71.0×1.5=1320.6万元式中：SD—每公里正线占地面积，查表取71.0亩/km；PSD—征地费，取1.5万元/亩。4.轨道工程费f6=LZX×PGD=12.4×200=2480万元式中：PGD—每公里正线轨道造价，取200万元/公里。16 5.机车车辆购置费a.机车购置费Aj=t1+t2βL+(tjz+tzz+2tjd)nj1440NHγjaj=16.443+13.2670.7+(30×20×2×7216.7)×11440×16.7×1.2×430=1069.193万元式中：t1、t2—列车上下走行时分，不包括起停附加时分(min)。βL—旅行速度系数，取0.7；tjz—机车在机务段整备作业时分，取30min；tzz—机车在折返段整备作业时分，取20min；tjd—机车等待列车时分，近似值按720/NH计算(min)；NH—货物列车对数，按16.7对/d计算；γj—机车备用系数，取1.2；nj—机车交路数目，取1；aj—机车价格，DF4B货运型内燃机车按430万元/台计算。b.车辆购置费货车车辆购置费如下计算：A1=M∙γ1∙a1=18.104×1.38×30=744.506万元式中：γ1—车辆备用系数，取1.38；a1—车辆平均价格。取30万元/辆；M—运用车辆总数M=t1+t2βL+2tqdnqd1400NHn=16.443+13.2670.7+2×10×11440×16.7×25=18.104辆式中：tqd—车辆在区段站停留时分，取10min；nqd—区段站数目，取1；n—列车编挂车辆数，取计算值25。c.机车车辆购置费f7=Aj+A1=1069.193+749.506=1818.702万元6.工程总投资F=f1+f2+f3+f5+f6+f7=555.71+779.757+558+1320.6+2480+1818.702=7512.769万元7.换算工程运营费采用十年还本期，则∆=0.1，计算换算工程运营费得：E=∆×F+ε=0.1×7512.169×301.162=1052.439万元二.运营费1.列车走行费a.计算货物列车单方向运行一次的走行费A→Bε1=Σe×l+0.0105Σα×P+G×a×10-3=128.006+0.0105×153.675×138+2050×0.75×10-3=130.654元/列16 式中：e—各坡度每列车公里走行费（元/km·列），可查表取得；l—各种坡度相应的坡段长度（km）；a—每吨吨公里机械功能能耗综合支出，DF4B型内燃机车取0.75元/t·km；Σα—单方向牵引坡地段曲线转向角总和（度）。B→Aε1=Σe×l+0.0105Σα×P+G×a×10-3=104.628×0.0105×89.995×138+2050×0.75×10-3=106.179元/列Σε1=130.654+106.179=236.833元/列b.货物列车数计算NH=C×106365×G×Kj=3805CG=3805×101950=19.5对/d式中：C—运量资料，取10Mt/a；G—牵引定数，取1950t；Kj—货物列车净载系数，取0.72。c.年走行费计算εX=365×NH+NK×η×Σε1×10-4=365×19.5+2×0.5×130.654+106.179×10-4=1772102.9元/a=177.2万元/a式中：εX—两方向列车年走行费用之和；Σε1—每一货物列车往返一次走行费用之和；η—旅客列车走行费换算系数，取0.5。2.列车起停附加费用列车年起停附加费用按下式计算：εqt=365eqtKqtNH×10-4=365×14.96×1×19.5×10-4=10.64万元/a式中：eqt—货物列车起停附加费用，查表取得14.95元/次；Kqt—货物列车平均起停次数，取1次/对；NH—货物列车对数，取上述计算值19.5对/d。3.固定设备维修费用εG=LZXeZX+eXL+LDF×eDF+LBZ×eBZ+LQ×eQ+ΣNC×eC×10-4=[12.4×67200+7570+5×(0.75+0.3)×37100+0×27900+0×26700+1×105600+1×181400×10-4]=140.9万元/a=1408923元/a式中：LDF—到发线全长，取750+2×30=1050m计算；LBZ—编组线长度，取0；LQ—其他线路长度，取0；eZX、eXL、eDF、eBZ、eQ、eC—正线、信联闭及通信、到发线、变祖先及其它展线维修费定额，查表取值；NC—车站数。4.年运营费计算ε=εX+εqt+εG=177.2+10.64+140.9=328.74万元/a16 三.经济技术指标评述综合以上计算可知，本线路土石方挖方量大于填方量且差值较大，因地形较复杂，在山脊东西均需用足坡度上下坡，为较小填挖量，故沿河谷展线。选定的方案在山脊段开挖较多，设计计算后输送能力有很大富余，便于中远期的线路扩能；展线长度较大，其中用足限坡即紧坡地段比例近半、有害坡度比例近半。详细指标可见前述和设计图表。Ⅷ技术经济指标表表6技术经济指标表序号项目单位数量造价(万元)1建筑长度正线公里12.42运营长度正线公里12.43航空距离公里124展线系数1.035通过能力对/天366输送能力百万吨/年11.227最大坡地段长度（上行）公里3.98最小曲线半径地段（长度/个数）米/个09克服高度总和（上行/下行）米40.66/25.810土石方工程填方万立方米117548176.322挖方19.0430342.74411大桥座/延米2/450779.757其中最大桥长延米250445.5712中桥座/延米0013小桥座/延米0014涵洞横延米74455815隧道座/延米00其中最大隧道长米0016铁路用地亩880.41320.617工程总投资万元7512.76918年运营费总和万元/年328.7419年换算工程运营费万元/年1052.439填表：2011年12月26日复核：年月日Ⅸ附件和附图16 16